ساختار حالت جامد

ساختار حالت جامد

در صفحات قبلی، بعضی از مکانیسم های که پیوند با هم بسیاری از اتمها یا مولکول از یک ماده جامد، مورد بحث قرار گرفت. این نیروها ممکن است پیوندهای شیمیایی اولیه، مانند فلزات و مواد جامد یونی، یا آنها ممکن است نیروهای ثانویه ون Waals گردد 'جامدات، از جمله در یخ، موم پارافین و بسیاری از پلیمرهای. در جامدات، راه اتم ها یا مولکول ها ترتیب خود را به ظاهر و خواص مواد.

اتم ها با یکدیگر می تواند به عنوان یک مجموع را از طریق تعدادی از فرآیندهای مختلف، از جمله تراکم، فشار، واکنش شیمیایی، electrodeposition و ذوب به جمع آوری شده است.این فرایند معمولا تعیین، حداقل در ابتدا، چه مجموعه ای از اتم ها را به گاز، مایع و یا جامد تشکیل می دهد. دولت معمولا تغییر دما یا فشار آن است. ذوب اغلب استفاده می شود به شکل دانه ها از اتم است. هنگامی که درجه حرارت از مذاب به یک نقطه خاص را کاهش داده، مایع یا جامد بلوری و جامد آمورف تشکیل می دهد.

جامد آمورف 
ماده جامد با اتم های آن از هم جدا در فاصله تعادل برگزار شد، اما با هیچ دوره تناوب طولانی برد در محل اتم ها در ساختار آن، یک جامد آمورف است. نمونه هایی از مواد جامد غیر متبلور (آمورف) شیشه ای و برخی از انواع پلاستیک است. آنها گاهی اوقات به عنوان مایعات فوق شرح داده شده است زیرا مولکول های آنها به صورت تصادفی مرتب در حالت مایع به عنوان مثال، شیشه ای است که معمولا از دی اکسید سیلیکون و یا شن و ماسه کوارتز، که دارای یک ساختار کریستالی ساخته شده است. هنگامی که شن و ماسه ذوب شود و مایع سرد می شود به سرعت به اندازه کافی برای جلوگیری از تبلور، یک جامد آمورف به نام شیشه ای تشکیل می شود. جامد آمورف تغییر فاز تیز از جامد به مایع در نقطه ذوب قطعی نشان می دهد نیست، بلکه به تدریج نرم و نه زمانی که آنها گرم می شود. خواص فیزیکی مواد جامد آمورف هستند یکسان در تمام جهات در امتداد هر محور به طوری که آنها اعلام کرده اند که خواص ایزوتروپیک بود، خواهد شد که جزئیات بیشتر را بعدا مورد بحث قرار

است. 

جامدات بلورین 
بیش از 90٪ طبیعی و مصنوعی تهیه مواد جامد کریستالی هستند. مواد معدنی، شن و ماسه، خاک رس، سنگ آهک، فلزات، کربن (الماس و گرافیت)، نمک (کلرید سدیم، KCl با و غیره)، همه دارای ساختار بلوری می باشد. کریستال به طور منظم، و ترتیب تکرار از اتم ها یا مولکول ها است. اکثر مواد جامد، از جمله تمام فلزات، اتخاذ یک آرایش بلورین چون مقدار ثبات به دست آمده توسط نگه دارنده فعل و انفعالات بین ذرات مجاور، در معرض بیشترین زمانی که ذرات اتخاذ ترتیبات به طور منظم (به جای به صورت تصادفی). در آرایش بلوری، این ذرات بسته به طور موثر با هم برای به حداقل رساندن انرژی بین مولکولی در کل.

الگوی تکرار منظم است که اتم ها در ترتیبی نامیده می شود شبکه کریستالی است.اسکن میکروسکوپ تونل زنی (STM) امکان تصویر ابر الکترونی اتمها در سطح ماده در ارتباط است. زیر تصویر STM سطح پلاتین که تراز دلخواه به طور منظم از اتمها را نشان می باشد.


از حسن نیت ارائه میدهد: تحقیقات آی بی ام، Almaden مرکز تحقیقات.

ساختار کریستالی 
ساختار کریستال ممکن است به راحتی با توصیف ترتیب درون جامد از یک گروه نماینده کوچکی از اتم ها یا مولکول ها، به نام مشخص "سلول واحد" با ضرب سلول های واحد مشابه در سه جهت، مکان تمام ذرات در بلور تعیین می شود. در طبیعت، 14 نوع مختلف ساختارهای بلوری و یا شبکه را دارند. ساده ترین سلول واحد کریستالی شکل مکعب، که در آن اتم ها در یک مربع، شبکه 3D به انتظارنشسته بودند. سلول واحد است که به سادگی یک جعبه با یک اتم در هر گوشه. بلورهای ساده مکعب است نسبتا نادر است، عمدتا به دلیل تمایل به راحتی تحریف. با این حال، کریستال ساختار body-centered است مکعب (BCC) و یا چهره محور مکعب (FCC)، که با هر دو اتم اضافی در مرکز مکعب و یا متمرکز در هر صورت مکعب مکعب را تشکیل می دهند. بسیاری از فلزات را تشکیل می دهند BCC، FCC یا ساختارهای بسته بندی بستن شش ضلعی (HPC)، با این حال، ساختار می توانید تغییر دهید بسته به درجه حرارت. این سه ساختار خواهد شد جزئیات بیشتر در مورد صفحه زیر را مورد بحث قرار گرفته است.

ساختار بلورین بسیار مهم است، زیرا به خواص مواد است. به عنوان مثال، آن را آسان تر است برای هواپیماها از اتم ها به یکدیگر اسلاید اگر این هواپیماها از نزدیک بسته بندی شده است. بنابراین، ساختار شبکه با هواپیما نزدیک بسته بندی شده، اجازه می دهد تغییر شکل پلاستیکی نسبت به کسانی که از نزدیک بسته بندی شده است. علاوه بر این، سازه های شبکه مکعب اجازه می دهد لغزش به رخ می دهد به راحتی از دیوارها غیر مکعب. این است زیرا تقارن خود را فراهم می کند هواپیما نزدیک بسته بندی شده را در جهات مختلف است. چهره محور ساختار بلوری مکعبی به چکش خواری (کج و معوج به آسانی زیر بار قبل از شکستن) از ساختار مکعبی body-centered دهند. شبکه BCC، هر چند مکعب است که از نزدیک نمی بسته بندی شده و فلزات قوی را تشکیل می دهد. آلفا آهن و تنگستن به صورت BCC است. شبکه FCC است که هر دو مکعب و از نزدیک بسته بندی شده و مواد بیشتر انعطاف پذیر را تشکیل می دهد. آهن گاما آهن، نقره، طلا، سرب و دارای ساختار FCC است. در نهایت، دیوارها عبور از نزدیک بسته بندی شده، اما مکعب نیست. فلزات عبور مانند کبالت و روی به عنوان انعطاف پذیر به عنوان فلزات FCC نیست. 

فیروز رضائی ; ٥:۳۸ ‎ب.ظ ; ۱۳٩۱/٢/۱٩