เคยสงสัยมั้ยว่าสารอสัณฐานลึกลับคืออะไร? โครงสร้างแตกต่างจากของแข็งและของเหลว ความจริงก็คือวัตถุดังกล่าวอยู่ในสถานะควบแน่นพิเศษซึ่งมีลำดับระยะสั้นเท่านั้น ตัวอย่างของสารอสัณฐาน ได้แก่ เรซิน แก้ว อำพัน ยาง โพลิเอทิลีน โพลีไวนิลคลอไรด์ (หน้าต่างพลาสติกที่เราโปรดปราน) โพลีเมอร์ต่างๆ และอื่นๆ เหล่านี้เป็นของแข็งที่ไม่มีตาข่ายคริสตัล พวกเขายังรวมถึงแว็กซ์ปิดผนึก กาวต่างๆ อีโบไนต์ และพลาสติก
คุณสมบัติผิดปกติของสารอสัณฐาน
ตอนแยกหน้าจะไม่มีรูปร่างเป็นอสัณฐาน อนุภาคเป็นแบบสุ่มอย่างสมบูรณ์และอยู่ใกล้กัน พวกเขาสามารถเป็นได้ทั้งหนาและหนืด พวกเขาได้รับผลกระทบจากอิทธิพลภายนอกอย่างไร? ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิต่างๆ ร่างกายจะกลายเป็นของเหลว เหมือนของเหลว และในขณะเดียวกันก็ยืดหยุ่นได้ ในกรณีที่ผลกระทบภายนอกอยู่ได้ไม่นาน สารที่มีโครงสร้างอสัณฐานสามารถแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยได้โดยใช้แรงระเบิดอันทรงพลัง ยาวอิทธิพลภายนอกทำให้พวกเขาไหลลื่น
ทดลองเรซิ่นที่บ้านหน่อย วางบนพื้นผิวที่แข็งและคุณจะสังเกตเห็นว่ามันเริ่มไหลอย่างราบรื่น ถูกต้อง มันเป็นสารอสัณฐาน! ความเร็วขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้อุณหภูมิ ถ้ามันสูงมาก เรซินจะเริ่มกระจายเร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด
ร่างกายแบบนี้มีอะไรอีกบ้าง? พวกเขาสามารถอยู่ในรูปแบบใดก็ได้ หากใส่สารอสัณฐานในรูปของอนุภาคขนาดเล็กลงในภาชนะเช่นในเหยือกก็จะอยู่ในรูปของภาชนะด้วย พวกมันยังเป็นไอโซโทรปิก นั่นคือ พวกมันมีคุณสมบัติทางกายภาพเหมือนกันในทุกทิศทาง
ละลายและเปลี่ยนไปเป็นสถานะอื่น โลหะและแก้ว
สภาพอสัณฐานของสสารไม่ได้หมายความถึงการรักษาอุณหภูมิโดยเฉพาะ ในอัตราที่ต่ำ ร่างกายจะแข็งตัวในอัตราที่สูง ร่างกายจะละลาย โดยวิธีการที่ระดับความหนืดของสารดังกล่าวก็ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ด้วย อุณหภูมิต่ำมีส่วนทำให้ความหนืดลดลง ในทางกลับกัน อุณหภูมิสูงก็เพิ่มขึ้น
สำหรับสารที่เป็นอสัณฐาน สามารถแยกแยะลักษณะอื่นได้อีกอย่างหนึ่ง - การเปลี่ยนสถานะเป็นผลึกและเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? พลังงานภายในในร่างกายที่เป็นผลึกนั้นน้อยกว่าพลังงานอสัณฐานมาก เราสามารถเห็นสิ่งนี้ในตัวอย่างผลิตภัณฑ์แก้ว - เมื่อเวลาผ่านไป แก้วจะขุ่นมัว
แก้วโลหะ - มันคืออะไร? สามารถแกะโลหะออกจากตะแกรงคริสตัลได้ในในระหว่างการหลอมนั่นคือการทำให้สารของโครงสร้างอสัณฐานเป็นแก้ว ในระหว่างการแข็งตัวภายใต้การหล่อเย็นเทียม ผลึกขัดแตะจะก่อตัวขึ้นอีกครั้ง โลหะอสัณฐานมีความทนทานต่อการกัดกร่อนอย่างน่าทึ่ง ตัวอย่างเช่น ตัวรถที่ทำจากมันไม่จำเป็นต้องเคลือบต่างๆ เนื่องจากจะไม่ถูกทำลายโดยธรรมชาติ สารอสัณฐานคือร่างกายที่มีโครงสร้างอะตอมมีความแข็งแรงเป็นประวัติการณ์ ซึ่งหมายความว่าโลหะอสัณฐานสามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมใดๆ ได้อย่างแน่นอน
