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非晶体

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常见非晶体常见非晶体

 非晶体(noncrystal) ,或称无定形体,是其中的原子不按照一定空间顺序排列的固体,与晶体相对应。常见的非晶体包括玻璃和很多高分子化合物聚苯乙烯等。只要冷却速度足够快,任何液体都会过冷,生成非晶体。其中,原子尚未排好在热力学上有利的晶态中的晶格或骨架便已失去运动速度,但仍保留有液态时原子的大致分布。
由于的缘故,即使冷却速度很慢,很多聚合物仍会生成非晶体。

  

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概念编辑本段回目录


 

11非晶体—玻璃态二氧化硅(SiO2)的结构图

  非晶体是指组成物质分子(或原子离子)不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形,如玻璃、松香石蜡等。它的物理性质在各个方向上是相同的,叫“各向同性”。它没有固定的熔点。所以有人把非晶体叫做“过冷液体”或“流动性很小的液体”。
  非晶态固体包括非晶态电介质、非晶态半导体、非晶态金属。它们有特殊的物理、化学性质。例如金属玻璃(非晶态金属)比一般(晶态)金属的强度高、弹性好、硬度和韧性高、抗腐蚀性好、导磁性强、电阻率高等。这使非晶态固体有多方面的应用。它是一个正在发展中的新的研究领域,近年来得到迅速的发展。
  

晶体与非晶体区别编辑本段回目录

  
 

11A为晶体 B为非晶体

晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体,具有长程有序,并成周期性重复排列。
  非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体,具有近程有序,但不具有长程有序。如玻璃。外形为无规则形状的固体。
  晶体和非晶体所以含有不同的物理性质,主要是由于它的微观结构不同。组成晶体的微粒——原子是对称排列的,形成很规则的几何空间点阵。空间点阵排列成不同的形状,就在宏观上呈现为晶体不同的独特几何形状。组成点阵的各个原子之间,都相互作用着,它们的作用主要是静电力。对每一个原子来说,其他原子对它作用的总效果,使它们都处在势能最低的状态,因此很稳定,宏观上就表现为形状固定,且不易改变。晶体内部原子有规则的排列,引起了晶体各向不同的物理性质。例如原子的规则排列可以使晶体内部出现若干个晶面,立方体的食盐就有三组与其边面平行的平面。如果外力沿平行晶面的方向作用,则晶体就很容易滑动(变形),这种变形还不易恢复,称为晶体的范性。从这里可以看出沿晶面的方向,其弹性限度小,只要稍加力,就超出了其弹性限度,使其不能复原;而沿其他方向则弹性限度很大,能承受较大的压力、拉力而仍满足胡克定律。当晶体吸收热量时,由于不同方向原子排列疏密不同,间距不同,吸收的热量多少也不同,于是表现为有不同的传热系数和膨胀系数。 石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精等就是常见的晶体。
  非晶体的内部组成是原子无规则的均匀排列,没有一个方向比另一个方向特殊,如同液体内的分子排列一样,形不成空间点阵,故表现为各向同性。
  

非晶体的熔化编辑本段回目录


   

1非晶体熔化与凝固示意图

  当晶体从外界吸收热量时,其内部分子、原子的平均动能增大,温度也开始升高,但并不破坏其空间点阵,仍保持有规则排列。继续吸热达到一定的温度——熔点时,其分子、原子运动的剧烈程度可以破坏其有规则的排列,空间点阵也开始解体,于是晶体开始变成液体。在晶体从固体向液体的转化过程中,吸收的热量用来一部分一部分地破坏晶体的空间点阵,所以固液混合物的温度并不升高。当晶体完全熔化后,随着从外界吸收热量,温度又开始升高。而非晶体由于分子、原子的排列不规则,吸收热量后不需要破坏其空间点阵,只用来提高平均动能,所以当从外界吸收热量时,便由硬变软,最后变成液体。玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等就是常见的非晶体。

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