Różnica między krystalicznym a amorficznym

Amorficzny i krystaliczny to dwa stany, które opisują typowe substancje stałe w chemii. Stosując eksperymenty z dyfrakcją rentgenowską, strukturę ciał stałych można podzielić na krystaliczne lub amorficzne (niekrystaliczne).

Ciała stałe należą do trzech podstawowych stanów materii, które obejmują ciecze i gazy. Charakteryzują się sztywną strukturą cząsteczek, jonów i atomów ułożonych w uporządkowany lub nieuporządkowany sposób. Te uporządkowane lub nieporządkowane układy doprowadziły do ​​zaklasyfikowania jako bezpostaciowe i krystaliczne, a ten artykuł ujawnia kluczowe różnice między tymi dwoma terminami.

Co to jest krystaliczny?

Krystaliczne ciało stałe to takie, w którym cząstki składowe są uporządkowane w trójwymiarowy wzór zwany siecią krystaliczną o jednolitych siłach międzycząsteczkowych, a cząstki przecinają się pod kątami charakterystycznymi dla kryształu.

Wewnętrzna struktura ma wyraźny geometryczny kształt i wykazuje wyraźny rozcięcie po przecięciu w dowolnym miejscu w strukturze. Trójwymiarowy wzór widziany za pomocą promieni rentgenowskich służy do identyfikacji ciała stałego. Nie jest jednak łatwo wykryć różnicę między krystalicznymi i niekrystalicznymi ciałami stałymi poprzez ich dotknięcie. Różnią się one między sobą wieloma aspektami, w tym właściwościami chemicznymi i fizycznymi.

Krystaliczne ciała stałe (kryształy) potrzebują ekstremalnych temperatur, aby przełamać siły międzycząsteczkowe. Mają określone ciepło topnienia i topnienia ze względu na równomierne rozmieszczenie ich składników. Lokalne środowisko jest również jednolite. Jednak przy cięciu w dowolnym kierunku właściwości fizyczne są różne, dlatego są znane jako anizotropowe. Po obróceniu wokół osi struktura kryształów pozostaje taka sama, co określa się jako symetryczny układ cząsteczek, atomów lub jonów.

Niektóre krystaliczne ciała stałe mogą stać się amorficzne w zależności od procesu chłodzenia. U innych mogą występować niedopasowania ich elementów ze względu na obecność zanieczyszczeń. Również substancje chłodzące szybko mogą prowadzić do amorficznej struktury o nieregularnych kształtach geometrycznych. Na przykład kwarc jest krystaliczny z atomami krzemu i tlenu w uporządkowany sposób. Ale szybko schłodzony może prowadzić do szkła o strukturze amorficznej. Zwykle zdarza się, że procesu krystalizacji unika się przez szybkie topienie substancji w celu wytworzenia bezpostaciowych substancji stałych ze względu na ich szerokie zastosowania przemysłowe. Kauczuk, polimer i szkło należą do doskonałych przykładów ważnych bezpostaciowych ciał stałych, powszechnie stosowanych ze względu na ich ogromne zalety i wyjątkowe właściwości izotropowe.

Współczynnik załamania, wytrzymałość mechaniczna, przewodność cieplna i przewodność elektryczna krystalicznych ciał stałych różnią się w różnych kierunkach. Jest to wadą tego rodzaju ciał stałych w porównaniu z niekrystalicznymi ciałami stałymi. Dobrą stroną anizotropowej bryły jest to, że oznacza ona idealnie ułożoną strukturę wewnętrzną o jednolitych siłach przyciągania w sieci krystalicznej. Przedstawia prawdziwe właściwości bryły o długim zasięgu i sztywnej strukturze.

Co jest amorficzne?

Słowo amorficzny pochodzi od greckiego słowa amorficzny, co oznacza „bezkształtny”. Jest to bezkształtny, nieuporządkowany i nieregularny układ cząstek składowych ciała stałego. Ich siły międzycząsteczkowe nie są takie same, podobnie jak odległości między cząsteczkami. Po odcięciu amorficzne ciała stałe dają fragmenty lub zakrzywione powierzchnie z powodu nieregularnych kształtów geometrycznych.

