حالة غير متبلورة وبلورية للمادة والمواد. الحالة البلورية السمات المميزة للحالة البلورية

الاختلاف الطبيعي في بنية معظم المواد الصلبة (باستثناء البلورات المفردة)، مقارنة بالمواد السائلة وخاصة الغازية (منخفضة الوزن الجزيئي)، هو تنظيمها متعدد المستويات الأكثر تعقيدًا (انظر الجدول 4.1 والشكل 4.3) . ويرجع ذلك إلى انخفاض التساهمية وزيادة المعدن والأيونية للروابط المتجانسة وغير المتجانسة لعناصر بنيتها المجهرية (انظر الشكل 6.2 و 6.6 والجداول 6.1-6.7) ، مما يؤدي إلى زيادة العدد. العناصر الموجودة في بنية المادة والمادة وما يقابلها من تغيير في حالة تجميعها. عند دراسة التسلسل الهيكلي للمواد الصلبة، من الضروري فهم الوحدة والاختلاف في مستويات التنظيم الهيكلي للمواد الصلبة المعدنية وغير المعدنية، مع مراعاة درجة الترتيب في حجم المادة للعناصر التي شكلهم. ومما له أهمية خاصة الاختلاف في بنية الأجسام البلورية الصلبة وغير المتبلورة، والذي يتكون من قدرة المواد البلورية، على عكس الأجسام غير المتبلورة، على تكوين عدد من الهياكل الأكثر تعقيدًا من المستوى الكيميائي الإلكتروني النووي الأساسي للهياكل.

حالة غير متبلورة. تكمن خصوصية الحالة غير المتبلورة (المترجمة من اليونانية - عديمة الشكل) في وجود المادة فيها الحالة المكثفة (السائلة أو الصلبة).مع عدم وجود في بنيتها دورية ثلاثية الأبعاد في ترتيب العناصر (الهياكل العظمية الذرية أو الجزيئات) التي تتكون منها هذه المادة. ونتيجة لذلك، فإن ملامح الحالة غير المتبلورة ترجع إلى الغياب أمر بعيد المدى -التكرار الصارم في جميع اتجاهات العنصر الهيكلي نفسه (النواة أو الهيكل الذري، مجموعة الهياكل الذرية، الجزيئات، وما إلى ذلك) على مدى مئات وآلاف الفترات. وفي الوقت نفسه، هناك مادة في حالة غير متبلورة أمر وثيق- الاتساق في ترتيب العناصر الهيكلية المجاورة، أي. يتم ملاحظة الترتيب على مسافات مماثلة لحجم الجزيئات. يتناقص هذا الاتساق مع المسافة ويختفي بعد 0.5-1 نانومتر. تختلف المواد غير المتبلورة عن المواد البلورية من خلال النظائر، أي. مثل السائل، فهي لها نفس قيم خاصية معينة عند قياسها في أي اتجاه داخل المادة. إن انتقال المادة غير المتبلورة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة لا يصاحبه تغير مفاجئ في الخصائص - وهذه هي السمة المهمة الثانية التي تميز الحالة غير المتبلورة للمادة الصلبة عن الحالة البلورية. على عكس المادة البلورية، التي لها نقطة انصهار معينة، والتي يحدث عندها تغيير مفاجئ في خصائصها، تتميز المادة غير المتبلورة بفاصل تليين وتغير مستمر في الخصائص.

المواد غير المتبلورة أقل استقرارًا من المواد البلورية. أي مادة غير متبلورة، من حيث المبدأ، يجب أن تتبلور مع مرور الوقت، ويجب أن تكون هذه العملية طاردة للحرارة. في كثير من الأحيان، تكون الأشكال غير المتبلورة والبلورية حالات مختلفة لنفس المادة أو المادة الكيميائية. وبالتالي، فإن الأشكال غير المتبلورة لعدد من المواد النووية المتجانسة (الكبريت، السيلينيوم، إلخ)، أكاسيد (B 2 O e، Si0 2، Ge0 2، إلخ) معروفة.

وفي الوقت نفسه، لا يمكن تبلور العديد من المواد غير المتبلورة، وخاصة معظم البوليمرات العضوية. في الممارسة العملية، يتم ملاحظة تبلور المواد غير المتبلورة، وخاصة المواد عالية الجزيئية، في حالات نادرة جدًا، حيث يتم منع التغيرات الهيكلية بسبب اللزوجة العالية لهذه المواد. لذلك، إذا كنت لا تلجأ إلى طرق خاصةعلى سبيل المثال، عند التعرض لدرجات حرارة عالية لفترة طويلة، يحدث الانتقال إلى الحالة البلورية بسرعة منخفضة للغاية. في مثل هذه الحالات، يمكننا أن نفترض أن المادة في الحالة غير المتبلورة تكون مستقرة تمامًا تقريبًا.

وعلى النقيض من الحالة غير المتبلورة المتأصلة في المواد الموجودة في شكل سائل أو منصهر وفي شكل مكثف صلب، الحالة الزجاجيةيشير فقط إلى الحالة الصلبة للمادة. ونتيجة لذلك، في سائلأو المنصهريمكن أن تكون المواد في حالة غير متبلورة مع أي نوع اتصال مفضل(التساهمية والمعدنية والأيونية) وبالتالي مع التركيب الجزيئي وغير الجزيئي. لكن في الصلبة غير متبلور، أو بمعنى أدق، - الحالة الزجاجيةسوف تحتوي في المقام الأول على مواد تعتمد على القوات البحرية، وتتميز في الغالب نوع الرابطة التساهميةالعناصر في سلاسل الجزيئات الكبيرة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الحالة الصلبة غير المتبلورة للمادة يتم الحصول عليها نتيجة التبريد الفائق لحالتها السائلة، مما يتداخل مع عمليات التبلور ويؤدي إلى "تجميد" الهيكل بترتيب قصير المدى في ترتيب عناصر. لاحظ وجود جزيئات كبيرة في البنية مواد البوليمربسبب تأثير عامل الحجم الفراغي (بعد كل شيء، من الأسهل إنشاء بلورة من الكاتيونات بدلاً من الجزيئات) يؤدي إلى تعقيد إضافي لعملية التبلور. ولذلك، فإن البوليمرات العضوية (بولي ميثيل ميثاكريلات، وما إلى ذلك) وغير العضوية (أكاسيد السيليكون، والفوسفور، والبورون، وما إلى ذلك) قادرة على تشكيل الزجاج أو تحقيق حالة غير متبلورة في المواد الصلبة. صحيح أن المعادن المنصهرة اليوم عند معدلات تبريد عالية للغاية (> 10 6 درجات مئوية/ ثانية) تتحول إلى حالة غير متبلورة، مما يؤدي إلى الحصول على معادن غير متبلورةأو نظارات معدنيةمع مجموعة من الخصائص القيمة الجديدة.