โครงสร้างผลึกของสาร
เพื่อให้มีความรอบรู้ในคุณสมบัติของโลหะและสามารถทำงานกับพวกมันได้ คุณจำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างผลึกของสารบางชนิด การผลิตผลิตภัณฑ์โลหะและสาขาโลหะวิทยาจะไม่สามารถได้รับการพัฒนาดังกล่าวได้หากผู้คนไม่มีความรู้บางอย่างเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโลหะผสม วิธีการทางเทคโนโลยี และลักษณะการทำงาน
สถานะของสสารทั้งสี่
เป็นที่ทราบกันดีว่าการรวมตัวมีสี่สถานะ: ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ พลาสมา สารอสัณฐานที่เป็นของแข็งยังสามารถเป็นผลึกได้ ด้วยโครงสร้างดังกล่าว สามารถสังเกตคาบเชิงพื้นที่ในการจัดเรียงอนุภาคได้ อนุภาคเหล่านี้ในผลึกสามารถเคลื่อนที่เป็นระยะได้ ในร่างกายทั้งหมดที่เราสังเกตในสถานะก๊าซหรือของเหลว เราสามารถสังเกตการเคลื่อนที่ของอนุภาคในรูปของความผิดปกติที่วุ่นวาย ของแข็งอสัณฐาน (เช่นโลหะในสถานะควบแน่น: ebonite, ผลิตภัณฑ์แก้ว, เรซิน) สามารถเรียกได้ว่าเป็นของเหลวประเภทแช่แข็ง เพราะเมื่อพวกมันเปลี่ยนรูปร่าง คุณจะสังเกตเห็นลักษณะเฉพาะเช่นความหนืด
ความแตกต่างระหว่างวัตถุอสัณฐานจากก๊าซและของเหลว
ลักษณะที่ปรากฏของพลาสติก ความยืดหยุ่น การแข็งตัวในระหว่างการเปลี่ยนรูปเป็นลักษณะเฉพาะของร่างกายจำนวนมาก สารที่เป็นผลึกและอสัณฐานมีลักษณะเหล่านี้ในระดับที่มากกว่า ในขณะที่ของเหลวและก๊าซไม่มีลักษณะดังกล่าว แต่ในทางกลับกัน คุณจะเห็นว่ามันมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณอย่างยืดหยุ่น
สารที่เป็นผลึกและอสัณฐาน. คุณสมบัติทางกลและทางกายภาพ
สารที่เป็นผลึกและอสัณฐานคืออะไร? ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นอสัณฐานสามารถเรียกได้ว่าวัตถุเหล่านั้นที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดสูงและที่อุณหภูมิปกติจะเป็นไปไม่ได้ที่จะไหล แต่อุณหภูมิที่สูงกลับทำให้พวกมันเป็นของเหลวได้เหมือนของเหลว
สารประเภทคริสตัลดูแตกต่างอย่างสิ้นเชิง ของแข็งเหล่านี้สามารถมีจุดหลอมเหลวของตัวเองได้ขึ้นอยู่กับความดันภายนอก การรับคริสตัลเป็นไปได้หากของเหลวเย็นลง หากคุณไม่ใช้มาตรการบางอย่าง คุณสามารถสังเกตได้ว่าจุดศูนย์กลางของการตกผลึกต่างๆ เริ่มปรากฏขึ้นในสถานะของเหลว ในบริเวณรอบศูนย์กลางเหล่านี้ การก่อตัวของของแข็งเกิดขึ้น คริสตัลขนาดเล็กมากเริ่มรวมเข้าด้วยกันในลำดับแบบสุ่มและได้คริสตัลที่เรียกว่าคริสตัล ร่างกายดังกล่าวคือไอโซโทรปิก
ลักษณะของสาร
