20042014

Твердые тела

Добавил: Luckyman в раздел Познавательное | Комментариев: 0 | Просмотров: 1165
Твердые тела

Твёрдые вещества — одно из трёх основных состояний материи (два других — это жидкости и газы). Поскольку твёрдые вещества состоят из плотно связанных частиц, они, как правило, сохраняют одну и ту же форму.

Некоторые из таких веществ, например камни и металлы, отличаются очень большой твердостью. Чтобы изменить их форму, необходимо приложить большие усилия. Другие твёрдые вещества, такие как резина или масло, напротив, мягкие и податливые. В третью группу входят хрупкие вещества, которые легко ломаются, подобно веткам, или разбиваются, как фарфор.

Есть твёрдые вещества, в основном металлы, отличающиеся ковкостью. Это означает, что их можно ковать и сгибать, постепенно придавая им нужную форму. К тому же многие металлы пластичны, их можно растягивать, превращая в тонкую проволоку. А другие твёрдые вещества, например нейлоновые канаты, мягкие, однако разорвать их трудно. Про такие материалы говорят, что у них большой «запас прочности». Твёрдые тела сохраняют свою форму, поскольку частицы, из которых они состоят, тесно связаны между собой. Подобно тому как магнитное поле притягивает железо, невидимые мощные силы удерживают вместе частицы таких тел в определенном положении относительно друг друга. Большинство твёрдых тел — кристаллические, а это значит, что их частицы расположены в строго определённом порядке, который называется кристаллической решёткой и который формирует крошечные гранулы, или кристаллы, Однако частицы некоторых твёрдых веществ, например пластика и стекла, связаны между собой не столь упорядоченно. У таких веществ структура не зернистая, а гладкая.

Существует четыре типа связей, удерживающих частицы твёрдых тел. В алмазах атомы обмениваются электронами и держатся с помощью ковалентной связи. Частицы таких веществ, как соль, представляют собой положительные и отрицательные ионы, между которыми существует электрическое притяжение, называемое ионной связью. Частицы воска — это молекулы, скреплённые межмолекулярными силами. А в металлах атомы удерживаются металлическими связями с участием свободных электронов. Все четыре типа твёрдых тел образуют кристаллы.

Воздействие тепла
Большинство твёрдых тел, нагреваясь, расширяются. Поэтому при повышенной температуре аморфные твёрдые вещества, такие как смола и шоколад, «растекаются». Кристаллы остаются твёрдыми лишь в условиях прохладной температуры. С повышением температуры их частицы начинают энергично вибрировать, и связи между ними ослабевают. В конце концов, при достижении точки, называемой температурой плавления, эти связи внезапно полностью разрушаются, и твёрдое вещество плавится, превращаясь в жидкость. У каждого кристаллического вещества своя температура плавления. У аморфных твёрдых тел, напротив, определённой температуры плавления нет, и они постепенно размягчаются при широком температурном диапазоне.

Кристаллы
Слою «кристалл» происходит от древнегреческого названия стеклообразных кусков кварца, которые греки называли krystallos. Они полагали, что кварц — особый вид льда, который не тает. Кристаллы — это твердые тела, принимающие при своём образовании правильную геометрическую форму, и имеющие гладкие, часто блестящие плоские грани, острые углы и края. Кристаллическая природа соли и сахара видна невооружённым глазом. Но чтобы разглядеть крошечные кристаллические зёрна, из которых состоят горные породы, требуется увеличительное стекло или даже мощный микроскоп. Кристаллы большинства металлов и некоторых других элементов, таких как сера или углерод, образующий алмаз, состоят из атомов. В веществах подобных сахару, кристаллы построены молекулами.

Однако большинство кристаллических веществ состоят из ионов и называются «твёрдыми телами с ионной связью». У металлов особая кристаллическая природа. Как правило, они не образуют отдельные зёрна, как горные породы и минералы. Атомы металла связаны друг с другом в гигантской решётке с помощью особой «металлической связи». Внешние электроны атомов металла легко отделяются. Атомы превращаются в положительно заряженные ионы, окружённые «морем» отрицательно заряженных электронов. Притяжение, возникающее между ними и положительно заряженными ионами, обеспечивает особую плотность металлов. Свободные электроны, кроме того, позволяют многим металлам хорошо проводить тепло и электричество.

Кристаллы минералов
Природные кристаллы минералов бывают самых разных размеров и цветов и не всегда имеют строго определённую форму. Дело в том, что по мере своего медленного роста в недрах земли они могут деформироваться под воздействием давления, тепла и т.д. Но форма всех кристаллов определяется внутренней структурой решётки ионов. Учёные могут выявить эту структуру, просвечивая кристалл рентгеновскими лучами, что позволяет рассмотреть кристаллическую решётку в виде рисунка теней. Такие исследования называются рентгеновской кристаллографией, или ренгеноструктурным анализом.

Комментарии пользователей

Информация Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Вход/Регистрация

Наш опрос

Вы хорошо учились в школе?
Да
Нет
Иногда :)
Я еще учусь