الحالة البلورية. في الجسم البلوري لوحظ أنه قريب، لذا أمر بعيد المدىترتيب العناصر الهيكلية (الهياكل العظمية الذرية أو الجزيئات على شكل جزيئات فردية)، أي. يتم وضع عناصر الهيكل في الفضاء على مسافة معينة من بعضها البعض بترتيب هندسي صحيح، وتشكيل بلورات - المواد الصلبة، لها الشكل الطبيعي لمتعددات الوجوه المنتظمة. هذا الشكل هو نتيجة للترتيب المرتب للعناصر في البلورة، ليشكل ترتيب مكاني دوري ثلاثي الأبعاد على شكل شعرية الكريستال.تتميز المادة الموجودة في الحالة البلورية بالتكرار الدوري في ثلاثة أبعاد لموقع الهياكل الذرية أو الجزيئات في عقدها. البلورة هي حالة توازن المواد الصلبة. للجميع كيميائية، الموجود في البيانات الظروف الديناميكية الحرارية(درجة الحرارة، الضغط) في الحالة البلورية، يتوافق مع بنية تساهمية أو جزيئية ومعدنية وأيونية معينة. تحتوي البلورات على تماثل بنيوي واحد أو آخر للهياكل الذرية (الكاتيونات في المعدن أو الكاتيونات والأنيونات في البلورات الأيونية) أو الجزيئات، وتناظر مجهري مناظر للشكل الخارجي، بالإضافة إلى تباين الخواص. تباين الخواص -هذا هو الاختلاف في الخصائص (الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية) لبلورة واحدة في اتجاهات مختلفة لشبكتها البلورية. الخواص -وهذا هو تشابه خواص المادة في اتجاهاتها المختلفة. وبطبيعة الحال، يتم تحديد أنماط التغيرات في خصائص المادة من خلال تفاصيل التغيير أو عدم التغيير في بنيتها. المواد البلورية الحقيقية (بما في ذلك المعادن) هي الهياكل شبه المتناحية,أولئك. فهي متناحية الخواص على مستوى البنية المتوسطة (انظر الجدول 4.1) وخصائصها هي نفسها في جميع الاتجاهات. وذلك لأن معظم المواد البلورية الطبيعية أو الاصطناعية تكون كذلك الكريستالاتالمواد، وليس بلورات واحدة

(نوع الماس). وهي تتكون من كمية كبيرةما يسمى الحبوبأو بلورات,المستويات البلورية التي تدور بالنسبة لبعضها البعض بزاوية معينة أ. علاوة على ذلك، في أي اتجاه من البنية المتوسطة للمادة يوجد تقريبًا نفس العدد من الحبوب ذات اتجاهات مختلفة للمستويات البلورية، مما يؤدي إلى استقلال خصائصها عن الاتجاه. تتكون كل حبة من عناصر فردية - كتل، يتم تدويرها بالنسبة لبعضها البعض بزوايا تصل إلى عدة دقائق، مما يضمن أيضًا تباين خصائص الحبوب نفسها ككل.

يمكن أن تختلف الحالات البلورية لنفس المادة في البنية والخصائص، ومن ثم يقولون إن هذه المادة موجودة في تعديلات مختلفة. يسمى وجود عدة تعديلات بلورية لمادة معينة تعدد الأشكال،والانتقال من تعديل إلى آخر - التحول متعدد الأشكال.على عكس تعدد الأشكال، التآصل- هو وجود عنصر في شكل مواد "بسيطة" (أو بشكل أكثر دقة متجانسة النواة) بغض النظر عن حالة مرحلتها. على سبيل المثال، الأكسجين 0 2 والأوزون O e عبارة عن أشكال متآصلة للأكسجين توجد في الحالات الغازية والسائلة والبلورية. في الوقت نفسه، يعد الماس والجرافيت - الأشكال المتآصلة للكربون - أيضًا تعديلات بلورية له، وفي هذه الحالة يتطابق مفهوما "التآصل" و"تعدد الأشكال" مع أشكاله البلورية.

كما يتم ملاحظة هذه الظاهرة في كثير من الأحيان التماثل,حيث تشكل مادتان من طبيعة مختلفة بلورات من نفس البنية. يمكن لهذه المواد أن تحل محل بعضها البعض في الشبكة البلورية، وتشكل بلورات مختلطة. تم عرض ظاهرة التماثل لأول مرة من قبل عالم المعادن الألماني إي. ميتشرليش في عام 1819 باستخدام مثال KH 2 P0 4 و KH 2 As0 4 و NH 4 H 2 P0 4. البلورات المختلطة عبارة عن مخاليط متجانسة تمامًا من المواد الصلبة - فهي كذلك الحلول الصلبة البديلةلذلك يمكننا القول أن التماثل هو القدرة على تكوين حلول صلبة بديلة.

تقليديا، يتم تقسيم الهياكل البلورية تقليديا إلى مثلي (التنسيق) ومغاير. مثلي الجنسعلى سبيل المثال، هاليدات الماس والفلزات القلوية لها هيكل. ومع ذلك، في كثير من الأحيان هناك مواد بلورية متغايربناء؛ ها ميزة مميزة- وجود شظايا هيكلية ترتبط من خلالها الهياكل العظمية الذرية بأقوى الروابط (التساهمية عادة). يمكن أن تكون هذه الأجزاء عبارة عن مجموعات محدودة من العناصر والسلاسل والطبقات والإطارات. وبناء على ذلك، يتم تمييز هياكل الجزيرة والسلسلة والطبقات والإطار. تقريبا جميع المركبات العضوية والمواد غير العضوية مثل الهالوجينات، 0 2، N 2، CO 2، N 2 0 4، وما إلى ذلك لها هياكل جزرية تلعب الجزيئات دورها، ولهذا تسمى هذه البلورات جزيئية. غالبًا ما تعمل الأيونات متعددة الذرات (مثل الكبريتات والنترات والكربونات) كجزر. على سبيل المثال، تحتوي بلورات أحد تعديلات Se على بنية سلسلة (ترتبط الهياكل الذرية في حلزونات لا نهاية لها) أو بلورات PdCl 2، التي تحتوي على أشرطة لا نهاية لها؛ هيكل الطبقات - الجرافيت، BN، MoS 2، وما إلى ذلك؛ هيكل الإطار - CaTYu 3 (الهياكل العظمية الذرية لـ Ti و O، متحدة بروابط تساهمية، تشكل إطارًا مخرمًا، في الفراغات التي توجد بها الهياكل العظمية الذرية لـ Ca). يتم تصنيف بعض هذه الهياكل على أنها بوليمرات غير عضوية (خالية من الكربون).

بناءً على طبيعة الرابطة بين الهياكل العظمية الذرية (في حالة الهياكل المتجانسة) أو بين الأجزاء الهيكلية (في حالة الهياكل غير المتجانسة)، يتم تمييزها: تساهمية (على سبيل المثال، SiC، الماس)، أيونية، معدنية (معادن). والمركبات المعدنية) والبلورات الجزيئية. بلورات المجموعة الأخيرة، التي ترتبط فيها الأجزاء الهيكلية عن طريق التفاعل بين الجزيئات، لديها أكبر عدد من الممثلين.

