Pepejal: Hartanah, Struktur, Ketumpatan dan Contoh

panggilan pepejal bahan-bahan seperti yang mampu membentuk badan dan mempunyai jumlah yang. Cecair dan gas, mereka dibezakan oleh bentuk mereka. Pepejal mengekalkan bentuk badan yang disebabkan oleh hakikat bahawa zarah mereka tidak dapat bergerak bebas. Mereka berbeza dari segi ketumpatan, kemuluran, kekonduksian elektrik dan warna mereka. Mereka juga mempunyai ciri-ciri lain. Sebagai contoh, sebahagian besar daripada bahan-bahan ini cair semasa pemanasan, memperoleh negeri agregat cecair. Sebahagian daripada mereka apabila dipanaskan segera gasified (Sublimed). Tetapi ada juga orang-orang yang memecahkan ke dalam bahan-bahan lain.

Jenis pepejal

Semua pepejal dibahagikan kepada dua kumpulan.

1. Amorfus, di mana setiap zarah disusun secara rawak. Dengan kata lain, mereka tidak mempunyai (spesifik) struktur yang jelas. Ini pepejal dapat dicairkan di selang suhu tertentu yang ditetapkan. Yang paling biasa ini termasuk kaca dan resin.
2. Crystal, yang seterusnya dibahagikan kepada 4 jenis: atom, molekul, ion, logam. Zarah terletak hanya dalam corak tertentu, iaitu dalam kekisi hablur. geometri dalam bahan-bahan yang berbeza boleh berbeza.

pepejal kristal mengatasi amorfus dalam jumlah mereka.

Jenis pepejal kristal

Dalam hampir semua bahan pepejal mempunyai struktur kristal. Mereka berbeza dari segi struktur mereka. Dalam kristal yang nod kekisi mengandungi pelbagai zarah dan bahan kimia. Langkah itu sejajar dengan mereka, dan mereka mendapat nama-nama mereka. Setiap jenis mempunyai ciri-ciri khusus untuk itu:

• Kristal kekisi zarah pepejal atom dihubungkan oleh ikatan kovalen. Ia dibezakan dengan kekuatannya. Oleh yang demikian, bahan itu mempunyai tinggi takat lebur dan takat didih. jenis ini termasuk kuarza dan berlian.
• Dalam kekisi kristal ikatan molekul antara zarah mempunyai ciri-ciri kelemahan. Bahan jenis ini ciri-ciri mudah lebur dan mendidih. Mereka ini disifatkan oleh turun naik, kerana yang mempunyai bau tertentu. Ini adalah pepejal ais, gula. Pergerakan molekul dalam pepejal jenis ini mempunyai ciri-ciri aktiviti mereka.
• The kekisi kristal ionik dalam nodus ganti zarah masing bercas positif dan negatif. Ia dipegang oleh tarikan elektrostatik. Ini jenis kekisi wujud dalam alkali, garam, oksida asas. Banyak bahan-bahan jenis ini adalah mudah larut dalam air. Oleh kerana agak ikatan yang kuat antara ion adalah refraktori. Hampir semua daripada mereka adalah tidak berbau, kerana mereka mempunyai ciri-ciri bukan turun naik. Bahan dengan kekisi ionik tidak dapat menjalankan arus elektrik, kerana dalam komposisi mereka tidak elektron bebas. Satu contoh ion pepejal - garam. Seperti kekisi kristal memberikan rapuh. Ini adalah disebabkan oleh hakikat bahawa sebarang peralihan yang boleh menyebabkan ion daya tolakan.
• Logam kristal kekisi sahaja bahan kimia ion terdapat di dalam nod, bercas positif. Di antara mereka terdapat elektron bebas di mana pas tenaga haba dan elektrik yang sangat baik. Itulah mengapa mana-mana logam ciri yang berbeza seperti kekonduksian.

Konsep umum pepejal

Pepejal dan bahan-bahan - ia boleh dikatakan perkara yang sama. Terma dirujuk kepada salah satu daripada 4 negeri pengagregatan. Pepejal mempunyai bentuk yang stabil dan watak gerakan haba atom. Yang terakhir ini membuat ayunan kecil berhampiran kedudukan keseimbangan. Cabang sains yang berurusan dengan kajian komposisi dan struktur dalaman, yang disebut sebagai fizik keadaan pepejal. Terdapat kawasan-kawasan lain yang penting ilmu yang terlibat dalam bahan-bahan tersebut. Mengubah bentuk oleh pengaruh luar dan gerakan dipanggil mekanik badan ubah bentuk.

