Solide: proprietăți, structura, densitatea și exemple

apel astfel de substanțe solide, care sunt capabile să formeze corpul și au un volum. De lichide și gaze, acestea se disting prin forma lor. Solidele păstrează forma corpului datorită faptului că particulele lor nu sunt în măsură să se miște liber. Acestea diferă în densitate, ductilitate, conductivitate electrică și culoare. Ei au, de asemenea, alte proprietăți. De exemplu, cele mai multe dintre aceste substanțe sunt topite în timpul încălzirii, dobândind starea de agregare lichidă. Unele dintre ele atunci când este încălzit imediat gazificate (sublimat). Dar există, de asemenea, cei care se descompun în alte substanțe.

Tipuri de solide

Toate solidele sunt împărțite în două grupe.

1. Amorfa, în care particulele individuale sunt aranjate aleator. Cu alte cuvinte, ei nu au o structură clară (specifică). Aceste solide pot fi topite într-un anumit interval de temperatură prescrisă. Cele mai frecvente dintre acestea includ sticlă și rășină.
2. Crystal, care la rândul lor sunt divizate în 4 tipuri: atomic, molecular, ionic, metalic. Particulele sunt situate doar într-un model specific, și anume în rețeaua cristalină. Geometria în diferite substanțe pot varia foarte mult.

Solidele cristaline prevalează asupra amorf în numerele lor.

Tipuri de solide cristaline

Practic, toate substanțele solide au o structură cristalină. Ele diferă în structura lor. În cristalină nodurile zăbrele conțin diferite particule și substanțe chimice. Este în conformitate cu ei și au primit numele lor. Fiecare tip are proprietăți specifice pentru ea:

• Atomice Particulele solide de cristal cu zăbrele legat printr-o legătură covalentă. Acesta se distinge prin puterea. Datorită acestui fapt, aceste substanțe au un înalt punct de topire și de fierbere. Acest tip include cuarț și diamant.
• În rețeaua cristalină a legăturii moleculare dintre particule se caracterizează prin slăbiciune. Substanțele de acest tip sunt caracterizate prin ușurința de topire și de fierbere. Ele sunt caracterizate de o volatilitate, din cauza care au un anumit miros. Aceste solide sunt gheață, zahăr. Propunerea de molecule în solide de acest tip sunt caracterizate prin activitatea lor.
• Ionic rețelei cristaline în nodurile alternează particulele respective încărcate pozitiv și negativ. Acestea sunt deținute de către atracție electrostatică. Acest tip zăbrele există în alcalii, săruri, oxizi de bază. Multe substanțe de acest tip sunt ușor solubili în apă. Din cauza destul de o legătură puternică între ionii sunt refractare. Aproape toate dintre ele sunt inodore, deoarece acestea sunt caracterizate prin non-volatilitate. Substanțe cu zăbrele ionice în imposibilitatea de a conduce curentul electric, ca în compoziția lor, nu electroni liberi. Un exemplu tipic al ionului solid - sare. O astfel de rețea cristalină îi conferă casant. Acest lucru se datorează faptului că orice schimbare a acesteia poate cauza forțe repulsive de ioni.
• Rețeaua cristalină metalic numai ionii sunt substanțe chimice prezente în nodurile, încărcate pozitiv. Între ele există electroni liberi prin care trece energia termică și electrică excelentă. De aceea, orice metale diferite, cum ar fi facilitate de conductivitate.

Concepte generale de solide

Solide și substanțe - este practic același lucru. Acești termeni se face referire la una din cele 4 stări de agregare. Solidele au o formă și caracter al mișcării termice a atomilor stabile. Acesta din urmă face mici oscilații apropiere de pozițiile de echilibru. Ramură a științei care se ocupă cu studiul compoziției și a structurii interne, menționată ca fizica solid-state. Există și alte domenii importante ale cunoașterii implicate în astfel de substanțe. Schimbarea formei de influențe externe și mecanicii de mișcare numite ale corpurilor deformabile.