ل تساهميتتميز البلورات المفردة مثل الماس والكربوروندوم وما إلى ذلك بالمقاومة والصلابة العالية ومقاومة التآكل، وهو نتيجة لقوة واتجاه الرابطة التساهمية مع بنيتها المكانية ثلاثية الأبعاد (أجسام البوليمر).

أيونيالبلورات هي تكوينات يكون فيها التصاق عناصر البنية المجهرية على شكل أيونات مضادة يرجع في المقام الأول إلى الروابط الكيميائية الأيونية. مثال على البلورات الأيونية هي هاليدات الفلزات القلوية والقلوية الأرضية، في مواقع الشبكة البلورية التي يوجد بها كاتيونات معدنية موجبة الشحنة متناوبة وأنيونات الهالوجين سالبة الشحنة (Na + Cl -، Cs + Cl -، Ca + F^، الشكل 2). 7.1).

أرز. 7.1.

في بلورات معدنيةيرجع تماسك الهياكل الذرية على شكل كاتيونات معدنية في الغالب إلى روابط كيميائية معدنية غير اتجاهية. هذا النوع من البلورات هو سمة من سمات المعادن وسبائكها. يوجد في عقد الشبكة البلورية نوى ذرية (كاتيونات) مترابطة بواسطة غاز الإلكترون (غاز الإلكترون). سيتم مناقشة هيكل الأجسام البلورية المعدنية بمزيد من التفاصيل أدناه.

البلورات الجزيئيةتتشكل من جزيئات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوى فان دير فالس أو روابط هيدروجينية. يوجد داخل الجزيئات رابطة تساهمية أقوى (C k تسود على C و و C m). تحدث التحولات الطورية للبلورات الجزيئية (الذوبان، التسامي، التحولات متعددة الأشكال)، كقاعدة عامة، دون تدمير الجزيئات الفردية. معظم البلورات الجزيئية هي بلورات من المركبات العضوية (على سبيل المثال، النفثالين). تتكون البلورات الجزيئية أيضًا من مواد مثل H 2 والهالوجينات مثل J 2 و N 2 و 0 2 و S g والمركبات الثنائية مثل H 2 0 و C0 2 و N 2 0 4 والمركبات المعدنية العضوية وبعض المركبات المعقدة. تشتمل البلورات الجزيئية أيضًا على بلورات من البوليمرات الطبيعية مثل البروتينات (الشكل 7.2) والأحماض النووية.

البوليمرات، كما سبق ذكره أعلاه، كقاعدة عامة، تشير أيضًا إلى المواد التي تشكل بلورات جزيئية. ومع ذلك، في الحالة التي يكون فيها تعبئة الجزيئات الكبيرة ذات شكل مطوي أو ليفي، سيكون من الأصح الحديث عنها البلورات الجزيئية التساهمية(الشكل 7.3).

أرز. 7.2.

أرز. 7.3.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه على طول إحدى فترات الشبكة (على سبيل المثال، الفترة معفي حالة البولي إيثيلين، التي تكون جزيئاتها الكبيرة في شكل مطوي، وتشكل صفيحة)، تعمل الروابط الكيميائية القوية (الشكل 7.3)، بشكل رئيسي التساهمية. في الوقت نفسه، على طول فترتين شبكيتين أخريين (على سبيل المثال، فترات بو معفي نفس بلورات البولي إيثيلين المطوية) تعمل قوى التفاعل بين الجزيئات الأضعف.

إن تقسيم البلورات إلى هذه المجموعات هو أمر تعسفي إلى حد كبير، حيث أن هناك انتقالات تدريجية من مجموعة إلى أخرى مع تغير طبيعة الرابطة في البلورة. على سبيل المثال، من بين المركبات بين الفلزات - مركبات المعادن مع بعضها البعض - يمكن التمييز بين مجموعة من المركبات التي يؤدي فيها النقص في المكون المعدني للرابطة الكيميائية والزيادة المقابلة في المكونات التساهمية والأيونية إلى تكوين الكوليسترول في وفقا للتكافؤ الكلاسيكي. ومن أمثلة هذه المركبات مركبات المغنيسيوم التي تحتوي على عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية IV و V من مجموعات الجدول الدوري، والتي تعتبر انتقالية بين المعادن واللافلزات (Mg 2 Si، Mg 2 Ge، Mg 2 Sn، Mg 2 Pb، Mg) 3 مثل 2، Mg 3 Sb 7، Mg 3 Bi 7)، إلى الرئيسي السمات المميزةوالتي تتضمن عادة ما يلي:

• تختلف الشبكة البلورية النووية غير المتجانسة عن الشبكات النووية المتجانسة للمركبات الأم؛
• في مزيجها، عادة ما يتم الحفاظ على نسبة متعددة بسيطة من المكونات، مما يسمح بالتعبير عن تركيبها من خلال الصيغة البسيطة A w B؛؟ حيث A و B هما العنصران المقابلان؛ تو ع - الأعداد الأولية;
• تتميز المركبات النووية غير المتجانسة بجودة جديدة في البنية والخصائص على عكس المركبات الأصلية.

في الكريستال العناصر الهيكلية(الأيونات، الهياكل الذرية، الجزيئات) التي تشكل بلورة يتم ترتيبها بانتظام في اتجاهات مختلفة (الشكل 7). لا).عادة، يتم تقديم صورة مكانية لبنية البلورات بشكل تخطيطي (الشكل 7.45)، مع تحديد النقاط بمراكز ثقل العناصر الهيكلية، بما في ذلك خصائص الشبكة.

طائرات موازية للطائرات الإحداثية الموجودة على مسافة أ، ب، جمن بعضها البعض، قم بتقسيم البلورة إلى العديد من متوازيات السطوح المتساوية والمتوازية. أصغرهم يسمى خلية الوحدة,مزيجهم يشكل مكانيا شعرية الكريستال.رؤوس متوازي السطوح هي عقد الشبكة المكانية؛ وتتزامن مراكز ثقل العناصر التي بنيت منها البلورة مع هذه العقد.

تصف الشبكات البلورية المكانية بنية البلورة بشكل كامل. لوصف خلية الوحدة للشبكة البلورية، يتم استخدام ستة كميات: ثلاثة أجزاء تساوي المسافات إلى أقرب الجسيمات الأولية على طول محاور الإحداثيات أ، ب، ج،وثلاث زوايا بين هذه القطع أ، (3، ص.

وتحدد العلاقات بين هذه الكميات شكل الخلية، اعتمادًا على أي بلورات تنقسم إلى سبعة أنظمة (الجدول 7.1).

يتم تقدير حجم خلية الوحدة للشبكة البلورية بالقطاعات أ، ب، ج.يطلق عليهم فترات شعرية.بمعرفة فترات الشبكة، يمكنك تحديد نصف قطر النواة الذرية للعنصر. نصف القطر هذا يساوي نصف أصغر مسافة بين الجزيئات في الشبكة.