อะไรกำหนดลักษณะทางกายภาพและทางกลของร่างกาย? พันธะอะตอมมีความสำคัญเช่นเดียวกับโครงสร้างของผลึก ผลึกไอออนิกมีลักษณะเฉพาะด้วยพันธะไอออนิก ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งเป็นไปอย่างราบรื่น ในกรณีนี้การก่อตัวของอนุภาคที่มีประจุบวกและลบ เราสามารถสังเกตพันธะไอออนิกในตัวอย่างง่ายๆ - ลักษณะดังกล่าวเป็นคุณลักษณะของออกไซด์และเกลือต่างๆ คุณสมบัติอีกประการของผลึกไอออนิกคือการนำความร้อนต่ำ แต่ประสิทธิภาพสามารถเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อถูกความร้อน ที่โหนดของโครงผลึก คุณจะเห็นโมเลกุลต่างๆ ที่โดดเด่นด้วยพันธะอะตอมที่แข็งแกร่ง
แร่ธาตุมากมายที่เราพบได้ทุกที่ในธรรมชาติมีโครงสร้างเป็นผลึก และสภาพอสัณฐานของสสารก็เป็นธรรมชาติในรูปแบบที่บริสุทธิ์ที่สุดเช่นกัน เฉพาะในกรณีนี้ร่างกายเป็นสิ่งที่ไม่มีรูปแบบ แต่คริสตัลสามารถอยู่ในรูปของรูปทรงหลายเหลี่ยมที่สวยงามที่สุดที่มีใบหน้าแบนราบ รวมทั้งสร้างรูปร่างใหม่ที่แข็งแรงและสวยงามอย่างน่าอัศจรรย์
คริสตัลคืออะไร? โครงสร้างผลึกอสัณฐาน
รูปร่างดังกล่าวคงที่สำหรับการเชื่อมต่อบางอย่าง ตัวอย่างเช่น เบริลดูเหมือนปริซึมหกเหลี่ยมเสมอ ทำการทดลองเล็กน้อย นำผลึกเกลือลูกบาศก์ขนาดเล็ก (ลูกบอล) มาใส่ในสารละลายพิเศษที่อิ่มตัวมากที่สุดด้วยเกลือเดียวกัน เมื่อเวลาผ่านไปคุณจะสังเกตเห็นว่าร่างกายนี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง - ได้รับอีกครั้งรูปร่างของลูกบาศก์หรือลูกบอลซึ่งมีอยู่ในผลึกเกลือ
สารอสัณฐานผลึกเป็นสารที่มีทั้งเฟสอสัณฐานและผลึก สิ่งที่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของวัสดุของโครงสร้างดังกล่าว? อัตราส่วนปริมาณและการจัดเรียงที่แตกต่างกันโดยส่วนใหญ่สัมพันธ์กัน ตัวอย่างทั่วไปของสารดังกล่าว ได้แก่ วัสดุจากเซรามิกส์ พอร์ซเลน แก้วเซรามิก จากตารางคุณสมบัติของวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นผลึกอสัณฐาน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเครื่องเคลือบดินเผามีเปอร์เซ็นต์สูงสุดของเฟสแก้ว ตัวเลขมีความผันผวนระหว่าง 40-60 เปอร์เซ็นต์ เราจะเห็นเนื้อหาที่ต่ำที่สุดในตัวอย่างการหล่อหิน - น้อยกว่า 5 เปอร์เซ็นต์ ในขณะเดียวกัน กระเบื้องเซรามิกจะมีการดูดซึมน้ำที่สูงขึ้น
อย่างที่ทราบกันดีว่าวัสดุอุตสาหกรรม เช่น พอร์ซเลน กระเบื้องเซรามิก การหล่อหิน และเซรามิกแก้ว เป็นสารผลึกอสัณฐาน เนื่องจากมีเฟสคล้ายแก้วและในขณะเดียวกันก็มีผลึกอยู่ในองค์ประกอบ ในขณะเดียวกัน ควรสังเกตว่าคุณสมบัติของวัสดุไม่ได้ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของเฟสแก้วในนั้น
โลหะอสัณฐาน
การใช้สารอสัณฐานมีการดำเนินการมากที่สุดในด้านการแพทย์ ตัวอย่างเช่น โลหะที่เย็นลงอย่างรวดเร็วถูกใช้อย่างแข็งขันในการผ่าตัด ต้องขอบคุณการพัฒนาที่เกี่ยวข้อง หลายคนสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระหลังจากได้รับบาดเจ็บสาหัส สิ่งสำคัญคือสารของโครงสร้างอสัณฐานเป็นวัสดุชีวภาพที่ดีเยี่ยมสำหรับการฝังในกระดูก ได้รับมีการแนะนำสกรู, แผ่น, หมุด, หมุดพิเศษในกรณีที่เกิดการแตกหักอย่างรุนแรง ก่อนหน้านี้ เหล็กและไททาเนียมถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ดังกล่าวในการผ่าตัด ภายหลังพบว่าสารอสัณฐานสลายตัวช้ามากในร่างกาย และคุณสมบัติอันน่าทึ่งนี้ทำให้เนื้อเยื่อกระดูกฟื้นตัวได้ ต่อมาสารถูกแทนที่ด้วยกระดูก
