Твердое тело — это одно из четырех агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия.
Твердые тела могут существовать в двух существенно различных состояниях, отличающихся своим внутренним строением и, соответственно, свойствами. Это кристаллическое и аморфное состояние твердых тел.
Кристаллические твердые тела — это такие тела, атомы и молекулы которых расположены в определенном порядке, и этот порядок сохраняется на достаточно большом расстоянии. Иными словами, кристаллы характеризуются пространственной периодичностью в расположении равновесных положений атомов.
Пространственное периодическое расположение атомов или ионов в кристалле называют кристаллической решеткой. Точки кристаллической решетки, в которых расположены атомы или ионы, называют узлами кристаллической решетки. Примерами веществ в кристаллическом состоянии могут служить соль, сахарный песок, сода и др.
Кристаллические тела бывают монокристаллами и поликристаллами. Монокристалл обладает единой кристаллической решеткой во всем объеме. Монокристаллы обладают свойством анизотропии.
Анизотропия (противоположно изотропии) — различие свойств среды (например, физических: упругости, электропроводности, теплопроводности, показателя преломления, скорости звука или света и др.) в различных направлениях внутри этой среды
Поликристалл представляет собой соединение мелких, различным образом ориентированных монокристаллов (зерен) и не обладает анизотропией свойств. Большинство твердых тел имеют поликристаллическое строение (минералы, сплавы, керамика).
Основными свойствами кристаллических тел являются определенность температуры плавления, упругость, прочность, зависимость свойств от порядка расположения атомов, т. е. от типа кристаллической решетки.
Аморфные твердые тела — тела, у которых отсутствует порядок расположения атомов и молекул по всему объему этого вещества.
В отличие от кристаллических веществ, аморфные вещества изотропны. Это значит, что свойства одинаковы по всем направлениям. В этом состоянии невозможно обнаружить даже малые области, в которых наблюдалась бы зависимость физических свойств от направления. Переход из аморфного состояния в жидкое происходит постепенно, отсутствует определенная температура плавления. Аморфные тела не обладают упругостью, они пластичны. В аморфном состоянии находятся различные вещества: стекла, смолы, пластмассы.
Аморфное состояние — неустойчивое состояние твердых тел. Будучи предоставленными сами себе, они стремятся со временем перейти в кристаллическую форму, хотя этот процесс может занимать годы и даже десятилетия.
В кристаллических веществах атомы расположены в строгом порядке — в узлах кристаллической решетки. В аморфных веществах атомы расположены беспорядочно, так же как и в жидкостях. Кристаллические вещества имеют строго определенную температуру плавления. Это объясняется так: атомы в узлах кристаллической решетки не могут свободно двигаться, а могут лишь совершать небольшие колебания. При нагревании твердого кристаллического вещества атомы в узлах решетки начинают колебаться сильнее. Наконец, при какой-то определенной температуре колебания становятся настолько сильными, что атомы больше не могут удерживаться в кристаллической решетке и вещество плавится, превращаясь в жидкость. Аморфные вещества не имеют строго определенной температуры плавления. Так как в аморфном веществе атомы расположены беспорядочно, то при повышении температуры они приобретают все большую свободу движения, и вещество не плавится, а постепенно размягчается, превращаясь в очень вязкую жидкость. Чем выше температура, тем меньше вязкость, тем более подвижна жидкость.
Закрепление:
Задача. Какое соединение является более прочным и почему:
- а) иодид натрия или иодид калия;
- б) фторид натрия или хлорид натрия;
- в) иодид кальция или бромид кальция;
- г) фторид или хлорид калия?
В веществах с ионной кристаллической решеткой химическая связь тем прочнее, чем сильнее притягиваются друг к другу разноименно заряженные ионы.
- а) У ионов натрия размер меньше, чем у ионов калия. Чем меньше расстояние между заряженными частицами, тем больше по закону Кулона силы взаимного притяжения, поэтому ионы натрия и йода притягиваются сильнее, чем ионы калия и йода, и в иодиде натрия химическая связь прочнее, чем в ирдиде калия.
- б) Размер фторид-ионов меньше, чем хлорид-ионов, поэтому в бромиде кальция химическая связь прочнее, чем в иодиде кальция.
- в) Размер фторид-ионов меньше, чем хлорид-ионов. У ионов калия и кальция размер примерно одинаковый, и к тому же ионы кальция имеют заряд +2, а ионы калия + 1. По закону Кулона сила взаимодействия между заряженными частицами пропорциональна квадрату их заряда, поэтому притяжение ионов фтора и кальция будет больше, чем хлора и калия.
Домашнее задание:
Выучить и повторить материал из конспекта.