يتم الحكم على درجة تعقيد الشبكة من خلال عدد العناصر الهيكلية،لكل وحدة خلية. في الشبكة المكانية البسيطة (انظر الشكل 7.4) يوجد دائمًا عنصر واحد لكل خلية. كل خلية لديها ثمانية القمم، ولكن

أرز. 7.4. ترتيب العناصر في البلورة: أ- صورة مع تحديد حجم الهيكل الذري للعنصر؛ ب -الصورة المكانية لخلية الوحدة ومعلماتها

الجدول 7.1

خصائص الأنظمة البلورية

ينتمي كل عنصر في القمة بدوره إلى ثماني خلايا. وهكذا، من العقدة، تمثل كل خلية Y 8 من الحجم، وهناك ثماني عقد في الخلية إجمالاً، وبالتالي، يوجد عنصر هيكلي واحد لكل خلية.

في الشبكات المكانية المعقدة، يوجد دائمًا أكثر من عنصر هيكلي واحد لكل خلية، وهو الأكثر شيوعًا في أهم المركبات المعدنية النقية (الشكل 7.5).

تتبلور المعادن التالية في شبكة مخفية: Fea، W، V، Cr، Li، Na، K، إلخ. تتبلور Fey، Ni، Coa، Cu، Pb، Pt، Au، Ag، وما إلى ذلك في شبكة fcc Mg ، Ti a، Co p، Cd، Zn، إلخ. تتبلور في شبكة hcp.

النظام والفترة وعدد العناصر الهيكلية،لكل وحدة خلية، تتيح لنا أن نتخيل بشكل كامل موقع الأخير في البلورة. في عدد من الحالات، يتم استخدام خصائص إضافية للشبكة البلورية، والتي يتم تحديدها من خلال هندستها وتعكس كثافة التعبئة للعناصر.

أرز. 7.5. أنواع خلايا الوحدة المعقدة للشبكات البلورية: أ -أورينت؛ 6 - سرطان الكبد. V- جزيئات الحاوية HCP الموجودة في البلورة. هذه الخصائص هي CN ومعامل الاكتناز.

يتم تحديد عدد أقرب الجسيمات الأولية على مسافة متساوية رقم التنسيق.على سبيل المثال، بالنسبة لشبكة مكعبة بسيطة، ستكون قيمة CN 6 (Kb)؛ في شبكة المكعب المتمحور حول الجسم (BCC)، سيكون عدد هؤلاء الجيران مساويًا لثمانية (K8) لكل نواة ذرية؛ بالنسبة لشبكة مكعبة مركزية الوجه (FCC)، يكون رقم CN هو 12 (K 12).

يتم تحديد نسبة حجم جميع الجزيئات الأولية لكل خلية وحدة إلى الحجم الكامل للخلية الأولية عامل الاكتناز.بالنسبة لشبكة مكعبة بسيطة، يكون هذا المعامل 0.52، وبالنسبة لـ bcc - 0.68 وfcc - 0.74.

• سيروتكين ر.و. تأثير التشكل على سلوك إنتاجية محلول البولي إيثيلين المتبلور: أطروحة دكتوراه، جامعة شمال لندن. - لندن، 2001.

هناك أربع حالات مقبولة عموما للمادة: الصلبة والسائلة والغازية والبلازما. بالإضافة إلى ذلك، تمت الإشارة في الأدبيات إلى النوع الخامس من الحالة التجميعية للمادة، الذي تم اكتشافه بمساعدة مصادم الهادرونات الكبير.

في تسويق السلع الاستهلاكية، هناك ثلاث ولايات فقط ذات أهمية عملية. يمكن لأي عنصر فردي أو مادة معقدة أن تتواجد بشكل متتابع أو متزامن في حالتين أو أكثر من هذه الحالات: يمكن أن يتواجد الماء والجليد وبخار الماء عند نفس درجة الحرارة والضغط. قد تكون المواد الصلبة بلورية (لها بنية جزيئية متكررة بانتظام)، مثل الملح والمعادن؛ أو غير متبلور، مثل الراتنج أو الزجاج. تتحرك جزيئات السائل، ولكنها تقع بالقرب من بعضها البعض، كما هو الحال في المواد الصلبة. في الغازات، تكون الجزيئات متباعدة جدًا لدرجة أنها تتحرك في خطوط مستقيمة نسبيًا حتى تصطدم بجدران الوعاء.

بادئ ذي بدء، يجب التأكيد مرة أخرى على أن الغاز والسائل والصلب هي حالات مجمعة للمواد، وبهذا المعنى لا يوجد فرق لا يمكن التغلب عليه بينهما: أي مادة، اعتمادًا على درجة الحرارة والضغط، يمكن أن تكون في أي من الركام الدول. ومع ذلك، هناك اختلافات كبيرة بين الأجسام الغازية والسائلة والصلبة.

والفرق الأساسي بين الغاز من ناحية، والأجسام الصلبة والسائلة من ناحية أخرى، هو أن الغاز يشغل كامل حجم الوعاء المقدم إليه، في حين أن السائل أو المادة الصلبة الموضوعة في الوعاء لا تشغل سوى مساحة من الوعاء. حجم معين فيه. ويرجع ذلك إلى اختلاف طبيعة الحركة الحرارية في الغازات وفي الأجسام الصلبة والسائلة.

في المواد الصلبة، يمكن ترتيب الذرات في الفضاء بطريقتين:

1) الترتيب المنظم للذرات، عندما تحتل الذرات أماكن محددة في الفضاء. تسمى هذه المواد بلوري(الشكل 1.1، أ).

تتأرجح الذرات بالنسبة إلى موضعها المتوسط ​​بتردد يبلغ حوالي 1013 هرتز. يتناسب اتساع هذه التذبذبات مع درجة الحرارة؛

2) الترتيب العشوائي للذرات، حيث لا تشغل مكاناً محدداً بالنسبة لبعضها البعض. تسمى هذه الهيئات غير متبلور(الشكل 1.1، ب).

أرز. 1.1.

تتميز المواد غير المتبلورة بالخصائص الشكلية للمواد الصلبة، أي أنها قادرة على الحفاظ على حجم وشكل ثابتين. ومع ذلك، ليس لديهم نقطة انصهار أو تبلور محددة.

بسبب الترتيب المرتب لذرات المادة البلورية في الفضاء، يمكن ربط مراكزها بخطوط مستقيمة وهمية. تمثل مجموعة هذه الخطوط المتقاطعة شبكة مكانية تسمى الشبكة البلورية. تكون مدارات الإلكترون الخارجية للذرات متلامسة، وبالتالي فإن كثافة تعبئة الذرات في الشبكة البلورية عالية جدًا.

المواد الصلبة البلوريةتتكون من حبيبات بلورية - بلورات. وفي الحبوب المجاورة، تدور الشبكات البلورية بالنسبة لبعضها البعض بزاوية معينة.