การใช้สารอสัณฐานในมาตรวิทยาและกลศาสตร์ที่แม่นยำ
กลไกที่แน่นอนนั้นขึ้นอยู่กับความแม่นยำ ดังนั้นจึงเรียกว่าเป็นเช่นนั้น บทบาทที่สำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมนี้ เช่นเดียวกับในมาตรวิทยา เล่นโดยตัวชี้วัดที่แม่นยำเป็นพิเศษของเครื่องมือวัด ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้วัตถุอสัณฐานในอุปกรณ์ ด้วยการวัดที่แม่นยำ ห้องปฏิบัติการและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์จึงดำเนินการที่สถาบันในสาขากลศาสตร์และฟิสิกส์ ยาใหม่ๆ จะได้รับ และปรับปรุงความรู้ทางวิทยาศาสตร์
โพลิเมอร์
อีกตัวอย่างหนึ่งของการใช้สารอสัณฐานคือโพลีเมอร์ พวกมันสามารถเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวได้ช้า ในขณะที่พอลิเมอร์ผลึกมีลักษณะเฉพาะด้วยจุดหลอมเหลว ไม่ใช่จุดอ่อนตัว สถานะทางกายภาพของพอลิเมอร์อสัณฐานคืออะไร? หากคุณให้สารเหล่านี้มีอุณหภูมิต่ำ คุณจะเห็นว่าสารเหล่านี้จะอยู่ในสภาพเหมือนแก้วและแสดงคุณสมบัติของของแข็ง การให้ความร้อนทีละน้อยทำให้พอลิเมอร์เริ่มเคลื่อนเข้าสู่สภาวะยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้น
สารอสัณฐาน ตัวอย่างที่เราเพิ่งให้มา ถูกนำมาใช้อย่างเข้มข้นในอุตสาหกรรม. สถานะ superelastic ช่วยให้พอลิเมอร์สามารถเปลี่ยนรูปได้ไม่ว่าด้วยวิธีใด และสถานะนี้ทำได้เนื่องจากความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นของการเชื่อมโยงและโมเลกุล อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอีกนำไปสู่ความจริงที่ว่าพอลิเมอร์ได้รับคุณสมบัติยืดหยุ่นมากขึ้น มันเริ่มที่จะผ่านเข้าไปในของเหลวพิเศษและสถานะหนืด
หากคุณปล่อยให้สถานการณ์ไม่มีการควบคุมและไม่ป้องกันไม่ให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก โพลีเมอร์จะเสื่อมสภาพ กล่าวคือ การทำลายล้าง สถานะหนืดแสดงให้เห็นว่าทุกหน่วยของโมเลกุลขนาดใหญ่เคลื่อนที่ได้มาก เมื่อโมเลกุลโพลีเมอร์ไหล ตัวเชื่อมไม่เพียงแต่ยืดออก แต่ยังเข้าใกล้กันมากอีกด้วย การกระทำระหว่างโมเลกุลจะเปลี่ยนพอลิเมอร์ให้กลายเป็นสารแข็ง (ยาง) กระบวนการนี้เรียกว่าการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วเชิงกล สารที่ได้นั้นใช้ในการผลิตฟิล์มและเส้นใย
โพลีเอไมด์ โพลีอะคริโลไนไตรล์สามารถหาได้จากพอลิเมอร์ ในการสร้างฟิล์มโพลีเมอร์ คุณต้องบังคับโพลีเมอร์ผ่านแม่พิมพ์ที่มีรูพรุนและติดเข้ากับเทป ด้วยวิธีนี้จะผลิตวัสดุบรรจุภัณฑ์และฐานสำหรับเทปแม่เหล็ก โพลีเมอร์ยังรวมถึงสารเคลือบเงาต่างๆ (การขึ้นรูปโฟมในตัวทำละลายอินทรีย์) กาวและวัสดุยึดติดอื่นๆ คอมโพสิต (ฐานโพลีเมอร์ที่มีสารตัวเติม) พลาสติก
