Amorfa

Oorganiserade och icke kristallina molekylära material struktur, som smälter över ett bredare temperaturområde än kristallina material.

En "amorfa fasta" är en solid där det inte finns någon långsiktig ordning på atomernas positioner. (Fast där det långväga atomära ordning kallas kristallina fasta ämnen eller morphous). De flesta klasser av fasta material kan hittas eller upprättats i en amorf form. Till exempel är vanligt fönsterglas ett amorft fast, många polymerer (såsom polystyren) är amorft, och även mat som sockervadd är amorft fasta ämnen.

I princip fått en tillräckligt hög svalningshastighet, kan någon vätska göras till ett amorft fast ämne. Kyla minskar molekylär rörlighet. Om kylningen är snabbare än den hastighet med vilken molekyler kan organisera till en mer termodynamiskt gynnsam kristallint tillstånd, då ett amorft fast att bildas. På grund av entropi överväganden kan många polymerer göras amorfa fasta ämnen genom nedkylning även vid långsam. Om däremot molekyler har tillräckligt med tid att organisera sig i en struktur med två-eller tredimensionella ordning och sedan ett kristallint (eller halvkristallint) Fast bildas. Vatten är ett exempel. På grund av dess lilla molekylstorlek och möjlighet att snabbt ordna, kan det inte göras amorf utan att ta till specialiserade hyperquenching tekniker.

Amorfa material kan också framställas genom tillsatser som påverkar förmågan för den primära komponenten att kristallisera. Till exempel tillsättning av soda till resultaten kiseldioxid i fönsterglas, och tillägget av glykol till vatten resulterar i en förglasad fast.

Vissa material, såsom metaller, är svåra att förbereda sig på ett amorft tillstånd. Såvida materialet har en hög smälttemperatur (som keramik gör) eller en låg kristallisering energi (som polymerer brukar), kylning måste göras mycket snabbt. Eftersom kylning utförs, de väsentliga förändringarna från ett underkylda vätska, med egenskaper som man kan förvänta sig av en flytande material, till en solid. Den temperatur vid vilken denna övergång sker kallas glasningstemperatur eller Tg.

Definition

Det är svårt att göra åtskillnad mellan verkligt amorfa fasta ämnen och kristallina fasta ämnen om storleken på kristallerna är mycket liten. Även amorf material har några kort räckvidd för på atomär längdskala på grund av arten av kemisk bindning. Dessutom, i mycket små kristaller en stor del av atomerna befinner sig på eller nära ytan av kristall, uppmjukning av ytan och gränskiktsvetenskap effekter snedvrida atom positioner, minska den strukturella ordning. Även den mest avancerade strukturbestämning tekniker, såsom röntgendiffraktion och transmissionselektronmikroskopi, har svårt att skilja mellan amorfa och kristallina strukturer på dessa längdskalor.

Övergången från flytande tillstånd till glaset, vid en temperatur under jämvikten smältpunkt av materialet, kallas glaset övergången. Glasningstemperaturen är ungefär den temperatur vid vilken viskositet vätskan överstiger ett visst värde (ca 1012 Pa · s). Övergången temperatur beror på avkylningshastighet, med glaset övergången sker vid högre temperaturer för snabbare avkylning. Den exakta utformningen av glaset övergången är föremål för pågående forskning. Även om det är uppenbart att glaset övergången inte är en första ordningens termodynamiska övergångsekonomier (som smältning), finns det debatt om huruvida det är en högre ordningens övergång, eller bara en kinetisk effekt.