في البلورات، يتم ملاحظة أوامر قصيرة وطويلة المدى. وهذا يعني وجود ترتيب منظم واستقرار كأقرب جيرانه المحيطين بذرة معينة (أمر قصير)،والذرات الموجودة على مسافات كبيرة منه حتى حدود الحبوب (أمر بعيد المدى).

المعادن هي أجسام بلورية، يتم ترتيب ذراتها بترتيب هندسي منتظم، وتشكل بلورات، على عكس الأجسام غير المتبلورة (على سبيل المثال، الراتنج)، التي تكون ذراتها في حالة مضطربة.

وتجدر الإشارة إلى أن هناك بعض الاختلاف بين مفهوم "المعدن" كعنصر كيميائي وكمادة. تقسم الكيمياء جميع العناصر إلى فلزات وغير فلزات حسب سلوكها التفاعلات الكيميائية. تنظر نظرية الحالة المعدنية في التراكمات الكبيرة من ذرات المعدن التي لها خصائص معدنية مميزة: اللدونة، التوصيل الحراري والكهربائي العالي، اللمعان المعدني. هذه الخصائص مميزة لمجموعات كبيرة من الذرات. الذرات الفردية لا تملك مثل هذه الخصائص.

الذرات الموجودة في المعدن تكون في حالة متأينة. تتحول ذرات المعدن، التي تتخلى عن بعض إلكترونات التكافؤ الخارجية، إلى أيونات موجبة الشحنة. وتتحرك الإلكترونات الحرة فيما بينها بشكل مستمر لتشكل غازًا إلكترونيًا متحركًا.

في درجة حرارة الغرفة، جميع المعادن، باستثناء الزئبق، هي مواد صلبة ذات بنية بلورية. تتميز البلورات بترتيب محدد بدقة في الفضاء للأيونات التي تشكل الشبكة البلورية.

مرتبة في المعادن بترتيب صارم، تشكل الذرات الموجودة في المستوى شبكة ذرية، وفي الفضاء - شبكة بلورية ذرية. أنواع الشبكات الكريستالية معادن مختلفةمتنوع. الشبكات الأكثر شيوعًا هي الشبكات المكعبة المتمحورة حول الجسم، والمكعبة المتمحورة حول الوجه، والشبكات السداسية المتراصة.

تظهر خلايا الوحدة لهذه المشابك البلورية في الشكل 1. 1.2. الخطوط في هذه المخططات رمزية. في الواقع، لا توجد خطوط، وتهتز الذرات بالقرب من نقاط التوازن، أي العقد الشبكية، بتردد عالٍ. في خلية من الشبكة المكعبة التي مركزها الجسم، تقع الذرات عند رؤوس المكعب وفي وسط المكعب؛ تحتوي الكروم والفاناديوم والتنغستن والموليبدينوم وما إلى ذلك على مثل هذه الشبكة في خلية ذات شبكة مكعبة محورها الوجه، وتقع الذرات في القمم وفي وسط كل وجه من وجوه المكعب. الألومنيوم والنيكل والنحاس والرصاص وما إلى ذلك لها مثل هذه الشبكة. في خلية ذات شبكة سداسية، توجد الذرات في رؤوس القواعد السداسية للمنشور، في وسط هذه القواعد وداخل المنشور؛ يحتوي المغنيسيوم والتيتانيوم والزنك وما إلى ذلك على مثل هذه الشبكة في المعدن الحقيقي، تتكون الشبكة البلورية من عدد كبير من الخلايا.

الحالة البلورية شائعة جدًا في الطبيعة: فمعظم المواد الصلبة (المعادن، والمعادن، والألياف النباتية، والبروتينات، والسخام، والمطاط، وما إلى ذلك) هي بلورات. ومع ذلك، ليست كل هذه الأجسام لها نفس الخصائص البلورية الواضحة التي تمت مناقشتها سابقًا. وفي هذا الصدد، تنقسم الأجسام إلى مجموعتين: بلورات واحدة ومتعددة البلورات.

أحادية البلورة- جسم تتناسب جميع جزيئاته مع شبكة مكانية واحدة مشتركة. البلورة المفردة متباينة الخواص. معظم المعادن بلورات واحدة.

متعدد البلورات- جسم يتكون من العديد من البلورات المفردة الصغيرة، الموجودة بشكل عشوائي بالنسبة لبعضها البعض. لذلك، البلورات متعددة الخواص، أي.

أرز. 1.2. الأنواع الرئيسية للشبكات البلورية المعدنية: أ- مكعب (1 ذرة لكل خلية)؛ ب - مكعب متمركز حول الجسم (2 ذرات لكل خلية)؛

V- مكعب متمركز حول الوجه (4 ذرات لكل خلية)؛ ز- سداسية متماسكة (6 ذرات لكل خلية)

تعطي نفس الخصائص الفيزيائية في جميع الاتجاهات. المعادن هي أمثلة على البلورات. ومع ذلك، يمكن أيضًا الحصول على المعدن على شكل بلورة واحدة إذا تم تبريد المصهور ببطء عن طريق إدخال بلورة واحدة من المعدن المحدد فيه (ما يسمى بالبذرة). سوف تنمو بلورة معدنية واحدة حول هذا الجنين.

اعتمادًا على الجسيمات التي تتكون منها الشبكة البلورية، هناك أربع مجموعات رئيسية من الشبكات: الأيونية والذرية والجزيئية والمعدنية.

شعرية أيونيةتتكون من أيونات مشحونة بشكل معاكس موجودة في مواقع الشبكة القوى الكهربائية. الغالبية العظمى من البلورات لها شبكة أيونية.

شعرية ذريةتتشكل من ذرات محايدة موجودة في مواقع شبكية بواسطة روابط كيميائية (التكافؤ): تتشارك الذرات المجاورة في إلكترونات (التكافؤ) الخارجية. على سبيل المثال، يحتوي الجرافيت على شبكة ذرية.

شعرية جزيئيةتتشكل بواسطة جزيئات قطبية (ثنائية القطب) موجودة في مواقع شبكية أيضًا بواسطة القوى الكهربائية. ومع ذلك، بالنسبة للجزيئات القطبية، يكون تأثير هذه القوى أضعف من تأثير الأيونات. ولذلك، فإن المواد ذات الشبكة الجزيئية تتشوه بسهولة نسبيًا. تحتوي معظم المركبات العضوية (السليلوز، والمطاط، والبارافين، وما إلى ذلك) على شبكة بلورية جزيئية.

شبكة معدنيةتتكون من أيونات فلزية موجبة محاطة بإلكترونات حرة. تربط هذه الإلكترونات أيونات الشبكة المعدنية معًا. هذه الشبكة مميزة للمعادن.

