Sòlids: propietats, estructura, densitat i exemples

Sòlid de trucada tals substàncies que són capaços de formar el cos i tenen un volum. De líquids i gasos, que es distingeixen per la seva forma. Els sòlids conserven la forma del cos a causa del fet que les seves partícules no són capaços de moure lliurement. Es diferencien en la seva densitat, ductilitat, conductivitat elèctrica i color. També tenen altres propietats. Per exemple, la majoria d'aquestes substàncies es fonen durant l'escalfament, l'adquisició de la estat d'agregació líquid. Alguns d'ells quan s'escalfa immediatament gasificat (sublimat). Però també hi ha aquells que es descomponen en altres substàncies.

Tipus de sòlids

Tots els sòlids es divideixen en dos grups.

1. Amorf, en el qual les partícules individuals estan disposades a l'atzar. En altres paraules, no tenen una estructura clara (específic). Aquests sòlids es poden fondre en un interval de temperatura prescrita determinada. El més comú d'aquests inclouen vidre i resina.
2. Crystal, que al seu torn se subdivideixen en 4 tipus: atòmic, molecular, iònica, metàl·lic. Les partícules es troben només en un patró específic, és a dir, a la xarxa cristal·lina. La seva geometria en diferents substàncies pot variar enormement.

Els sòlids cristal·lins prevalen sobre amorfa en els seus números.

Tipus de sòlids cristal·lins

En pràcticament totes les substàncies sòlides tenen una estructura cristal·lina. Es diferencien en la seva estructura. En el seu cristal·lí nodes de gelosia contenen diverses partícules i substàncies químiques. Està d'acord amb ells, i els van donar els seus noms. Cada tipus té propietats específiques per a això:

• Les partícules sòlides de la xarxa cristal·lina atòmiques unides per un enllaç covalent. Es distingeix per la seva força. A causa d'això, aquestes substàncies tenen un alt punt de fusió i d'ebullició. Aquest tipus inclou quars i diamant.
• A la xarxa cristal·lina de la unió molecular entre les partícules es caracteritza per la seva debilitat. Substàncies d'aquest tipus es caracteritzen per la facilitat de fusió i d'ebullició. Es caracteritzen per la volatilitat, pel fet que tenen una certa olor. Aquests sòlids són gel, sucre. Moviment de les molècules en els sòlids d'aquest tipus es caracteritzen per la seva activitat.
• La xarxa cristal·lina iònica en els nodes alternatius respectives partícules carregades positiva i negativament. Es duen a terme per atracció electrostàtica. Aquest tipus de gelosia existeix en àlcalis, sals, òxids bàsics. Moltes substàncies d'aquest tipus són fàcilment solubles en aigua. A causa de força un enllaç fort entre els ions són refractaris. Gairebé tots ells són inodor, ja que es caracteritzen per la no volatilitat. Les substàncies amb xarxa iònica incapaç de conduir el corrent elèctric, com en la seva composició no hi ha electrons lliures. Un exemple típic de la iònic sòlid - sal. Tal xarxa cristal·lina dóna trencadís. Això es deu al fet que qualsevol del seu canvi pot causar forces repulsives d'ions.
• La xarxa cristal·lina metàl·lica única ions químics estan presents en els nodes, carregats positivament. Entre ells hi ha electrons lliures a través del qual passa excel·lent energia tèrmica i elèctrica. És per això que tots els metalls de característiques diferents, com ara la conductivitat.

Conceptes generals de sòlids

Sòlids i substàncies - és pràcticament la mateixa cosa. Aquests termes es refereix a un dels 4 estats d'agregació. Els sòlids tenen una forma estable i el caràcter del moviment tèrmic dels àtoms. Aquests presenten petites oscil·lacions prop de les posicions d'equilibri. Branca de la ciència que s'ocupa de l'estudi de la composició i estructura interna, es va referir a la física de l'estat sòlid. Hi ha altres àrees importants de coneixement involucrat en aquest tipus de substàncies. Canviar la forma per influències externes i de moviment anomenada mecànica dels cossos deformables.

