Padatan: sifat, struktur, kepadatan dan contoh

panggilan zat-zat tersebut padat yang mampu membentuk tubuh dan memiliki volume. Dari cairan dan gas, mereka dibedakan oleh bentuk mereka. Padatan mempertahankan bentuk tubuh karena fakta bahwa partikel mereka tidak mampu bergerak bebas. Mereka berbeda dalam kepadatan, daktilitas, konduktivitas listrik dan warna. Mereka juga memiliki sifat-sifat lainnya. Misalnya, sebagian besar zat ini meleleh selama pemanasan, mengakuisisi negara agregat cair. Beberapa dari mereka ketika dipanaskan segera gasifikasi (menyublim). Tapi ada juga orang yang terurai menjadi zat lain.

Jenis padatan

Semua zat padat dibagi menjadi dua kelompok.

1. Amorf, di mana partikel individu disusun secara acak. Dengan kata lain, mereka tidak memiliki struktur yang jelas (spesifik). padatan ini dapat meleleh di interval suhu yang ditentukan tertentu. Yang paling umum ini termasuk kaca dan resin.
2. Kristal, yang pada gilirannya dibagi lagi menjadi 4 jenis: atom, molekul, ion, logam. Partikel-partikel yang terletak hanya dalam pola tertentu, yaitu dalam kisi kristal. Its geometri dalam zat yang berbeda dapat sangat bervariasi.

padatan kristal menang atas amorf dalam jumlah mereka.

Jenis padatan kristal

Di hampir semua zat padat memiliki struktur kristal. Mereka berbeda dalam struktur mereka. Dalam kristalnya node kisi mengandung berbagai partikel dan bahan kimia. Hal ini sesuai dengan mereka, dan mereka mendapat nama mereka. Setiap jenis memiliki sifat-sifat khusus untuk itu:

• Partikel padat kisi kristal atom dihubungkan oleh ikatan kovalen. Hal ini dibedakan dengan kekuatannya. Karena ini, zat-zat tersebut memiliki tinggi titik leleh dan titik didih. Tipe ini termasuk kuarsa dan berlian.
• Dalam kisi kristal dari ikatan molekul antara partikel ditandai dengan kelemahan. Zat jenis ini ditandai dengan kemudahan leleh dan titik didih. Mereka dicirikan oleh volatilitas, karena yang memiliki bau tertentu. padatan ini es, gula. Gerak molekul dalam zat padat dari jenis ini ditandai dengan aktivitas mereka.
• The kisi kristal ionik di kelenjar alternatif partikel masing-masing bermuatan positif dan negatif. Mereka dipegang oleh tarik-menarik elektrostatik. Jenis kisi ini ada di alkalis, garam, oksida dasar. Banyak zat jenis ini mudah larut dalam air. Karena cukup ikatan yang kuat antara ion yang tahan api. Hampir semua dari mereka adalah tidak berbau, karena mereka ditandai dengan non-volatilitas. Zat dengan kisi ionik dapat melakukan arus listrik, seperti dalam komposisi mereka ada elektron bebas. Sebuah contoh khas dari ion padat - garam. Seperti kisi kristal memberikan rapuh. Hal ini disebabkan fakta bahwa setiap shift-nya dapat menyebabkan kekuatan menjijikkan ion.
• Kisi kristal logam hanya ion kimia yang hadir dalam node, bermuatan positif. Antara mereka ada elektron bebas melalui yang melewati energi panas dan listrik yang baik. Itu sebabnya setiap logam fitur yang berbeda seperti konduktivitas.

konsep-konsep umum yang solid

Padatan dan zat - itu praktis hal yang sama. Istilah-istilah ini disebut salah satu dari 4 negara agregasi. Padatan memiliki bentuk dan karakter dari gerak termal atom stabil. Yang terakhir membuat osilasi kecil di dekat posisi keseimbangan. Cabang ilmu yang berhubungan dengan studi tentang komposisi dan struktur internal, disebut sebagai fisika solid-state. Ada daerah penting lainnya dari pengetahuan yang terlibat dalam zat-zat tersebut. Mengubah bentuk oleh pengaruh eksternal dan gerak disebut mekanik dari badan dideformasi.