Datorită diferitelor proprietăți ale solidelor, acestea au fost utilizate în diverse dispozitive tehnice create de om. Cel mai adesea baza utilizării lor au proprietăți, cum ar fi duritatea, volumul, masa, elasticitate, plasticitate, fragilității. Știința modernă pot fi utilizate și alte calități de solide, care pot fi detectate numai în laborator.

Ce este de cristal

Cristale - un corp solid plasat într-o anumită ordine de particule. Fiecare produs chimic are propria structură. atomii săi formează o stivuire periodică tridimensional numit zăbrele. Substanțele solide au o structură diferită de simetrie. stare cristalină solidă este considerat stabil, deoarece are o cantitate minimă de energie potențială.

Marea majoritate a materialelor solide (naturale) constă dintr-un număr mare de boabe individuale orientate aleatoriu (cristalite). Astfel de substanțe sunt numite policristalin. Acestea includ aliaje și metale tehnice, precum și o mulțime de roci. Monocristalin numite monocristale naturale sau sintetice.

In cele mai multe astfel de corpuri solide sunt formate din starea fazei lichide, supus topi sau soluție. Uneori, acestea sunt derivate dintr-o stare gazoasă. Acest proces se numește cristalizare. Datorită progresul științific și tehnic a procedurii de cultivare (sinteză) a diferitelor substanțe produse la scară industrială. Cele mai multe dintre cristale are o formă naturală a unui poliedru regulat. Dimensiunile lor variază foarte mult. De exemplu, cuart natural (cristal de rocă) poate cântări până la sute de kilograme, și diamante - până la câteva grame.

In solide amorfe, atomii sunt oscilare constantă în jurul valorii de puncte aflate la întâmplare. Ei stoca o anumită ordine rază scurtă de acțiune, dar nu cu rază lungă. Acest lucru se datorează faptului că moleculele lor sunt aranjate la o distanță care poate fi comparat cu dimensiunea lor. Cele mai frecvente în exemplul nostru de viață este o stare solidă sticloasă. Materialele amorfe sunt adesea considerate ca un lichid cu o viscozitate infinit de mare. Timpul de cristalizare este uneori atât de mare încât nu este afișată.

Că proprietățile de mai sus ale acestor substanțe le fac unice. solide amorfe sunt considerate instabile, deoarece în timp poate intra în stare cristalină.

Molecule, atomi, dintre care cuprinde un solid ambalate cu densitate ridicată. Ei mențin, practic, poziția lor relativă în raport cu alte particule și sunt ținute împreună de interacțiune intermoleculară. Distanța dintre moleculele solidului în direcții diferite se numește parametru de cristal cu zăbrele. Structura substanței și simetria acesteia definesc o multitudine de proprietăți, cum ar fi banda de electroni, clivaj și optica. Atunci când sunt expuse la forțe solide suficient de mari, aceste calități pot fi mai mult sau mai puțin încălcate. Atunci când această deformare reziduală docil solid.

Atomii corpurilor solide oscileze, care se datorează posesia energiei termice. Din moment ce acestea sunt neglijabile, ele pot fi observate numai în condiții de laborator. Structura moleculara a solidelor afectează în mare măsură proprietățile sale.

Studiul solidelor

Proprietăți Proprietățile acestor materiale, de calitate și de particule de mișcare a acestora a studiat diverse subsecțiuni ale fizicii stării solide.

Pentru utilizat studiu: spectroscopia radio, analiza structurală folosind raze X si alte metode. Deci studia proprietățile mecanice, fizice și termice ale solidelor. Duritatea, rezistenta la stres, rezistența la tracțiune, transformare studii de faza Materiale. Acesta se suprapune în mare măsură cu fizica solidelor. Există o altă știință modernă importantă. Pentru a studia existente și sintetizarea de noi substanțe în stare solidă a avut loc chimie.