A causa de les diferents propietats dels sòlids, que s'han utilitzat en diversos dispositius tècnics creats per l'home. El més sovint la base del seu ús eren propietats com ara duresa, volum, massa, elasticitat, plasticitat, fragilitat. La ciència moderna es pot utilitzar i altres qualitats de sòlids que poden ser detectats només en el laboratori.

Quin és el vidre

Cristalls - un cos sòlid col·locat en un certes partícules ordre. Cada producte químic té la seva pròpia estructura. Els seus àtoms formen un apilament periòdica tridimensionalment anomenat gelosia. Les substàncies sòlides tenen una simetria estructura diferent. estat cristal·lí sòlid es considera estable, a causa que té una quantitat mínima d'energia potencial.

La gran majoria dels materials sòlids (naturals) es compon d'un gran nombre de grans individuals orientades a l'atzar (cristalls). Tals substàncies es denominen policristal·lí. Aquests inclouen aliatges i metalls tècnics, així com un munt de pedres. Monocristal·lí diu monocristalls naturals o sintètiques.

En la majoria dels òrgans tals sòlids es formen a partir de l'estat de fase líquida, presentat per fondre o solució. De vegades, es deriven d'un estat gasós. Aquest procés s'anomena cristal·lització. Gràcies al progrés científic i tècnic del procediment de cultiu (síntesi) de diverses substàncies produït a escala industrial. La majoria dels vidres té una forma natural d'un poliedre regular. Les seves mides varien àmpliament. Per exemple, el quars natural (cristall de roca) pot pesar fins a centenars de quilograms, i diamants - fins a diversos grams.

En els sòlids amorfs, els àtoms estan en constant oscil·lació al voltant dels punts situats a l'atzar. Emmagatzemen una mica d'ordre de curt abast, però no a llarg termini. Això és a causa del fet que les seves molècules estan disposades a una distància que pot ser comparada amb la seva grandària. El més comú en el nostre exemple de la vida d'aquest és un estat sòlid vitri. Els materials amorfs són sovint considerats com un líquid amb una viscositat infinitament gran. El temps de cristal·lització de vegades és tan gran que no es mostra.

Que les propietats anteriors d'aquestes substàncies fan únics. Els sòlids amorfs es consideren inestables perquè amb el temps pot entrar en l'estat cristal·lí.

Les molècules, àtoms, dels quals comprèn un sòlid ple d'alta densitat. Ells pràcticament mantenen la seva posició relativa respecte a altres partícules i es mantenen units per la interacció intermolecular. La distància entre les molècules del sòlid en diferents direccions es diu el paràmetre de xarxa cristal·lina. L'estructura de la substància i la seva simetria definir una pluralitat de propietats com ara la banda d'electrons, l'escissió i l'òptica. Quan s'exposa a forces prou grans sòlids, aquestes qualitats poden ser més o menys violats. Quan aquest sòlid deformació residual susceptible.

Els àtoms dels cossos sòlids oscil·len, que és causa de la possessió d'energia tèrmica. Ja que són insignificants, només poden ser observats en condicions de laboratori. L'estructura molecular de sòlids afecta en gran mesura les seves propietats.

L'estudi dels sòlids

Característiques d'aquests materials, la seva qualitat i moviment partícula van estudiar diverses subseccions de la física de l'estat sòlid.

Per a l'estudi utilitzat: espectroscòpia de ràdio, l'anàlisi estructural utilitzant raigs X i altres mètodes. Així estudiar les propietats mecàniques, físiques i tèrmiques dels sòlids. La duresa, la resistència a l'estrès, resistència a la tracció, la transformació de fase estudis de materials. Es coincideix en gran mesura amb la física de sòlids. Hi ha una altra ciència moderna important. Per estudiar existent i la síntesi de noves substàncies mantingudes química de l'estat sòlid.

