Останні новини

Більшість речовин, які нас оточують знаходиться в трьох агрегатних станах: твердому, рідкому і газоподібному. Також існує плазма - газ, що складається з іонів (часток з різною кількістю електронів і протонів) і вільних електронів.

Насправді агрегатних станів набагато більше - надтекучий, надтвердий, вироджена речовина, нейтроніум, дуже симетрична речовина, слабко симетрична речовина, кварк-глюонна плазма, ферміонний конденсат, конденсат Бозе-Ейнштейна і «дивна» речовина (назва походить від частинок, що його утворюють - "дивних" кварків). Дані стани в основному отримують в лабораторіях при недосяжних для побуту умовах.

Але ми щодня бачимо речовину, яка насправді не є ні газоподібною, ні рідкою, ні твердою, хоча з першого погляду відноситься якраз до останньої фази. Це скло. Здається, що воно приймає форму назавжди і більше не змінює її. Однак уважна людина може помітити напливи на старому склі. Виходить, що воно змінює свій стан за умов, далеких від температури плавлення, отже, до твердих тіл його віднести не можна.

Дійсно, подібні речовини характеризує особливий агрегатний стан, що зветься аморфним. Воно притаманне не тільки склу, але і смолі, каніфолі, багатьом пластмасам, сургучу, пластичній сірці, бурштину, різним полімерам, в тому числі прозорим пакетам.

Відмінність аморфних тіл від твердих легко побачити на молекулярному рівні. У твердих тіл є кристалічна решітка - присутня упорядкованість у взаємному розташуванні атомів в речовині. Така структура називається дальнім порядком.

Аморфні тіла кристалічної решітки не мають, у них виявлено лише ближній порядок в розташуванні молекул. Пояснити це можна на такому прикладі: уявімо, що вихователь поставила дітей в певному порядку, змусивши їх взятися за руки. Однак варто було їй піти - і діти почали міняти своє місце розташування, причому деякі з них впустили в групу нових товаришів, а інших виштовхнули. При цьому кожна дитина задіяла обидві руки, тримаючись ними за друзів. Близький порядок характеризується наявністю закономірності зв'язку між сусідніми атомами (діти обов'язково тримаються за руки) і відсутністю порядку на відстанях, що перевищують відстані між атомами.

У аморфних речовин відсутня температура плавлення - вони переходять в рідкий стан поступово, в залежності від діапазону температур, в якому даний процес відбувається. Цим скла і смоли відрізняються від кристалічних тіл, які переходять після твердого стану в рідке в одній температурній точці (а деякі тверді тіла переходять відразу в газоподібну фазу, наприклад графіт). Вода, навіть довгий час перебуваючи при 0,01⁰С, буде залишатися рідиною. Але варто знизити температуру до мінус 0,01⁰С, і вона поступово почне кристалізуватися, тобто перетворюватися в лід. Звичайно, цей процес займе набагато більше часу, ніж якби ми охолодили її відразу до мінус 10⁰С. І тим не менше рано чи пізно вода перейде в тверду фазу і при температурі мінус 0,01⁰С.

Замість точки плавлення у аморфних речовин є точка початку розм'якшення в залежності від складу матеріалу. Наприклад, віконне листове скло починає розм'якшуватися при температурі 600⁰С, а посудне - при 560⁰С. Подальший процес характеризується з фізичної точки зору тим, що у скла зменшується в'язкість - так називається властивість текучих тіл (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї їх частини щодо іншої. Чим більше в'язкість, тим більше довелося б докладати зусиль при перемішуванні речовини. У повністю рідкий стан скло переходить при температурі близько 700-750⁰С.

На відміну від твердих тіл, аморфні володіють текучістю, хоч і невеликою. Щоб довести їх рухливість, вчені провели експеримент з твердою смолою. Виявилося, що її краплі падають приблизно раз на 8-9 років при кімнатній температурі! Скло також має плинність (теж дуже низьку), саме тому ми можемо спостерігати патьоки на старих вікнах.

Ще однією цікавою властивістю аморфних тіл є ізотропність. Це означає, що їх фізичні характеристики однакові в усіх напрямках і в будь-якій точці матеріалу. У кристалічних тілах за різними напрямками відстані між атомами неоднакові протягом усього об'єкта. Це зумовлює суттєві відмінності в силах взаємодії між атомами і в кінцевому підсумку - залежність деяких властивостей від вибраного напряму впливу. Прикладом може слугувати той факт, що слюда (природний мінерал) легко розщеплюється на листочки тільки уздовж певної площини. Також, якщо ми спробуємо відколоти шматочок від штучно вирощеної пластинки кремнію, скол буде з'являтися вздовж певного напряму, котрий залежить від нашого побажання і постановки скальпеля. А ось відламати шматочок від скла досить легко в будь-якому вибраному напрямку.