Caracteristici solide

mișcare Character atomii solizi de electroni externi determină multe dintre proprietățile sale, de exemplu, electric. Există 5 clase de astfel de organisme. Acestea sunt stabilite în funcție de tipul de atomi:

• Ionic, caracteristică de bază, care este forța de atracție electrostatică. Caracteristicile sale: reflecție și de absorbție a luminii în regiunea infraroșu. La temperaturi scăzute, legătura ionică se caracterizează prin conductivitate electrică scăzută. Un exemplu de astfel de material este sarea de sodiu a acidului clorhidric (NaCl).
• Covalent efectuate în detrimentul unei perechi de electroni, care aparține ambii atomi. O astfel de legătură este împărțit în: singur (single), duble și triple. Aceste nume indică prezența perechilor de electroni (1, 2, 3). legături duble și triple sunt numite multipli. Există o altă divizie a grupului. Deci, în funcție de distribuția densității de electroni de legătură polare și nepolare izolate. Primul este format prin diferiți atomi, iar al doilea - egal. O astfel de stare solidă a materiei, exemple sunt: - un diamant (C) și siliciu (Si), caracterizat prin densitatea. Cele mai multe cristale solide sunt doar o legătură covalentă.
• Metal format prin combinarea electronilor de valență ale atomilor. Ca urmare, există un nor de electroni care totalul este deplasat sub influența unei tensiuni electrice. bond metal se formează atunci când atomii de lipire lungi. Că ei sunt capabili de a dona electroni. Multe metale, compuși complecși ai acestei legături se formează în stare solidă a materiei. Exemple: sodiu, bariu, aluminiu, cupru, aur. Compuși nemetalici sunt următoarele: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Substanțe cu o legare la metal (metale) sunt diverse în proprietăți fizice. Ele pot fi lichide (Hg), moale (Na, K), foarte greu (W, Nb).
• Moleculare care apar în cristalele care sunt formate molecule separate ale materiei. Acesta este caracterizat prin decalaje între molecule cu densitate de electroni zero. Forță care leagă atomii din aceste cristale sunt considerabile. La aceleași molecule care sunt atrași unul de celălalt atracție intermoleculară doar slab. Acesta este motivul pentru care legăturile dintre ele sunt ușor distruse de căldură. Conexiunile dintre atomii de colaps mult mai dificil. bond moleculara este împărțit în orientarea, dispersia și inducție. Un exemplu de astfel de substanță solidă este de metan.
• Hidrogen, care are loc între atomii polarizată pozitiv sau moleculele acestora și cele mai mici particule polarizată negativ al unei molecule sau a altor părți. Aceste relații pot fi atribuite gheață.

Proprietăți solide

Ce știm astăzi? Oamenii de știință au fost mult timp studiind proprietățile substanțelor în stare solidă. Atunci când sunt expuse la temperaturi și modificarea acesteia. Tranziția fluidului corpului este numit de topire. Transformarea solide în stare gazoasă se numește sublimare. Cu scăderea temperaturii are loc cristalizarea unui solid. Unele substanțe sub influența frigului transferat în faza amorfă. Acest proces este numit oameni de știință vitrificare.

În tranziții de fază modifică structura internă a solidelor. Cea mai înaltă ordonare capătă temperatura este coborâtă. La presiunea atmosferică și temperatura T> 0 K orice substanță existentă în natură, se solidifice. Numai heliu, a cărui cristalizare este necesară pentru presiunea de 24 atm, este o excepție de la această regulă.

în stare solidă oferă o diferite proprietăți fizice. Ele descriu comportamentul specific al organismelor sub influența unor câmpuri și forțe. Aceste proprietăți sunt împărțite în grupuri. 3 Aloca metoda de expunere corespunzătoare celor trei tipuri de energie (mecanică, termică, electromagnetică). Prin urmare ele există trei grupe de proprietăți fizice ale solidelor:

