Erinevus kristallilise ja amorfse vahel

Amorfne ja kristalne on kaks olekut, mis kirjeldavad keemias tüüpilisi tahkeid aineid. Röntgendifraktsioonkatseid kasutades saab tahke aine struktuuri liigitada kristalliliseks või amorfseks (mittekristalliliseks).

Tahked ained on kolme peamise mateeria oleku hulgas, mille hulka kuuluvad vedelikud ja gaasid. Neid iseloomustab molekulide, ioonide ja aatomite jäik struktuur, mis on paigutatud korrapäraselt või mitteregulaarselt. Need korrastatud või mittekorrektsed korraldused on viinud kategooriasse amorfne ja kristalne ning see artikkel kirjeldab peamisi erinevusi kahe mõiste vahel.

Mis on kristalne?

Kristalne tahke aine on see, milles koostisosakesed on paigutatud korrapäraselt kolmemõõtmeliseks mustriks, mida nimetatakse kristallvõreks, ühtlaste molekulidevaheliste jõududega, ja osakesed ristuvad kristallile iseloomulike nurkade all..

Sisekonstruktsioonil on selgelt eristatav geomeetriline kuju ja see näitab selget lõhestamist, kui see struktuuris ükskõik kuhu lõigatakse. Tahke aine tuvastamiseks kasutatakse röntgenikiirte abil nähtud kolmemõõtmelist mustrit. Kristalliliste ja mittekristalliliste tahkete ainete erinevust nende puudutamisel pole siiski lihtne tuvastada. Need erinevad üksteisest paljudes aspektides, sealhulgas keemiliste ja füüsikaliste omaduste poolest.

Kristalsed tahked ained (kristallid) vajavad molekulidevaheliste jõudude purustamiseks äärmuslikke temperatuure. Nende komponentide ühtlase paigutuse tõttu on neil kindel sulamis- ja sulamistemperatuur. Ka kohalik keskkond on ühtne. Kuid ükskõik millises suunas lõigates on füüsikalised omadused erinevad, seda nimetatakse anisotroopseteks. Ümber telje pöördudes jääb kristallide struktuur samaks ja seda nimetatakse molekulide, aatomite või ioonide sümmeetriliseks paigutuseks.

Mõni kristalne tahke aine võib sõltuvalt jahutusprotsessist olla amorfne. Teistel võib olla nende komponentide lisandite tõttu vale joondamine. Samuti võib ainete kiire jahutamine põhjustada ebakorrapärase geomeetrilise kujuga amorfset struktuuri. Näiteks kvarts on korrapäraselt kristalne koos silikooni ja hapniku aatomitega. Kuid kiiresti jahutades võib see põhjustada amorfse struktuuriga klaasi. Tavaliselt välditakse kristallimisprotsessi ainete sulatamisega kiiresti amorfsete tahkete ainete saamiseks nende ulatusliku tööstusliku kasutamise tõttu. Kumm, polümeer ja klaas on oluliste amorfsete kuivainete täiuslike näidete hulka, mida kasutatakse peamiselt nende tohutute eeliste ja unikaalsete isotroopsete omaduste tõttu.

Kristalsete tahkete ainete murdumisnäitaja, mehaaniline tugevus, soojusjuhtivus ja elektrijuhtivus erinevad eri suundades. See on seda tüüpi tahkete ainete negatiivne külg võrreldes mittekristalliliste kuivainetega. Anisotroopse tahke aine hea külg on see, et see tähistab täiuslikult paigutatud sisestruktuuri, mille kristallvõres on ühtlased atraktsioonide jõud. See kujutab pikamaa järjekorra ja jäiga struktuuriga tahke aine tõelisi omadusi.

Mis on amorfne?

Sõna amorfne on tuletatud kreekakeelsest sõnast amorfne, mis tähendab „vormitu”. See on tahke aine osakeste vormitu, ebakorrapärane ja ebaregulaarne paigutus. Nende molekulidevahelised jõud ei ole ühesugused ega ka osakeste vahelised kaugused. Lõhestamisel annavad amorfsed tahked ained ebakorrapäraste geomeetriliste kujundite tõttu killud või kõverad pinnad.

