Sólido Amorfo
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Sólido Amorfo , qualquer não cristalino sólido em que os átomos e moléculas não estão organizados em um padrão de rede definido. Esses sólidos incluem vidro, plástico e gel.
Sólidos e líquidos são formas de matéria condensada; ambos são compostos de átomos próximos um do outro. Mas suas propriedades são, é claro, enormemente diferentes. Enquanto um material sólido tem um volume e uma forma bem definidos, um líquido tem um volume bem definido, mas uma forma que depende da forma do recipiente. Dito de outra forma, um sólido exibe resistência à tensão de cisalhamento, enquanto um líquido não. Forças aplicadas externamente podem torcer, dobrar ou distorcer a forma de um sólido, mas (desde que as forças não tenham excedido o limite elástico do sólido) ele retorna à sua forma original quando as forças são removidas. Um líquido flui sob a ação de uma força externa; não mantém sua forma. Essas características macroscópicas constituir as distinções essenciais: um líquido flui, carece de uma forma definida (embora seu volume seja definido) e não pode resistir a uma tensão de cisalhamento; um sólido não flui, tem uma forma definida e exibe rigidez elástica contra tensão de cisalhamento.
Em um nível atômico, essas distinções macroscópicas surgem de uma diferença básica na natureza do movimento atômico.contém representações esquemáticas dos movimentos atômicos em um líquido e um sólido. Os átomos em um sólido não são móveis. Cada átomo permanece próximo a um ponto no espaço, embora o átomo não seja estacionário, mas oscila rapidamente em torno desse ponto fixo (quanto mais alta a temperatura, mais rápido ele oscila). O ponto fixo pode ser visto como uma média do tempo do centro de gravidade do átomo em rápida agitação. O arranjo espacial desses pontos fixos constitui a estrutura em escala atômica durável do sólido. Em contraste, um líquido não possui nenhum arranjo duradouro de átomos. Os átomos em um líquido são móveis e vagam continuamente por todo o material.
Figura 1: O estado do movimento atômico. Encyclopædia Britannica, Inc.
Distinção entre sólidos cristalinos e amorfos
Existem duas classes principais de sólidos: cristalino e amorfo . O que os distingue uns dos outros é a natureza de sua estrutura em escala atômica. As diferenças essenciais são exibidas em. O proeminente características dos arranjos atômicos em sólidos amorfos (também chamados de vidros), em oposição aos cristais, são ilustrados na figura para estruturas bidimensionais; os pontos-chave são transferidos para as estruturas tridimensionais reais de materiais reais. Também incluído na figura, como ponto de referência, está um esboço do arranjo atômico em um gás. Para os esboços que representam estruturas de cristal (A) e vidro (B), os pontos sólidos denotam os pontos fixos sobre os quais os átomos oscilam; para o gás (C), os pontos denotam um instantâneo de uma configuração de posições atômicas instantâneas.
Figura 2: Os arranjos atômicos em (A) um sólido cristalino, (B) um sólido amorfo e (C) um gás. Encyclopædia Britannica, Inc.
As posições atômicas em um cristal exibem uma propriedade chamada ordem de longo alcance ou periodicidade translacional; as posições se repetem no espaço em uma matriz regular, como em. Em um sólido amorfo, a periodicidade de tradução está ausente. Conforme indicado em, não há pedido de longo prazo. Os átomos não são distribuídos aleatoriamente no espaço, no entanto, uma vez que estão no gás em. No exemplo de vidro ilustrado na figura, cada átomo tem três átomos vizinhos mais próximos na mesma distância (chamada de comprimento da ligação química), assim como no cristal correspondente. Todos os sólidos, tanto cristalinos quanto amorfos, exibem ordem de curto alcance (escala atômica). (Assim, o termo amorfo, literalmente sem forma ou estrutura, é na verdade um termo impróprio no contexto da expressão padrão sólido amorfo.) A ordem de curto alcance bem definida é uma consequência da ligação química entre os átomos, que é responsável por manter o sólido unido.
Além dos termos sólido amorfo e vidro, outros termos em uso incluem sólido não cristalino e sólido vítreo. Sólido amorfo e sólido não cristalino são termos mais gerais, enquanto o vidro e o sólido vítreo têm sido historicamente reservados para um sólido amorfo preparado por resfriamento rápido (extinção) de um fundido - como no cenário 2 de.
Figura 3: Os dois caminhos gerais de resfriamento pelos quais um grupo de átomos pode se condensar. A rota 1 é o caminho para o estado cristalino; a rota 2 é o caminho de rápida extinção para o estado sólido amorfo. Encyclopædia Britannica, Inc.
, que deve ser lido da direita para a esquerda, indica os dois tipos de cenários que podem ocorrer quando o resfriamento faz com que um determinado número de átomos se condensem da fase gasosa para a fase líquida e depois para a fase sólida. A temperatura é plotada horizontalmente, enquanto o volume ocupado pelo material é plotado verticalmente. A temperatura T b é o ponto de ebulição , T f é o ponto de congelamento (ou fusão), e T g é a temperatura de transição vítrea. No cenário 1, o líquido congela em T f em um sólido cristalino, com uma descontinuidade abrupta de volume. Quando o resfriamento ocorre lentamente, geralmente é o que acontece. Em taxas de resfriamento suficientemente altas, no entanto, a maioria dos materiais exibe um comportamento diferente e segue a rota 2 para o estado sólido. T f é contornado, e o estado líquido persiste até a temperatura mais baixa T g é alcançado e o segundo cenário de solidificação é realizado. Em uma faixa estreita de temperatura perto T g , ocorre a transição vítrea: o líquido congela em um sólido amorfo sem descontinuidade abrupta de volume.
A temperatura de transição vítrea T g não é tão nitidamente definido como T f ; T g muda ligeiramente para baixo quando a taxa de resfriamento é reduzida. A razão para este fenômeno é a dependência acentuada da temperatura do tempo de resposta molecular, que é grosseiramente indicado pelos valores da ordem de magnitude mostrados ao longo da escala superior de. Quando a temperatura é reduzida abaixo T g , o tempo de resposta para o rearranjo molecular torna-se muito maior do que os tempos experimentalmente acessíveis, de modo que a mobilidade líquida (, à direita) desaparece e a configuração atômica fica congelada em um conjunto de posições fixas às quais os átomos estão ligados (, esquerda e)
Alguns livros descrevem erroneamente os óculos como líquidos viscosos sub-resfriados, mas isso é incorreto. Ao longo da seção da rota 2, líquido rotulado em, é a parte situada entre T f e T g que está corretamente associado com a descrição do material como um líquido sub-resfriado (sub-resfriado, o que significa que sua temperatura está abaixo T f ) Mas abaixo T g , na fase de vidro, é um sólido genuíno (exibindo propriedades como rigidez elástica contra cisalhamento). As baixas encostas dos segmentos de cristal e linha de vidro deem comparação com a alta inclinação da seção de líquido refletem o fato de que o coeficiente de expansão térmica de um sólido é pequeno em comparação com o do líquido.
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