Oleh kerana sifat-sifat yang berbeza pepejal, mereka telah digunakan dalam pelbagai peranti teknikal dicipta oleh manusia. Selalunya asas penggunaan mereka adalah sifat-sifat seperti kekerasan, jumlah, besar-besaran, keanjalan, keplastikan, kerapuhan. Sains moden boleh digunakan dan lain-lain kualiti pepejal yang boleh dikesan hanya di dalam makmal.

Apa yang kristal

Kristal - badan pepejal diletakkan di dalam zarah susunan tertentu. Setiap kimia mempunyai struktur sendiri. atom membentuk susun berkala tiga dimensi dipanggil kekisi. bahan pepejal mempunyai struktur simetri yang berbeza. negeri kristal pepejal dianggap stabil, kerana ia mempunyai jumlah minimum tenaga keupayaan.

Sebahagian besar bahan-bahan pepejal (semula jadi) terdiri daripada sejumlah besar bijirin individu berorientasikan secara rawak (crystallites). bahan-bahan itu dipanggil polihabluran. Ini termasuk aloi dan logam teknikal, dan juga kerana banyak batu. Monocrystalline dipanggil kristal tunggal semula jadi atau sintetik.

Dalam kebanyakan badan-badan pepejal seperti terbentuk dari negeri fasa cecair, dikemukakan untuk mencairkan atau penyelesaian. Kadang-kadang, mereka berasal dari keadaan gas. Proses ini dipanggil penghabluran. Terima kasih kepada kemajuan sains dan teknikal prosedur penanaman (sintesis) pelbagai bahan yang dihasilkan skala industri. Sebahagian besar kristal mempunyai bentuk semula jadi yang polihedron biasa. saiz yang berbeza-beza secara meluas. Sebagai contoh, kuarza semulajadi (batu kristal) boleh mencapai berat sehingga beratus-ratus kilogram, dan berlian - sehingga beberapa gram.

Dalam pepejal amorfus, atom adalah dalam ayunan berterusan di sekitar titik terletak secara rawak. Mereka menyimpan beberapa perintah jarak dekat, tetapi tiada jarak jauh. Ini adalah disebabkan oleh hakikat bahawa molekul mereka disusun pada jarak yang boleh dibandingkan dengan saiz mereka. Yang paling biasa dalam contoh kehidupan kita ini adalah sebuah negara berkaca kukuh. bahan-bahan amorfus sering dianggap sebagai cecair dengan kelikatan yang sangat besar. Masa penghabluran kadang-kadang begitu besar yang tidak ditunjukkan.

Bahawa sifat-sifat di atas bahan-bahan ini membuat mereka unik. pepejal amorfus adalah dianggap tidak stabil kerana dari masa ke masa boleh pergi ke negeri kristal.

Molekul, atom, yang mana terdiri daripada pepejal penuh dengan kepadatan tinggi. Mereka boleh dikatakan mengekalkan kedudukan relatif mereka berkenaan dengan zarah lain dan diadakan bersama oleh interaksi antara molekul. Jarak antara molekul pepejal dalam arah yang berbeza dipanggil parameter kristal kekisi. Struktur bahan dan simetri yang menentukan kepelbagaian sifat seperti band elektron, belahan dan optik. Apabila terdedah kepada pepejal kuasa yang cukup besar, kualiti ini mungkin lebih atau kurang dicabuli. Apabila pepejal yg setuju sisa ubah bentuk ini.

Atom badan pepejal berayun, yang adalah disebabkan untuk memiliki tenaga haba. Oleh kerana mereka boleh diabaikan, mereka hanya boleh dilihat di bawah keadaan makmal. Struktur molekul pepejal sebahagian besarnya menjejaskan sifat-sifatnya.

Kajian pepejal

Properties sifat-sifat bahan-bahan ini, kualiti dan zarah gerakan mereka belajar pelbagai subseksyen fizik keadaan pepejal.

Untuk kajian yang digunakan: radio spektroskopi, analisis struktur menggunakan X-ray dan kaedah lain. Supaya mengkaji sifat-sifat mekanikal, fizikal dan terma pepejal. Kekerasan, rintangan tekanan, kekuatan tegangan, transformasi fasa kajian Materials. Ia sebahagian besarnya bertindih dengan fizik pepejal. Terdapat satu lagi sains moden penting. Mengkaji sedia ada dan mensintesis bahan-bahan baru diadakan kimia keadaan pepejal.

ciri-ciri pepejal

Watak gerakan elektron luar atom pepejal menentukan banyak hartanah, sebagai contoh, elektrik. Terdapat 5 kelas badan-badan tersebut. Mereka ditetapkan bergantung kepada jenis atom:

• Ionik, ciri-ciri asas yang adalah daya tarikan elektrostatik. ciri-ciri: pantulan dan penyerapan cahaya di rantau ini inframerah. Pada suhu rendah, ikatan ionik mempunyai ciri-ciri kekonduksian elektrik yang rendah. Contoh bahan seperti itu adalah garam natrium asid hidroklorik (NaCl).
• Kovalen dijalankan atas perbelanjaan pasangan elektron, yang dimiliki oleh kedua-dua atom. Jaringan laman web tersebut terbahagi kepada: tunggal (single), double dan triple. Nama-nama ini menunjukkan kehadiran pasangan elektron (1, 2, 3). bon double dan triple dipanggil gandaan. Terdapat satu lagi pembahagian kumpulan. Jadi, bergantung kepada pengagihan ketumpatan elektron ikatan polar dan nonpolar terpencil. Yang pertama dibentuk oleh atom yang berbeza, dan kedua - sama. Apa-apa keadaan pepejal bahan, contoh-contoh yang - berlian (C) dan silikon (Si), ciri-ciri ketumpatannya. Kebanyakan hablur pepejal merupakan ikatan kovalen.
• Logam dibentuk dengan menggabungkan elektron valens atom. Hasilnya, terdapat sejumlah awan elektron yang terkecuali daripada pengaruh voltan elektrik. ikatan logam terbentuk apabila atom ikatan tersebut. Bahawa mereka mampu melepaskan elektron. Banyak logam, sebatian kompleks bon ini terbentuk keadaan pepejal jirim. Contoh: natrium, barium, aluminium, tembaga, emas. sebatian bukan logam adalah seperti berikut: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Bahan dengan ikatan logam (logam) adalah pelbagai dalam sifat-sifat fizikal. Mereka mungkin cecair (Hg), lembut (Na, K), sangat keras (W, Nb).
• Molekul yang timbul dalam kristal yang terbentuk molekul berasingan jirim. Ia dicirikan oleh jurang antara molekul dengan kepadatan sifar elektron. Tentera menghubungkan atom dalam kristal ini adalah besar. Pada molekul yang sama mereka tertarik kepada setiap tarikan antara molekul lain hanya lemah. Itulah sebabnya hubungan antara mereka adalah mudah dimusnahkan oleh haba. Sambungan antara atom runtuh lebih sukar. bon molekul dibahagikan kepada orientasi, penyebaran dan induksi. Contoh seperti bahan pepejal adalah metana.
• Hidrogen, yang berlaku antara atom polarisasi positif atau molekul daripadanya dan negatif polarisasi zarah terkecil molekul atau bahagian-bahagian lain. Hubungan ini boleh dikaitkan ais.

Properties pepejal

Apa yang kita tahu hari ini? Ahli-ahli sains telah lama mengkaji sifat bahan keadaan pepejal. Apabila terdedah kepada suhu dan mengubahnya. Peralihan cecair badan dipanggil lebur. Transformasi yang kukuh untuk keadaan gas dipanggil pemejalwapan. Dengan suhu berkurangan berlaku penghabluran pepejal. Beberapa bahan-bahan di bawah pengaruh sejuk yang dipindahkan ke fasa amorfus. Proses ini dipanggil ahli sains pengekacaan.

Dalam peralihan fasa perubahan struktur dalaman pepejal. Susunan tertinggi ia memperoleh suhu diturunkan. Pada tekanan atmosfera dan suhu T> 0 K apa-apa bahan yang sedia ada di alam, menguatkan. Hanya helium, penghabluran yang mana adalah perlu untuk tekanan 24 atm, adalah pengecualian kepada peraturan ini.

keadaan pepejal memberikan ciri-ciri fizikal yang berbeza. Mereka menggambarkan tingkah laku tertentu badan-badan di bawah pengaruh bidang dan kuasa-kuasa tertentu. Ciri-ciri ini dibahagikan kepada kumpulan. 3 Memperuntukkan kaedah pendedahan yang sepadan dengan tiga jenis tenaga (mekanikal, haba, elektromagnet). Oleh itu mereka wujud tiga kumpulan sifat-sifat fizikal pepejal:

• sifat-sifat mekanikal yang berkaitan dengan tekanan dan perubahan bentuk badan. Mengikut kriteria ini, pepejal dibahagikan kepada anjal, reologi, kekuatan dan teknologi. Selebihnya adalah badan mengekalkan bentuknya, tetapi ia boleh diubah oleh daya luar. Dalam kes ini ia mungkin ubah bentuk plastik (paparan awal tidak dikembalikan), anjal (mengembalikan kepada bentuk asal) atau merosakkan (apabila ambang tertentu mereput / rehat). Mengkaji semula usaha-usaha ini menggambarkan modulus elastik. Pepejal bukan sahaja tahan mampatan, regangan, tetapi juga beralih, berpusing dan lenturan. kekuatan badan tegar untuk menahan seruan hartanya musnah.
• Haba ditunjukkan di bawah pengaruh medan haba. Salah satu ciri-ciri yang paling penting - takat lebur, di mana badan menukarkan kepada keadaan cecair. Adalah diperhatikan dalam pepejal kristal. badan-badan amorfus mempunyai haba pendam pelakuran, kerana peralihan kepada keadaan cecair apabila suhu dinaikkan secara beransur-ansur. Apabila sampai haba badan amorfus tertentu kehilangan keanjalan dan menjadi keplastikan. keadaan ini bermakna pencapaian suhu peralihan kaca mereka. Apabila pemanasan berlaku ubah bentuk badan tegar. Selain itu, ia sering mengembang. Kuantitatif, keadaan ini dicirikan oleh faktor tertentu. suhu badan memberi kesan kepada sifat-sifat mekanikal seperti kebolehaliran, keplastikan, ketegasan dan kekuatan.
• Elektromagnet dikaitkan dengan pendedahan kepada aliran microparticles pepejal dan gelombang elektromagnet ketegaran yang tinggi. Ini termasuk akhlak dan sifat-sifat sinaran.

struktur jalur

Pepejal telah dikelaskan dan struktur band yang dipanggil. Jadi, di antara mereka ada dibezakan:

• Konduktor, dicirikan dalam bahawa kekonduksian dan valens band bertindih. Oleh itu elektron boleh bergerak di antara mereka, menghasilkan tenaga yang paling kecil. Bagi konduktor semua logam. Apabila arus elektrik terbentuk kepada apa-apa badan beza keupayaan (kerana pergerakan bebas elektron antara mata dengan yang paling rendah dan berpotensi tinggi).
• Dielektrik, mana kawasan tidak bertindih. Jarak antara keduanya lebih besar dari 4 eV. Menjalankan elektron daripada valens untuk menghendaki besar jalur konduksi tenaga. Terima kasih kepada sifat-sifat ini dielektrik hampir tidak konduktif.
• Semikonduktor, dicirikan oleh ketiadaan pengaliran dan valens band. Selang antara mereka adalah lebih kecil daripada 4 eV. Bagi pemindahan elektron daripada valens untuk jalur konduksi memerlukan tenaga kurang daripada dielektrik. Tulen (yang murni dan fungsi eigen) semikonduktor buruk semasa diluluskan.

gerakan molekul dalam pepejal menyebabkan sifat-sifat elektromagnet mereka.

harta-harta lain

Pepejal dibahagikan dan sifat-sifat magnet mereka. Terdapat tiga kumpulan:

• hartanah diamagnetic yang bergantung sedikit pada suhu atau keadaan pengagregatan.
• Paramagnet, hasil daripada orientasi elektron konduksi dan detik-detik magnet atom. Menurut Curie kecenderungan mereka berkurang apabila suhu. Oleh itu, pada 300 K ia adalah 10 ^-5.
• Badan magnet dengan struktur lebih awal mempunyai perintah jarak jauh daripada atom. Dalam nodus kekisi berkala diatur zarah dengan detik-detik magnet. Ini pepejal dan bahan-bahan yang sering digunakan dalam pelbagai bidang aktiviti manusia.

Bahan yang paling padat dalam alam semula jadi

Apakah mereka? Ketumpatan pepejal sebahagian besarnya menentukan kekerasan mereka. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, saintis telah menemui beberapa bahan yang mendakwa sebagai "badan yang paling lama". Bahan yang paling sukar adalah fullerite (kristal dengan molekul fullerene), iaitu kira-kira 1.5 kali lebih keras daripada berlian. Malangnya, ia hanya boleh didapati dalam kuantiti yang sangat kecil.

Sehingga kini, bahan yang paling padat, yang kemudiannya boleh digunakan dalam industri, adalah lonsdaleite (berlian heksagonal). Beliau adalah 58% lebih keras daripada berlian. Lonsdale adalah pengubahsuaian alotropik karbon. Kekisi kristalnya sangat mirip dengan kekisi berlian. Sel Lonsdaleit mengandungi 4 atom, dan berlian - 8. Daripada kristal yang banyak digunakan, hari ini yang paling sukar kekal berlian.