• Proprietăți mecanice legate de stres și deformarea corpurilor. Conform acestor criterii, solidele sunt împărțite în elastice, reologice, putere și tehnologie. Restul este organismul își păstrează forma, dar poate fi modificat de o forță externă. În acest caz, poate fi de deformare plastică (vedere inițial nu a revenit), elastice (revine la forma inițială) sau distructive (atunci când un anumit prag dezintegreaza / pauză). Examinați aceste eforturi descriu moduli elastice. Solid nu numai că rezistă compresiune, întindere, dar, de asemenea, schimburi, răsucire și îndoire. puterea de corp rigid pentru a rezista la apelul proprietății sale distruse.
• Termică manifestată sub influența câmpurilor termice. Una dintre cele mai importante proprietăți - punctul de topire, la care corpul se transformă într-o stare lichidă. Se observă în solide cristaline. corpurile amorfi posedă căldura latentă de fuziune, ca trecerea lor la starea lichidă, atunci când temperatura este ridicată treptat. La atingerea unui anumit organism amorf de căldură își pierde elasticitatea și devine plasticitate. Această stare înseamnă realizarea temperaturii lor de tranziție vitroasă. Când încălzirea are loc o deformare a corpului rigid. Mai mult decât atât, se extinde de multe ori. Cantitativ, această condiție se caracterizează printr-un anumit factor. Temperatura corpului afectează proprietățile mecanice cum ar fi Fluiditate, plasticitate, fermitate și rezistență.
• Electromagnetică asociată cu expunerea la fluxurile microparticule solide și unde electromagnetice de mare rigiditate. Acestea includ probațiune și proprietățile radiative.

structura de bandă

Solidele au fost clasificate și structura de bandă așa-numitele. Deci, printre care se disting:

• Conductori, caracterizat prin aceea că benzile de conductibilitate și de valență se suprapun. Astfel, electronii se pot deplasa între ele, obținându-se cea mai mică energie. Pentru conductori sunt toate metalele. Atunci când un curent electric este format la un astfel de organism diferență de potențial (datorită liberei circulații a electronilor între punctele cu cea mai scăzută și potențialul ridicat).
• Dielectricilor, care zone nu se suprapun. Intervalul dintre ele este mai mare de 4 eV. Pentru a efectua electroni de valență de a solicita banda de mare conducta de energie. Datorită acestor proprietăți dielectricilor practic non-conductoare.
• Semiconductors, caracterizat prin absența benzilor de conducție și de valență. Intervalul dintre ele este mai mică decât 4 eV. Pentru transferul de electroni de valență la banda de conducție necesită mai puțină energie decât dielectrici. semiconductori pure (nealiat și funcții proprii) slab curent este trecut.

mișcarea moleculară în solidele cauza proprietăților lor electromagnetice.

alte proprietăți

Substanțele solide sunt divizate și proprietățile lor magnetice. Există trei grupuri:

• proprietăți diamagnetice care depind de temperatura mică sau starea de agregare.
• Paramagnetic, care rezultă din orientarea electronilor de conducție și momentele magnetice ale atomilor. Potrivit Curie sensibilitatea lor scade ca temperatură. Astfel, la 300 K este 10 ^-5.
• Un corp magnetic cu o structură ordonată având ordine cu rază lungă de atomi. In nodurile grilajului sunt aranjate periodic particule cu momentele magnetice. Aceste solide și substanțele utilizate frecvent în diferite sfere ale activității umane.

Cea mai grea substanță din natură

Care sunt acestea? solide densitate determină în mare măsură duritatea lor. In ultimii ani, oamenii de știință au descoperit mai multe materiale care pretind a fi „organismul cel mai durabil.“ Cel mai solid - ea fullerite (molecule de cristal cu fullerene), care este de aproximativ 1,5 ori mai greu decât diamant. Din păcate, este disponibilă în prezent numai în cantități foarte mici.

Până în prezent, cea mai grea substanță, care mai târziu pot fi utilizate în industria - lonsdalite (hexagonală de diamant). El este de 58% mai greu decât diamant. Lonsdalite - modificarea alotropic de carbon. rețelelor cristaline este foarte similar cu un diamant. celulă Lonsdaleite conține 4 atomi, dar diamantul - 8. Din cristale utilizate în mod obișnuit astăzi este cel mai greu diamant.