Amorfo

No organizados y no materiales cristalinos estructura molecular, que se funden en un rango de temperatura más amplio que los materiales cristalinos.

Un "sólido amorfo" es un sólido en el que no hay orden de largo alcance de las posiciones de los átomos. (Sólidos en los que hay orden atómico de largo alcance son llamados sólidos cristalinos o morphous). La mayoría de las clases de materiales sólidos se pueden encontrar o preparados en una forma amorfa. Por ejemplo, el cristal de la ventana común es un sólido amorfo, muchos polímeros (como el poliestireno) son amorfos, e incluso alimentos como el algodón de azúcar son sólidos amorfos.

En principio, dada una tasa lo suficientemente alta de refrigeración, cualquier líquido que se puede hacer en un sólido amorfo. El enfriamiento reduce la movilidad molecular. Si la velocidad de enfriamiento es más rápido que la velocidad a la que las moléculas pueden organizarse en un estado más favorable termodinámicamente cristalina, a continuación, un sólido amorfo se formará. Debido a consideraciones de la entropía, los polímeros se pueden hacer muchos sólidos amorfos por enfriamiento, incluso a bajas velocidades. Por el contrario, si las moléculas tienen tiempo suficiente para organizarse en una estructura con el fin de dos o tres dimensiones, a continuación, un cristalino (o semi-cristalinos) sólidos se forman. El agua es un ejemplo. Debido a su pequeño tamaño molecular y su capacidad para reorganizar rápidamente, no puede ser amorfa, sin recurrir a técnicas especializadas de hyperquenching.

Los materiales amorfos también pueden ser producidos por los aditivos que interfieren con la capacidad del constituyente primario a cristalizar. Por ejemplo, la adición de bicarbonato a los resultados de dióxido de silicio en el cristal de la ventana, y la adición de glicoles a los resultados de agua en un vitrificado sólido.

Algunos materiales, como metales, son difíciles de preparar en un estado amorfo. A menos que un material tiene una alta temperatura de fusión (como la cerámica hacer) o una energía de cristalización bajo (como los polímeros tienden a), el enfriamiento debe hacerse muy rápidamente. A medida que el enfriamiento se lleva a cabo, el material cambia de un líquido súper, con las características que uno espera de un material de estado líquido a sólido. La temperatura a la que esta transición se produce se llama la temperatura de transición vítrea, o Tg.

Definición

Es difícil hacer una distinción entre la verdad sólidos amorfos y los sólidos cristalinos si el tamaño de los cristales es muy pequeño. Incluso los materiales amorfos tienen un orden de corto alcance en la escala de longitud atómica debido a la naturaleza del enlace químico. Además, en cristales muy pequeños una gran fracción de los átomos se encuentran en o cerca de la superficie del cristal, la relajación de la superficie y los efectos interfaciales distorsionar las posiciones atómicas, disminuyendo el orden estructural. Incluso las técnicas más avanzadas de caracterización estructural, como la difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión, tienen dificultades para distinguir entre las estructuras amorfas y cristalinas de estas escalas de longitud.

La transición del estado líquido al vaso, a una temperatura por debajo del punto de fusión de equilibrio de la tela, se llama la transición vítrea. La temperatura de transición vítrea es aproximadamente la temperatura a la que la viscosidad del líquido supera un cierto valor (alrededor de 1.012 Pa · s). La temperatura de transición depende de la velocidad de enfriamiento, con la transición vítrea que ocurren a temperaturas más altas para acelerar la velocidad de enfriamiento. La naturaleza exacta de la transición vítrea es objeto de investigación en curso. Si bien es claro que la transición vítrea no es una transición de primer orden termodinámico (como la fusión), existe un debate acerca de si se trata de una transición de orden superior, o simplemente un efecto cinético.