تعتبر الفيزياء الحديثة الأجسام البلورية أجساما صلبة. تتميز السوائل، كما أشرنا سابقًا، بترتيب عشوائي للجزيئات، وبالتالي فإن السوائل متناحية الخواص. يمكن لبعض السوائل أن تبرد بشكل كبير دون أن تصبح صلبة (بلورية). ومع ذلك، فإن لزوجة هذه السوائل هائلة جدًا لدرجة أنها تفقد سيولتها عمليًا، وتحتفظ بشكلها مثل المواد الصلبة. وتسمى هذه الهيئات غير متبلور. تشمل الأجسام غير المتبلورة، على سبيل المثال، الزجاج والراتنج والصنوبري وما إلى ذلك. ومن الواضح أن الأجسام غير المتبلورة متناحية الخواص. ومع ذلك، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن الأجسام غير المتبلورة يمكن أن تتحول إلى حالة بلورية على مدى فترة طويلة من الزمن. في الزجاج، على سبيل المثال، تظهر البلورات مع مرور الوقت: فهي تبدأ في أن تصبح غائمة وتتحول إلى جسم متعدد البلورات.

حالة غير متبلورة- الحالة الصلبة المكثفة للمادة، وتتميز بالتناحية الخصائص الفيزيائية، بسبب الترتيب المضطرب للذرات والجزيئات. بالإضافة إلى تباين الخواص (الميكانيكية، الحرارية، الكهربائية، الضوئية وغيرها)، تتميز الحالة غير المتبلورة للمادة بوجود نطاق درجة الحرارة الذي تتحول فيه المادة غير المتبلورة إلى الحالة السائلة مع زيادة درجة الحرارة. تحدث هذه العملية تدريجيًا: عند تسخين المواد غير المتبلورة، على عكس المواد البلورية، فإنها تلين أولاً، ثم تبدأ في الانتشار وتصبح سائلة أخيرًا، أي تذوب المواد غير المتبلورة على نطاق واسع من درجات الحرارة.

يعد تناحي الخواص أيضًا من سمات الحالة متعددة البلورات، لكن البلورات المتعددة لها نقطة انصهار محددة بدقة، مما يجعل من الممكن التمييز بين الحالة متعددة البلورات والحالة غير المتبلورة.

في المواد غير المتبلورة، على عكس المواد البلورية، لا يوجد ترتيب بعيد المدى في ترتيب جزيئات المادة، ولكن هناك ترتيب قصير المدى، يتم ملاحظته على مسافات تتناسب مع أحجام الجسيمات. ولذلك، فإن المواد غير المتبلورة لا تشكل بنية هندسية منتظمة، تمثل هياكل الجزيئات المضطربة.

تم اكتشاف الفرق الهيكلي بين المادة غير المتبلورة والمادة البلورية باستخدام أنماط حيود الأشعة السينية. تشكل الأشعة السينية أحادية اللون، المتناثرة بواسطة البلورات، نمط حيود على شكل خطوط أو بقع مميزة. هذا ليس نموذجيًا بالنسبة للحالة غير المتبلورة.

على عكس الحالة البلورية، فإن الحالة غير المتبلورة للمادة ليست متوازنة. تنشأ نتيجة لعوامل حركية ومن الناحية الهيكلية تعادل الحالة السائلة: المادة غير المتبلورة هي سائل فائق التبريد ذو لزوجة عالية جدًا. عادة، يتم تشكيل الحالة غير المتبلورة أثناء التبريد السريع للذوبان، عندما لا يتوفر للمادة وقتا للتبلور. تعتبر هذه العملية نموذجية لإنتاج الزجاج، لذلك تسمى الحالة غير المتبلورة غالبًا بالحالة الزجاجية. ومع ذلك، في أغلب الأحيان، حتى التبريد الأكثر سرعة ليس بالسرعة الكافية لمنع تكوين البلورات. ونتيجة لذلك، لا يمكن الحصول على معظم المواد في حالة غير متبلورة.

إن العملية التلقائية لإعادة هيكلة مادة غير متبلورة إلى بنية بلورية متوازنة بسبب انتشار الإزاحة الحرارية للذرات لا نهاية لها عمليًا. ولكن في بعض الأحيان يمكن تنفيذ مثل هذه العمليات بسهولة تامة. على سبيل المثال، بعد التعرض لدرجة حرارة معينة، "يزيل الزجاج" الزجاج غير المتبلور، أي تظهر فيه بلورات صغيرة ويصبح الزجاج غائما.

في الطبيعة، تكون الحالة غير المتبلورة أقل شيوعًا من الحالة البلورية. يحتوي على: أوبال، سبج، عنبر، راتنجات طبيعية، قار. في الحالة غير المتبلورة، لا يمكن العثور على المواد التي تتكون من ذرات فردية وجزيئات عادية فقط، مثل النظارات والسوائل غير العضوية (المركبات الجزيئية المنخفضة)، ولكن أيضًا المواد التي تتكون من جزيئات كبيرة طويلة السلسلة - مركبات عالية الجزيئية، أو البوليمرات. تختلف الخصائص الفيزيائية للمواد غير المتبلورة كثيرًا عن خصائص المواد البلورية، ولهذا السبب وجدت المواد غير المتبلورة تطبيقًا واسعًا في الصناعة.

البوليمرات منتشرة على نطاق واسع - مواد عضوية غير متبلورة، ترتبط جزيئاتها الفردية، بفضل الروابط الكيميائية (التكافؤ)، ببعضها البعض (بلمرة) في سلاسل طويلة، تتكون في بعض الحالات من عدة آلاف من الجزيئات الفردية. ممثل نموذجيالبوليمرات هي مواد بلاستيكية. من الخصائص القيمة جدًا للبوليمرات مرونتها وقوتها العالية. على سبيل المثال، يمكن لبعض البوليمرات أن تتحمل امتدادًا مرنًا يصل إلى 2-5 أضعاف طولها الأصلي. يتم تفسير خصائص البوليمر هذه من خلال حقيقة أن السلاسل الجزيئية الطويلة يمكن أن تلتف إلى كرات كثيفة، أو على العكس من ذلك، تمتد إلى خطوط مستقيمة. حاليًا، يتم إنشاء البوليمرات ذات الخصائص المحددة (الخفيفة، القوية، المرنة، المقاومة كيميائيًا، العازلة للكهرباء، المقاومة للحرارة، وما إلى ذلك) من مركبات عضوية طبيعية وصناعية.

في الحالة الصلبة، معظم المواد لها بنية بلورية. ويمكن التحقق من ذلك بسهولة عن طريق تقسيم قطعة من المادة وفحص الكسر الناتج. عادة، عند الكسر (على سبيل المثال، في السكر والكبريت والمعادن)، تكون الحواف البلورية الصغيرة الموجودة في زوايا مختلفة مرئية بوضوح، متألقة بسبب انعكاس الضوء المختلف بها. وفي الحالات التي تكون فيها البلورات صغيرة جدًا، يمكن تحديد التركيب البلوري للمادة باستخدام المجهر.

عادة ما تشكل كل مادة بلورات بشكل كامل شكل معين. على سبيل المثال، يتبلور كلوريد الصوديوم على شكل مكعبات (الشكل 59، أ)، الشب - على شكل ثماني السطوح (الشكل 59، ب)، نترات الصوديوم - على شكل مناشير (الشكل 59، ج)، إلخ. الشكل البلوري - إحدى الخصائص المميزة للمادة.