Karena sifat yang berbeda dari padatan, mereka telah digunakan di berbagai perangkat teknis yang dibuat oleh manusia. Paling sering dasar penggunaan mereka sifat seperti kekerasan, volume, massa, elastisitas, plastisitas, kerapuhan. Ilmu pengetahuan modern dapat digunakan dan kualitas lainnya padatan yang dapat dideteksi hanya di laboratorium.

Apa kristal

Kristal - suatu benda padat ditempatkan dalam partikel urutan tertentu. Setiap kimia memiliki struktur sendiri. atom yang membentuk susun periodik tiga dimensi yang disebut kisi. zat padat memiliki struktur simetri yang berbeda. solid state kristal dianggap stabil, karena memiliki jumlah minimum energi potensial.

Sebagian besar bahan padat (alam) terdiri dari sejumlah besar berorientasi secara acak butir individu (kristal). zat tersebut disebut polikristalin. Ini termasuk paduan teknis dan logam, serta banyak batu. Monocrystalline disebut kristal tunggal alami atau sintetis.

Dalam kebanyakan tubuh padat tersebut dibentuk dari negara bagian fase cair, disampaikan kepada meleleh atau solusi. Kadang-kadang, mereka berasal dari keadaan gas. Proses ini disebut kristalisasi. Berkat kemajuan ilmu pengetahuan dan teknis prosedur budidaya (sintesis) dari berbagai zat yang diproduksi dalam skala industri. Sebagian besar kristal memiliki bentuk alami dari polyhedron biasa. Ukuran mereka bervariasi. Sebagai contoh, kuarsa alami (batu kristal) dapat berat sampai ratusan kilogram, dan berlian - hingga beberapa gram.

Dalam padatan amorf, atom berada dalam osilasi konstan di sekitar titik secara acak berada. Mereka menyimpan beberapa urutan jarak pendek, tetapi tidak ada jarak. Hal ini disebabkan fakta bahwa molekul mereka diatur pada jarak yang dapat dibandingkan dengan ukuran mereka. Yang paling umum dalam contoh kehidupan kita ini adalah negara kaca yang solid. bahan amorf sering dianggap sebagai cairan dengan viskositas besar tak berhingga. Waktu kristalisasi kadang-kadang begitu besar sehingga tidak ditampilkan.

Bahwa sifat di atas zat ini membuat mereka unik. padatan amorf dianggap tidak stabil karena dari waktu ke waktu dapat masuk ke negara kristal.

Molekul, atom, yang terdiri dari padat dikemas dengan kepadatan tinggi. Mereka praktis mempertahankan posisi relatif mereka terhadap partikel lain dan diselenggarakan bersama oleh interaksi antarmolekul. Jarak antara molekul dari solid dalam arah yang berbeda disebut parameter kisi kristal. Struktur substansi dan simetri mendefinisikan pluralitas properti seperti pita elektron, belahan dada dan optik. Bila terkena kekuatan cukup besar yang solid, kualitas ini mungkin lebih atau kurang dilanggar. Ketika setuju deformasi residual padat ini.

Atom-atom tubuh padat berosilasi, yang karena kepemilikan energi panas. Karena mereka diabaikan, mereka hanya dapat diamati di bawah kondisi laboratorium. Struktur molekul padatan sebagian besar mempengaruhi sifat-sifatnya.

Studi tentang padatan

Sifat sifat bahan-bahan ini, kualitas dan partikel mereka gerak mempelajari berbagai subbagian fisika keadaan padat.

Untuk studi digunakan: spektroskopi radio, analisis struktur menggunakan sinar-X dan metode lainnya. Jadi mempelajari sifat mekanik, fisik dan termal dari padatan. Kekerasan, ketahanan stres, kekuatan tarik, transformasi fase studi Material. Ini sebagian besar tumpang tindih dengan fisika zat padat. Ada ilmu pengetahuan modern lain yang penting. Untuk mempelajari yang ada dan mensintesis zat baru diadakan kimia solid state.

fitur padatan

Karakter gerakan eksternal elektron atom padat menentukan banyak sifat-sifatnya, misalnya, elektrik. Ada 5 kelas badan tersebut. Mereka ditetapkan tergantung pada jenis atom:

• Ionik, karakteristik dasar yang merupakan gaya tarik-menarik elektrostatik. Fitur-fiturnya: refleksi dan penyerapan cahaya di wilayah inframerah. Pada suhu rendah, ikatan ionik ditandai dengan konduktivitas listrik yang rendah. Sebuah contoh dari materi tersebut adalah garam natrium dari asam klorida (NaCl).
• Kovalen dilakukan dengan mengorbankan pasangan elektron, yang milik kedua atom. seperti link dibagi menjadi: tunggal (single), dua dan tiga. Nama-nama ini menunjukkan adanya pasangan elektron (1, 2, 3). obligasi dua dan tiga disebut kelipatan. Ada divisi lain dari kelompok. Jadi, tergantung pada distribusi kerapatan elektron dari ikatan polar dan nonpolar terisolasi. Yang pertama dibentuk oleh atom yang berbeda, dan yang kedua - sama. Seperti solid state materi, contoh yang - berlian (C) dan silikon (Si), ditandai dengan densitas. Kebanyakan kristal padat hanya ikatan kovalen.
• Logam dibentuk dengan menggabungkan elektron valensi atom. Akibatnya, ada awan total elektron yang dipindahkan di bawah pengaruh tegangan listrik. ikatan logam terbentuk ketika atom ikatan panjang. Bahwa mereka mampu menyumbangkan elektron. Banyak logam, senyawa kompleks dari ikatan ini terbentuk keadaan padat materi. Contoh: natrium, barium, aluminium, tembaga, emas. senyawa non-logam adalah sebagai berikut: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Zat dengan ikatan logam (logam) yang beragam dalam sifat fisik. Mereka mungkin cair (Hg), lembut (Na, K), sangat keras (W, Nb).
• Molekul yang timbul dalam kristal yang terbentuk molekul yang terpisah dari materi. Hal ini ditandai dengan kesenjangan antara molekul dengan kerapatan nol elektron. Angkatan menghubungkan atom dalam kristal tersebut cukup besar. Pada molekul yang sama mereka tertarik satu sama tarik antarmolekul hanya lemah lainnya. Itulah mengapa hubungan antara mereka dengan mudah dihancurkan oleh panas. Hubungan antara atom runtuh jauh lebih sulit. ikatan molekul dibagi menjadi orientasi, dispersi dan induksi. Sebuah contoh dari zat padat tersebut adalah metana.
• Hidrogen, yang terjadi antara atom terpolarisasi positif atau molekul daripadanya dan terpolarisasi negatif partikel terkecil dari suatu molekul atau bagian lain. hubungan ini dapat dikaitkan es.

properti padatan

Apa yang kita ketahui hari ini? Para ilmuwan telah lama mempelajari sifat-sifat zat solid state. Bila terkena suhu dan mengubahnya. Transisi dari cairan tubuh disebut mencair. Transformasi padat ke keadaan gas disebut sublimasi. Dengan penurunan suhu terjadi Padat kristalisasi. Beberapa zat di bawah pengaruh dingin ditransfer ke fase amorf. Proses ini disebut para ilmuwan vitrifikasi.

Dalam fase transisi perubahan struktur internal padatan. Tertinggi memesan itu memperoleh suhu diturunkan. Pada tekanan atmosfer dan suhu T> 0 K zat yang ada di alam, memperkuat. Hanya helium, kristalisasi dari yang diperlukan untuk tekanan 24 atm, merupakan pengecualian untuk aturan ini.

Solid state memberikan sifat fisik yang berbeda. Mereka menggambarkan perilaku spesifik tubuh di bawah pengaruh bidang-bidang tertentu dan kekuatan. Properti ini dibagi menjadi kelompok-kelompok. 3 Alokasikan metode paparan sesuai dengan tiga jenis energi (mekanik, termal, elektromagnetik). Dengan demikian mereka ada tiga kelompok sifat fisik padatan:

• sifat mekanik yang terkait dengan stres dan deformasi tubuh. Menurut kriteria ini, padatan dibagi menjadi elastis, rheologi, kekuatan dan teknologi. Sisanya adalah tubuh mempertahankan bentuknya, tetapi dapat diubah oleh kekuatan eksternal. Dalam hal ini mungkin deformasi plastik (tampilan awal tidak dikembalikan), elastis (kembali ke bentuk aslinya) atau merusak (ketika batas tertentu meluruh / istirahat). Meninjau upaya ini menggambarkan modulus elastisitas. Padat tidak hanya menolak kompresi, peregangan, tetapi juga bergeser, memutar dan lentur. kekuatan tubuh kaku untuk menolak panggilan miliknya hancur.
• Thermal diwujudkan di bawah pengaruh bidang termal. Salah satu sifat yang paling penting - titik leleh, di mana tubuh mengkonversi ke keadaan cair. Hal ini diamati dalam padatan kristal. badan amorf memiliki panas laten fusi, sebagai transisi mereka ke keadaan cair ketika suhu dinaikkan secara bertahap. Setelah mencapai panas tubuh amorf tertentu kehilangan elastisitasnya dan menjadi plastisitas. Negara ini berarti pencapaian suhu transisi kaca mereka. Ketika pemanasan terjadi deformasi tubuh kaku. Selain itu, sering mengembang. Kuantitatif, kondisi ini ditandai dengan faktor tertentu. suhu tubuh mempengaruhi sifat mekanik seperti segi, plastisitas, ketegasan dan kekuatan.
• Elektromagnetik yang berhubungan dengan paparan arus mikropartikel padat dan gelombang elektromagnetik dari kekakuan tinggi. Ini termasuk masa percobaan dan sifat radiasi.

struktur pita

Padatan diklasifikasikan dan struktur pita disebut. Jadi, di antaranya dibedakan:

• Konduktor, dicirikan bahwa konduktivitas dan valensi band tumpang tindih. Dengan demikian elektron dapat bergerak di antara mereka, menghasilkan energi terkecil. Untuk konduktor semua logam. Ketika arus listrik dibentuk untuk seperti tubuh beda potensial (karena pergerakan bebas elektron antara poin dengan terendah dan potensi tinggi).
• Dielektrik, yang daerah tidak tumpang tindih. Interval antara mereka lebih besar dari 4 eV. Untuk melakukan elektron dari valensi memerlukan pita konduksi energi yang besar. Berkat sifat ini dielektrik hampir non-konduktif.
• Semikonduktor, ditandai dengan tidak adanya konduksi dan valensi band. Interval antara mereka lebih kecil dari 4 eV. Untuk transfer elektron dari valensi ke pita konduksi membutuhkan energi kurang dari dielektrik. Murni (unalloyed dan eigenfunctions) semikonduktor buruk saat dilewatkan.

gerak molekul dalam zat padat menyebabkan sifat elektromagnetik mereka.

sifat-sifat lainnya

Padatan dibagi dan sifat magnetik mereka. Ada tiga kelompok:

• sifat diamagnetik yang tergantung sedikit pada suhu atau keadaan agregasi.
• Paramagnetik, yang dihasilkan dari orientasi elektron konduksi dan momen magnetik dari atom. Menurut Curie kerentanan mereka menurun karena suhu. Dengan demikian, pada 300 K itu adalah 10 ^-5.
• Tubuh magnetik dengan struktur memerintahkan memiliki pesanan jangka panjang atom. Dalam node kisi secara periodik disusun partikel dengan momen magnetik. Ini padat dan zat yang sering digunakan dalam berbagai bidang aktivitas manusia.

Substansi yang paling sulit di alam

Apa yang mereka? padatan kepadatan sebagian besar menentukan kekerasan mereka. Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah menemukan beberapa bahan yang mengaku "tubuh yang paling tahan lama." Yang paling padat - itu fullerite (molekul kristal dengan fullerene), yaitu sekitar 1,5 kali lebih keras dari berlian. Sayangnya, saat ini hanya tersedia dalam jumlah yang sangat kecil.

Untuk saat ini, substansi yang paling sulit, yang kemudian dapat digunakan di industri - lonsdalite (heksagonal berlian). Dia adalah 58% lebih keras dari berlian. Lonsdalite - modifikasi alotropik karbon. Its kristal kisi sangat mirip dengan berlian. sel Lonsdaleite mengandung 4 atom, tapi berlian - 8. Dari kristal umum digunakan saat ini adalah berlian yang paling sulit.