Mõnedel amorfsetel tahketel ainetel võivad olla korrapäraselt paigutatud mustrid, mida nimetatakse kristalliitideks. Tahke aine aatomid, ioonid või molekulid sõltuvad jahutusprotsessist. Nagu eelpool mainitud, erinevad kvartskristallid kvartsklaasiga kristallimisprotsessi tõttu. Kuid üldiselt on paljudel amorfsetel tahketel ainetel ebakorrektne muster. Neid nimetatakse tavaliselt ülijahutatud tahketeks aineteks, kuna struktuuril on vedelikega mõned omadused. Samuti ei näita need kuivainete tegelikke omadusi, kuid neid kasutatakse sellegipoolest paljudes rakendustes.

Soojusjuhtivus, mehaaniline tugevus, elektrijuhtivus ja murdumisnäitaja on ühesugused amorfsete tahkete ainete kõigis suundades. See selgitab, kust nimi isotroopne pärineb. Tahketel ainetel pole järske sulamistemperatuure ega kindlat sulandumissoojust. Enne kui need sulavad, tuleb rakendada laia temperatuurivahemikku, kuna komponente ei ole tellitud. Veelgi enam, amorfseid tahkeid aineid iseloomustab väike ulatus. Amorfsete tahkete ainete näideteks on polümeerid, kautšuk, plast ja klaas.

Kui amorfne tahke aine jäetakse pikaks ajaks sulamistemperatuurist madalamaks, võib see muutuda kristalseks tahkeks aineks. See võib kujutada samu omadusi, mis kristallilistel tahketel ainetel.

Peamised erinevused amorfse ja kristalse vahel

Kristallilise ja amorfse struktuur

Kristalsetel tahketel ainetel on kindel kuju korrapäraselt paigutatud ioonide, molekulide või aatomitega kolmemõõtmelises mustris, mida sageli nimetatakse kristallvõreks. Kui need on lõigatud, kujutavad nad kristallile iseloomulike nurkade all ristuvate pindadega selget lõhestamist. Amorfsetel tahketel ainetel on seevastu ebakorrektne komponentide rühm, millel pole kindlat kuju. Lõikamisel on neil korrapäratu kuju, tavaliselt kumerate pindadega. Kristalseid komponente hoiavad koos ühetaolised molekulidevahelised jõud, samal ajal kui amorfsetes tahketes ainetes erinevad need jõud aatomite vahel.

Kristalse ja amorfse sulamispunktid

Amorfsetel kuivainetel pole kindlaid sulamistemperatuure, kuid need sulavad ebakorrapärase kuju tõttu laias temperatuurivahemikus. Kristalsetel kuivainetel on seevastu terav sulamistemperatuur.

Kristalliliste ja amorfsete füüsikalised omadused

Kristalsetel tahketel ainetel on erinevates suundades erinev elektrijuhtivus, soojusjuhtivus, murdumisnäitaja ja mehaaniline tugevus kristallis, seetõttu nimetatakse neid anisotroopseteks. Amorfseid nimetatakse isotroopseteks, kuna kummaski suunas on sarnased füüsikalised omadused.

Kristalliliste ja amorfsete näited

Kristalse tahke aine näideteks on NaCl, suhkur ja teemant, amorfsete tahkete ainete näidete hulka kuuluvad klaas, kumm ja polümeerid.

Vaadake amorfsete kristalliliste värside võrdlustabelit:

Amorfsete kristalliliste värside kokkuvõte

• Kristalsetel tahketel ainetel on ioonide, aatomite või molekulide regulaarne kolmemõõtmeline muster, samas kui amorfsetel kuivainetel on nende komponentide juhuslik paigutus
• Kristalsetel tahketel ainetel on täpne sulamistemperatuur, amorfsetel kuivainetel aga sulavad temperatuurid
• Amorfsed tahked ained annavad lõhestamisel ebakorrapärase mustriga fragmente, samal ajal kui kristalsetel kuivainetel on kindel kuju
• Kristalne, mida nimetatakse anisotroopseks, kuna igas suunas on erinevad füüsikalised omadused, samas kui amorfseid nimetatakse isotroopseks
• Amorfsete näidete hulka kuulub klaas ja kristalsete näidete hulka teemant.