يعتمد تصنيف الأشكال البلورية على تماثل البلورات. تتم مناقشة حالات مختلفة من تناظر متعددات الوجوه البلورية بالتفصيل في دورات علم البلورات. نشير هنا فقط إلى أن المجموعة الكاملة للأشكال البلورية يمكن اختزالها إلى سبع مجموعات، أو أنظمة بلورية، والتي بدورها مقسمة إلى فئات.

أرز. 59. الأشكال البلورية: أ - كلوريد الصوديوم. ب - الشب. ج - نترات الصوديوم .

أرز. 60. القضبان المقطوعة من بلورات الملح الصخري: أ - في الاتجاه المتعامد مع وجوه المكعب. ب - في اتجاه قطري أحد وجوه المكعب.

تتبلور العديد من المواد، وخاصة الحديد والنحاس والماس وكلوريد الصوديوم، في النظام المكعب. أبسط أشكال هذا النظام هي المكعب، المجسم الثماني، الرباعي السطوح. يتبلور المغنيسيوم والزنك والثلج والكوارتز في نظام سداسي. الأشكال الرئيسية لهذا النظام هي المنشور السداسي والهرم الثنائي.

نادراً ما تتوافق البلورات الطبيعية، وكذلك البلورات التي تم الحصول عليها بشكل مصطنع، مع الأشكال النظرية. عادة، عندما تتصلب المادة المنصهرة، تنمو البلورات معًا وبالتالي فإن شكل كل منها ليس صحيحًا تمامًا. مع الإطلاق السريع للمادة من المحلول، يتم الحصول أيضًا على بلورات، يتم تشويه شكلها بسبب النمو غير المتكافئ في ظروف التبلور.

ومع ذلك، بغض النظر عن مدى عدم انتظام تطور البلورة، بغض النظر عن مدى تشوه شكلها، فإن الزوايا التي تلتقي فيها الوجوه البلورية لمادة معينة تظل كما هي. هذا هو أحد القوانين الأساسية لعلم البلورات - قانون ثبات الزوايا الأوجه. لذلك، من خلال حجم الزوايا ثنائية السطوح في البلورة، من الممكن تحديد النظام البلوري والفئة التي تنتمي إليها البلورة المعطاة.

لا تقتصر خصائص الأجسام البلورية على شكل البلورات. على الرغم من أن المادة الموجودة في البلورة متجانسة تمامًا، إلا أن العديد من خصائصها الفيزيائية - القوة، والتوصيل الحراري، والعلاقة بالضوء، وما إلى ذلك - ليست دائمًا هي نفسها في اتجاهات مختلفة داخل البلورة. تسمى هذه الميزة المهمة للمواد البلورية بتباين الخواص.

دعونا، على سبيل المثال، نقطع قضيبين متساويين السماكة في اتجاهات مختلفة من بلورة مكعبة من الملح الصخري (الشكل 60) ونحدد قوة الشد لهذه القضبان. اتضح أن كسر الكتلة الثانية يتطلب قوة أكبر بمقدار 2.5 مرة من كسر الكتلة الأولى. ومن الواضح أن قوة بلورات الملح الصخري في الاتجاه العمودي على وجوه المكعب أقل بمقدار 2.5 مرة منها في اتجاه الأقطار.

في العديد من البلورات، يكون الفرق بين القوة في اتجاهات مختلفة كبيرًا جدًا لدرجة أنه عند ضربها أو كسرها، فإنها تنقسم على طول تلك المستويات المتعامدة التي تكون القوة فيها ضئيلة. تسمى خاصية البلورات هذه بالانقسام. ومن الأمثلة على مظاهر الانقسام بلورات الميكا، والتي، كما هو معروف، تنقسم إلى أنحف الصفائح.

). في الحالة البلورية، يوجد أيضًا ترتيب قصير المدى، والذي يتميز بالتنسيق المستمر. الأرقام والأطوال الكيميائية. اتصالات. يؤدي ثبات خصائص الترتيب قصير المدى في الحالة البلورية إلى تزامن الخلايا الهيكلية أثناء حركتها الانتقالية وتشكيل دورية ثلاثية الأبعاد للهيكل (انظر...). بسبب الحد الأقصى. الانتظام، تتميز الحالة البلورية للمادة بالحد الأدنى. داخلي الطاقة وهي حالة توازن ديناميكي حراري لمعلمات معينة - الضغط، T-RE، التركيب (في الحالة)، وما إلى ذلك. بالمعنى الدقيق للكلمة، لا يمكن أن تكون الحالة البلورية مرتبة تمامًا. يتم تنفيذها، ويحدث الاقتراب منها عندما يميل t-ry إلى O K (ما يسمى بالمثالي). تحتوي الأجسام الحقيقية في الحالة البلورية دائمًا على عدد معين من العناصر التي تنتهك النظام القصير والطويل المدى. لوحظ بشكل خاص في حلول صلبة، حيث تحتل الجزيئات الفردية ومجموعاتها مواقع مختلفة إحصائيًا. الموقف في الفضاء. نظرًا للدورية ثلاثية الأبعاد للبنية الذرية، فإن السمات الرئيسية هي تجانس كل من الخصائص والحواف، والذي يتم التعبير عنه، على وجه الخصوص، في حقيقة أنه في ظل ظروف معينة تأخذ التكوينات شكل متعددات الوجوه (انظر). تختلف بعض الأماكن المقدسة على السطح والقريبة منه بشكل كبير عن هذه الأماكن المقدسة في الداخل، خاصة بسبب الانتهاك. يتغير التركيب وبالتالي الخصائص في الحجم بسبب التغيير الحتمي في تكوين الوسط أثناء نموه. وبالتالي، فإن تجانس الحالة البلورية، وكذلك وجود نظام بعيد المدى، يشير إلى خصائص الحالة البلورية "المثالية". معظم الأجسام في الحالة البلورية تكون متعددة البلورات وهي عبارة عن نمو داخلي عدد كبيربلورات صغيرة (حبيبات) - حجمها حوالي 10 -1 -10 -3 ملم، غير منتظمة الشكل ومختلفة التوجه. يتم فصل الحبيبات عن بعضها البعض بواسطة طبقات بين البلورات، حيث يضطرب ترتيب الجزيئات. يحدث أيضًا تركيز الشوائب في الطبقات البلورية أثناء العملية. بسبب التوجه العشوائي للحبيبات متعددة البلورات. الجسم ككل (حجم يحتوي على الكثير من الحبوب) م.ب. الخواص، على سبيل المثال. تم الحصول عليها من البلورية من الاخير . ومع ذلك، عادة في هذه العملية وخاصة البلاستيك. يظهر الملمس - المزايا والتوجه البلوري. الحبوب في اتجاه معين، مما يؤدي إلى سانت. بسبب الحالة البلورية، قد تتوافق عدة مكونات مع نظام مكون واحد. الحقول الموجودة في المنطقة نسبيا درجة حرارة منخفضةوأعلى . إذا كانت هناك حالة واحدة فقط ولم تتحلل المادة كيميائياً عند زيادة درجة الحرارة، فإن حدود الحالة على الحقول وعلى طول الخطوط و- على التوالي، و() يمكن أن تكون في حالة شبه مستقرة (فائقة التبريد) في الحالات، بينما تكون الحالة لا يمكن أن تكون الحالة البلورية في الحقل أو، أي بلورية. لا يمكن أن يكون محموما فوق درجة الحرارة أو . عند تسخينها، تتحول بعض المواد (mesogens) إلى بلورية سائلة. الحالة (انظر). إذا كانت هناك حالتان أو أكثر في الرسم التخطيطي لنظام مكون واحد، فإن هذه الحقول تتاخم على طول خط التحولات متعددة الأشكال. بلوري. يمكن أن تكون المادة محمومة أو مفرطة التبريد تحت درجة حرارة التحول متعدد الأشكال. وفي هذه الحالة قد تكون الحالة البلورية للمادة قيد النظر في مجال حالة بلورية أخرى. التعديلات وغير مستقر. بينما وبفضل وجود الحرجة. النقاط الموجودة على الخط يمكن تحويلها بشكل مستمر إلى بعضها البعض، مسألة إمكانية التحول المتبادل المستمر. الحالة البلورية ولم يتم حلها نهائيًا. بالنسبة لبعض العناصر، يمكن تقييم القيمة الحرجة. المعلمات - الضغط ودرجة الحرارة، حيثد ح رر و د Vpl تساوي الصفر، أي الحالة البلورية ولا يمكن تمييزها من الناحية الديناميكية الحرارية. لكن الأمر في الحقيقة يتحول إلى هذا الشكل. لم يلاحظ لأي نوع (انظر). يمكن أن تنتقل المادة من الحالة البلورية إلى الحالة غير المنتظمة (غير المتبلورة أو الزجاجية)، والتي لا تستوفي الحد الأدنى من الحرية. الطاقة، ليس فقط عن طريق التغيير (، t-ry، التكوين)، ولكن أيضًا عن طريق التأثير أو الدقة. شديد الأهمية حجم الجسيمات، الذي لم يعد من المنطقي الحديث عن الحالة البلورية، هو حوالي 1 نانومتر، أي. بنفس ترتيب حجم خلية الوحدة.ل عادة ما يتم تمييز الحالة البلورية عن الأنواع الأخرى من الحالة الصلبة (الزجاجية، غير المتبلورة) من خلال أنماط حيود الأشعة السينية للمادة.
===
الأسبانية الأدب لهذه المادة "الحالة البلورية": شاسكولسكايا إم بي، علم البلورات، إم، 1976؛ علم البلورات الحديث، أد. بي كيه وينشتاين. T. I. M.، 1979. P. I. Fedorov.