característiques sòlids

moviment del personatge àtoms de sòlids externs d'electrons determina moltes de les seves propietats, per exemple, elèctricament. Hi ha 5 classes d'aquests cossos. Ells es fixen en funció del tipus d'àtoms:

• Iònica, característica bàsica de les quals és la força d'atracció electrostàtica. Les seves característiques: reflexió i d'absorció de la llum en la regió infraroja. A baixa temperatura, l'enllaç iònic es caracteritza per una baixa conductivitat elèctrica. Un exemple de tal material és la sal de sodi d'àcid clorhídric (NaCl).
• Covalent porta a terme a costa d'un parell d'electrons, que pertany a tots dos àtoms. Dit enllaç es divideix en: única (single), dobles i triples. Aquests noms indiquen la presència de parells d'electrons (1, 2, 3). Els enllaços dobles i triples s'anomenen múltiples. Hi ha una altra divisió del grup. Així, depenent de la distribució de densitat d'electrons d'enllaç polar i no polar aïllat. El primer està format per àtoms diferents, i el segon - iguals. un estat sòlid tal de la matèria, exemples dels quals són - un diamant (C) i silici (Si), caracteritzat per la seva densitat. La majoria dels cristalls sòlids són només un enllaç covalent.
• De metall formada mitjançant la combinació dels electrons de valència dels àtoms. Com a resultat, hi ha un núvol d'electrons total que es desplaça sota la influència d'una tensió elèctrica. unió de metall es forma quan els àtoms d'unió de llarg. Que són capaços de donar electrons. Molts metalls, compostos complexos d'aquesta unió es forma l'estat sòlid de la matèria. Exemples: sodi, bari, alumini, coure, or. Els compostos no metàl·lics són els següents: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Les substàncies amb una unió de metall (metalls) són diversos en les propietats físiques. Poden ser líquids (Hg), suau (Na, K), molt dur (W, Nb).
• Molecular sorgeixi en cristalls que es formen molècules separades de la matèria. Es caracteritza per buits entre molècules amb densitat electrònica zero. Força d'àtoms que uneixen aquests cristalls són considerables. En les mateixes molècules que se senten atrets l'un a l'altre atracció intermolecular feble. És per això que els vincles entre ells són fàcilment destruïts per la calor. Les connexions entre els àtoms col·lapsen molt més difícil. enllaç molecular es divideix en l'orientació, la dispersió i la inducció. Un exemple de tal substància sòlida és metà.
• L'hidrogen, que es produeix entre els àtoms o molècules dels mateixos polaritzades positivament i polaritzat negativament partícula més petita d'una molècula o d'altres parts. Aquestes relacions es poden atribuir gel.

Propietats dels sòlids

Què sabem avui en dia? Els científics sempre han estat estudiant les propietats de les substàncies en estat sòlid. Quan s'exposa a temperatures i el canvi de la mateixa. La transició del fluid corporal es diu fusió. La transformació de sòlid a estat gasós s'anomena sublimació. Amb la disminució de temperatura es produeix la cristal·lització Solid. Algunes substàncies sota la influència del fred transferit a la fase amorfa. Aquest procés es denomina vitrificació científics.

En les transicions de fase canvia l'estructura interna dels sòlids. El més alt de comanda que adquireix es baixa la temperatura. A pressió atmosfèrica i una temperatura T> 0 K qualsevol substància existent en la naturalesa, solidificar. Només heli, la cristal·lització de la qual és necessària per a la pressió de 24 atm, és una excepció a aquesta regla.

estat sòlid li dóna un diferents propietats físiques. Descriuen el comportament específic dels cossos sota la influència de certs camps i forces. Aquestes propietats es divideixen en grups. 3 Assignar mètode d'exposició corresponent a tres tipus d'energia (mecànica, tèrmica, electromagnètica). D'acord amb això hi ha tres grups de propietats físiques dels sòlids:

• Les propietats mecàniques relacionades amb l'estrès i la deformació dels cossos. Segons aquests criteris, els sòlids es divideixen en elàstic, reològic, la força i la tecnologia. La resta és el cos conserva la seva forma, però pot ser modificada per una força externa. En aquest cas, pot ser de la deformació plàstica (vista inicial no va tornar), elàstics (torna a la forma original) o destructiva (quan un cert llindar es desintegra / descans). Revisen aquests esforços descriuen mòduls elàstics. Sòlid no només resisteix la compressió, estirament, però també canvia, la torsió i flexió. la força de cos rígid per resistir la crida de la seva propietat destruïda.
• Tèrmica es manifesta sota la influència de camps tèrmics. Una de les propietats més importants - punt de fusió, en què el cos es converteix en un estat líquid. S'observa en els sòlids cristal·lins. cossos amorfs posseeixen calor latent de fusió, ja que la seva transició a l'estat líquid quan la temperatura s'eleva gradualment. En arribar a un cert cos amorf de calor perd la seva elasticitat i es torna plasticitat. Aquest estat significa la consecució de la seva temperatura de transició vítria. Quan escalfament es produeix la deformació del cos rígid. A més, sovint s'expandeix. Quantitativament, aquesta condició es caracteritza per un cert factor. La temperatura del cos afecta les propietats mecàniques, com ara la fluïdesa, plasticitat, fermesa i força.
• Electromagnètics associats amb l'exposició a fluxos de micropartícules sòlides i les ones electromagnètiques d'alta rigidesa. Aquests inclouen llibertat condicional i propietats radiatives.

estructura de bandes

Els sòlids es classifiquen i l'anomenada estructura de bandes. Així, es distingeixen entre ells:

• Conductors, caracteritzat perquè les bandes de valència i la conductivitat es superposen. Així, els electrons poden moure entre ells, produint l'energia més petita. Per a conductors són tots els metalls. Quan un corrent elèctric es forma a un cos tal diferència de potencial (a causa de la lliure circulació d'electrons entre els punts amb el més baix i alt potencial).
• Dielèctrics, que les àrees no es solapin. L'interval entre ells és major que 4 eV. Per dur a terme els electrons de la valència a requerir gran banda de conducció d'energia. Gràcies a aquestes propietats dielèctriques pràcticament no conductor.
• Semiconductors, caracteritzat per l'absència de les bandes de conducció i de valència. L'interval entre ells és menor que 4 eV. Per a la transferència d'electrons de la valència a la banda de conducció requereix menys energia que els dielèctrics. semiconductors purs (no aliats i les funcions pròpies) poc corrent passa.

El moviment molecular en els sòlids causen les seves propietats electromagnètiques.

altres propietats

Els sòlids es divideixen i les seves propietats magnètiques. Hi ha tres grups:

• propietats diamagnètics que depenen poc de la temperatura o l'estat d'agregació.
• Paramagnètics, resultant de l'orientació dels electrons de conducció i els moments magnètics dels àtoms. Segons Curie seva susceptibilitat disminueix a mesura que la temperatura. Per tant, a 300 K és 10 ^-5.
• Un cos magnètic amb una estructura ordenada que té ordre de llarg abast dels àtoms. En els nodes de la xarxa estan disposats periòdicament partícules amb moments magnètics. Aquests sòlids i substàncies freqüentment utilitzades en diferents esferes de l'activitat humana.

La substància més dura a la natura

Què són? sòlids densitat determinen en gran mesura la seva duresa. En els últims anys, els científics han descobert diversos materials que diuen ser "el cos més resistent i duradora." Més sòlida - és fullerite (molècules de cristall amb un fullereno), que és aproximadament 1,5 vegades més dur que el diamant. Malauradament, és actualment disponible en quantitats molt petites.

Fins a la data, la substància més dura, que més tard pot ser utilitzat en la indústria - lonsdalite (diamant hexagonal). Ell és el 58% més dur que el diamant. Lonsdalite - modificació alotrópica del carboni. La seva xarxa cristal·lina és molt similar a un diamant. cèl·lula Lonsdaleite conté 4 àtoms, però el diamant - 8. Dels vidres utilitzats comunament en l'actualitat és el diamant més difícil.