Niektóre bezpostaciowe ciała stałe mogą mieć części uporządkowanych wzorów, które są nazywane krystalitami. Atomy, jony lub cząsteczki ciała stałego zależą od procesu chłodzenia. Jak wspomniano powyżej, kryształ kwarcu różni się od szkła kwarcowego ze względu na proces krystalizacji. Ale ogólnie wiele amorficznych ciał stałych ma nieuporządkowany wzór. Nazywa się je zwykle superchłodzonymi ciałami stałymi, ponieważ struktura ma pewne właściwości z cieczami. Ponadto nie wykazują prawdziwych właściwości ciał stałych, ale są jednak głównie stosowane w wielu zastosowaniach.

Przewodność cieplna, wytrzymałość mechaniczna, przewodność elektryczna i współczynnik załamania światła są takie same we wszystkich kierunkach amorficznych ciał stałych. To wyjaśnia, skąd pochodzi nazwa izotropowa. Substancje stałe nie mają ostrych temperatur topnienia ani określonego ciepła topnienia. Przed stopieniem należy zastosować szeroki zakres temperatur z powodu braku uporządkowanego zestawu komponentów. Ponadto amorficzne ciała stałe charakteryzują się porządkiem krótkiego zasięgu. Przykłady bezpostaciowych substancji stałych obejmują polimery, gumy, tworzywa sztuczne i szkło.

Jeśli amorficzne ciało stałe pozostanie na długo poniżej jego temperatury topnienia, może przekształcić się w krystaliczne ciało stałe. Może przedstawiać te same właściwości krystalicznych ciał stałych.

Kluczowe różnice między amorficznym a krystalicznym

Struktura krystaliczna i amorficzna

Krystaliczne ciała stałe mają określony kształt z uporządkowanymi jonami, cząsteczkami lub atomami w trójwymiarowym wzorze, często nazywanym siecią krystaliczną. Jeśli są cięte, przedstawiają wyraźny rozszczep z powierzchniami przecinającymi się pod kątami charakterystycznymi dla kryształu. Z drugiej strony amorficzne ciała stałe mają nieuporządkowany układ składników, które nie mają określonego kształtu. Podczas cięcia mają nieregularne kształty, zwykle z zakrzywionymi powierzchniami. Składniki krystaliczne są utrzymywane razem przez równomierne siły międzycząsteczkowe, podczas gdy w amorficznych ciałach stałych siły te różnią się między atomami.

Temperatura topnienia kryształów i amorfii

Amorficzne ciała stałe nie mają określonych temperatur topnienia, ale topią się w szerokim zakresie temperatur z powodu nieregularnego kształtu. Z drugiej strony krystaliczne ciała stałe mają ostrą temperaturę topnienia.

Właściwości fizyczne krystalicznego i amorficznego

Krystaliczne ciała stałe mają różne przewodnictwo elektryczne, przewodność cieplną, współczynnik załamania światła i wytrzymałość mechaniczną w krysztale w różnych kierunkach, dlatego nazywane są anizotropowymi. Amorficzne nazywane są izotropowymi z powodu podobnych właściwości fizycznych z obu kierunków.

Przykłady krystaliczny i amorficzny

Przykłady krystalicznej substancji stałej obejmują NaCl, cukier i diament, podczas gdy przykłady amorficznej substancji stałej obejmują szkło, gumę i polimery.

Zobacz tabelę porównawczą dla amorficznych wersetów krystalicznych poniżej:

Podsumowanie amorficznych wersetów krystalicznych

• Krystaliczne ciała stałe mają regularny trójwymiarowy wzór jonów, atomów lub cząsteczek, podczas gdy amorficzne ciała stałe mają losowy układ tych składników
• Krystaliczne ciała stałe mają dokładną temperaturę topnienia, podczas gdy amorficzne ciała stałe topią się w pewnym zakresie temperatur
• Po odszczepieniu amorficzne ciała stałe dają fragmenty o nieregularnych wzorach, podczas gdy krystaliczne ciała stałe mają określony kształt
• Krystaliczny zwany anizotropowym z powodu różnych właściwości fizycznych we wszystkich kierunkach, natomiast amorficzny nazywany jest izotropowym
• Przykłady amorficznych obejmują szkło, a krystaliczne obejmują diament.