صفحة "الحالة البلورية"أعدت على أساس المواد.

المواد الصلبة، كما هو معروف، هي أجسام ذات بنية بلورية، وأنماط ترتيب الذرات تحدد خصائصها إلى حد كبير. ولذلك، فمن المناسب تمهيد تغطية القضايا المتعلقة بالتفاعلات في مخاليط المواد الصلبة ملخصالأفكار الحديثة حول الحالة البلورية للمادة.

تتمتع جزيئات المادة في الحالة البلورية بوضعية مستقرة ويتم ترتيبها بطريقة منظمة، لتشكل شبكة بلورية مكانية. يرتبط هيكل هذه الشبكة، والتي يمكن تحديدها بسهولة شعاعيًا، ارتباطًا وثيقًا في معظم الحالات التركيب الكيميائيالمواد.

هذا الارتباط، كما أظهر عالم البلورات الشهير فيدوروف في عام 1890، يمكن ملاحظته أيضًا بشكل أقل وضوحًا إلى حد ما في شكل أو عادة البلورات. عادة، كلما كان التركيب الكيميائي للجسم أبسط، كلما زاد تناسق بلوراته. تشكل 50% من العناصر وحوالي 70% من المركبات الثنائية، على سبيل المثال، بلورات مكعبة، و75-85% من المركبات التي تحتوي على أربع إلى خمس ذرات لكل جزيء تشكل بلورات سداسية ومستقيمة، وحوالي 80% من المركبات العضوية المعقدة تشكل متعامدة الشكل وأحادية الميل. بلورات. كل هذا يمكن تفسيره بحقيقة أنه كلما كانت مكونات الشبكة البلورية أكثر تجانسا، كلما كان من الممكن وضعها في الفضاء بشكل أكثر تنظيما.

أحد الأنماط المثيرة للاهتمام التي تميز العلاقة بين بنية البلورة وتركيبها الكيميائي هو أيضًا حقيقة أن المواد المرتبطة بالبنية (على سبيل المثال، BaS04، PbS04، SrS04 أو CaCO3، MgCO3، ZnCO3، FeCO3، MnC03) تتبلور في أشكال بلورية مماثلة. أشكال. إن تشابه خصائص البلورات في السلسلة المتماثلة من المواد المتكونة بهذه الطريقة يتوافق مع تشابه بنية شبكاتها البلورية.

من السمات المهمة للحالة البلورية للمادة هو تباينها، والذي يتكون من الاختلاف في الخواص الفيزيائية للبلورة المتجانسة كيميائيًا في اتجاهاتها المختلفة.

نية. يمكن ملاحظة تباين الخواص في الخواص الميكانيكية والبصرية والانتشارية والحرارية والكهربائية للمواد الصلبة البلورية. ويتجلى، من بين أمور أخرى، في معدلات مختلفة من نمو البلورات في اتجاهات مختلفة، والتي من خلالها تتطور بعض وجوهها أكثر من غيرها.

يمكن أن تكون العناصر الهيكلية التي تشكل البلورة وقوى التفاعل بينها مختلفة. وبناء على ذلك، يتم التمييز بين الشبكات الأيونية والجزيئية والتساهمية والمعدنية. في الممارسة العملية، يتم أيضًا استخدام الشبكات من الأنواع المتوسطة المختلفة على نطاق واسع. أثبتت الأبحاث أن الروابط في الشبكات للعديد من المركبات البلورية تنتمي إلى الشكل الوسيط وأن طبيعة الروابط المختلفة في المركب المكون من ثلاثة و أكثر العناصر الكيميائيةغالبا ما يختلف. بناءً على طبيعة قوى الروابط السائدة، يطلق عليها اسم الأيونية، والتساهمية، وما إلى ذلك.

في الشبكة الأيونية، المميزة لمعظم الأملاح والمركبات غير العضوية، تكون قوى التفاعل بين عناصرها الهيكلية كهروستاتيكية بشكل أساسي. تتشكل هذه الشبكة من خلال التناوب المنتظم للأيونات المشحونة بشكل معاكس (الشكل 1)، والمترابطة بواسطة قوى تفاعل كولوم.