การใช้งานโพลิเมอร์
สารอสัณฐานชนิดนี้ฝังแน่นในชีวิตเรา พวกเขาจะนำไปใช้ทุกที่ ซึ่งรวมถึง:
1. ฐานต่างๆสำหรับการผลิตน้ำยาเคลือบเงา กาว ผลิตภัณฑ์พลาสติก (เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์)
2. อีลาสโตเมอร์หรือยางสังเคราะห์
3. วัสดุฉนวนไฟฟ้าคือโพลีไวนิลคลอไรด์หรือหน้าต่างพีวีซีพลาสติกที่รู้จักกันดี ทนทานต่อไฟ เนื่องจากถือว่าการเผาไหม้ช้า มีความแข็งแรงทางกลและคุณสมบัติการเป็นฉนวนไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
4. โพลิเอไมด์เป็นสารที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอ มีลักษณะเป็นฉนวนสูง
5. ลูกแก้วหรือพอลิเมทิลเมทาคริเลต เราสามารถนำมาใช้ในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าหรือใช้เป็นวัสดุสำหรับโครงสร้าง
6. Fluoroplast หรือ polytetrafluoroethylene เป็นไดอิเล็กตริกที่รู้จักกันดีซึ่งไม่แสดงคุณสมบัติของการละลายในตัวทำละลายที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์ ช่วงอุณหภูมิกว้างและคุณสมบัติไดอิเล็กตริกที่ดีทำให้สามารถใช้เป็นวัสดุที่ไม่ชอบน้ำหรือวัสดุต้านการเสียดสี
7. โพลีสไตรีน สารนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากกรด เช่นเดียวกับฟลูออโรเรซิ่นและโพลีเอไมด์นั้นถือได้ว่าเป็นอิเล็กทริก ทนทานมากโดยคำนึงถึงแรงกระแทกทางกล โพลีสไตรีนใช้ได้ทุกที่ ตัวอย่างเช่น ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวัสดุโครงสร้างและฉนวนไฟฟ้า ใช้ในงานวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยุ
8. อาจเป็นพอลิเมอร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดสำหรับเราคือโพลิเอทิลีน วัสดุมีความต้านทานเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โดยไม่ให้ความชื้นผ่านได้อย่างแน่นอน หากบรรจุภัณฑ์ทำจากโพลีเอทิลีน คุณไม่ต้องกลัวว่าเนื้อหาจะเสื่อมสภาพภายใต้อิทธิพลของความแข็งแรงฝน. โพลิเอทิลีนยังเป็นไดอิเล็กตริก แอปพลิเคชั่นนั้นกว้างขวาง โครงสร้างท่อ ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าต่างๆ ฟิล์มฉนวน ปลอกสายโทรศัพท์และสายไฟ ชิ้นส่วนวิทยุและอุปกรณ์อื่นๆ
9. พีวีซีเป็นวัสดุโพลีเมอร์สูง เป็นวัสดุสังเคราะห์และเทอร์โมพลาสติก มีโครงสร้างของโมเลกุลที่ไม่สมมาตร แทบไม่ผ่านน้ำและทำโดยการกดด้วยการปั๊มและการขึ้นรูป โพลีไวนิลคลอไรด์มักใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้า บนพื้นฐานของมัน มีการสร้างท่อและท่อฉนวนความร้อนต่างๆ สำหรับการป้องกันสารเคมี, แบตเตอรีแบตเตอรี, ปลอกหุ้มฉนวนและปะเก็น, สายไฟและสายเคเบิล พีวีซียังใช้ทดแทนตะกั่วที่เป็นอันตรายได้อย่างดีเยี่ยม ไม่สามารถใช้เป็นวงจรความถี่สูงในรูปของไดอิเล็กตริกได้ และทั้งหมดเป็นเพราะในกรณีนี้การสูญเสียอิเล็กทริกจะสูง นำไฟฟ้าได้สูง