8.Аморфты және сұйық материалдар.
Аморфты денелер.Атомдарының ретті орналасуы алыс қашықтықтарда да қайталанып отыруымен сипатталатын кристалдық денелерден аморфты денелердің айырмашылығы, мұнда тек жуық тәртіп қана орын алады.Кейбір заттар кристалл және аморфтық түрде де бола алады.
Кристалл және аморфты денлердің айырмашылығы, әсіресе жылулық қасиеттерінен қатты білінеді. Кристалл денелердің белгілі балқу температурасы болады. Кристалл заттың балқу графигінде горизонталь бөлік бар, ол балқу температурасының балқу процесінің барлық кезеңдерінде тұрақты екенін көрсетеді. Аморфты денелерде белгілі балқу температурасы жоқ. Қыздырған кезде аморфты дене жұмсарады, оның молекулалары өз көршілерінен оңай айырыла бастайды, оның тұтқырлығы кемиді, ал жеткілікті жоғары температурада ол өзін тіпті тұтқырлығы аз сұйық тәрізді ұстайды. Аморфты денелердің балқу графигінде горизонталь бөлік жоқ. Сондықтан қатты аморфты денелерді өте тұтқыр сұйық деп қарастыруға болады. Олар толық-изотропты.Көптеген денелерді аморфтық күйден кристалдық күйге және керісінше өткізуге болады. Мысалы, кәдімгі шыныны белгілі температурада ұстап тұрса, онда ол ұсақ кристалдарға айналып шыны бұлдырланып кетеді.
Аморфты денелерді шыңдауға да болады. Егер аморфты денені жеткілікті жоғары температураға дейін қыздырып, молекулаларды белгілі бір қалыпта орналасуына дейін жеткізіп, сосын оны тез салқындатсақ, онда салқындату алдындағы молекулалардың қалыптары сақталып қалады. Мұндай күйде аморфты денелердің тепе-теңдік күйге өтуі өте баяу жүреді, тіптен ақырына дейін жетпейді де. Сондықтан оның шыныққаннан кейінгі күйі ұзақ уақыт сақталып қалуы мүмкін. Жоғары температурада дененің көлемі төменгі температурадағы көлемге қарағанда үлкен.Өте тез шыңдау кезінде беттік қабат ішкі қабаттарға қарағанда ертерек қатаяды да, қатты қабыршақ түзеді. Ішкі бөліктері салқындағанда олар сығылады, сөйтіп ішкі және сыртқы қабат арасында күшті кернеулік пайда болып, ол денені бұзуға дейін жеткізуі мүмкін. Ішкі кернеуліктер анизотропия тудырады, олар оптикалық әдістермен жеңіл бақыланады.Мұндай кернеулікті тағы да қыздырып және содан кейінгі баяу салқындату арқылы жоюға болады. Мысалы, астрономиялық құралдар үшін үлкен мөлшердегі оптикалық линзаларды дайындағанда, шыны дененің салқындатылуы бірнеше айға созылады.
10Кристалдың және ретсіз заттардың энтальпиясы мен энергиясы
Потенциалдық энергияның U қатты дене мен жазықтықтың ара қашықтығына Х (4.1- сурет) байланысын қарастырайық. Егер бөлшектер арасына сферикалық симметрия, қатты полярлы, металлдық немесе молекулааралық химиялық байланыстар әсер етсе, онда бөлшектердің жылулық тербеліс амплитудасы жеткілікті жоғары болады. Ол бөлшектердің үлкен қозғалысын ертіндіде қамтамасыз етеді, оның кіші жиынтығы мен кристалл түріндіегі қатаюын қамтамасыз етеді. Бұндай бөлшектер мен бөлшегінің үлкею ара қашықтығы энергия байланысының азаюна алып келеді (4.1а- сурет). Қажеттіз энергия бөлу процесі кезіндегі бөлшектердің жиынтығы осыған байланысты. Аз уақытта бағытталған химиялық күштердің байланысы кезінде, мысалы, қосалқы электрондық ковалентте немесе дипольдік, атомдардың кішігірім қоспасында энергияны қажет етеді, химиялық байланыстардың энергиямен бірге өлшенсін.(4.1б-сурет). Бұндай ерітінділердің қайта топталған бөлшектері оның қатаюында қиындыққа әкеліп соқтырады, бұндай бөлшектердің қатты денеде ретсіз сақталуына әкеледі, өзіндік сұйықта. 4.1-сурет U-Потенциялдық энергияның X-қашықтықтағы атомаралық тәуелділігі. а -полярлық заттар үшін| Ui(x) |, б- ковалентті заттар үшін| Ua(x) | (Еа – активациялық энергия D –диссосациялану энергиясы)
Осылай, реттсіз қашықтықта жүйеленген бөлшектердің бір келкі статикалық орналасуы аморфты заттарға ұқсас болып келеді. Әр келкі ретсіз бөлшектердің кеңістікте орналасуы ол изотропты, аморфты дененің қасиетіне байланысты.4.1- суретінде көрсетілгендей бірқалаыпты энергия Е, А бөлшекті жою үшін оның ара қашықтығы Δх2 полярлы бөлшектпен коваленнтік бөлшектің Δх1 , Δх2 >> Δх1.А бөлшекті жою үшін полярлық және коваленттік заттарды бір қашықтықта Δх, бірінші кезекте керегі қажетсіз энергияны ε жұмсау, кішкентай энергияларды Е (ε<<Е). Көбінесе иондық заттардың бөлшектері қайта топталады, егер де аз көлемдегі энергия активациясы болса, бұл энергия активациясы Δх3 қашықтықтағы х0 тепе теңдікте орналасқан бөлшектерді жою үшін қажет.Қисық потенциалды өрісті жапқан кезде ковалентті заттарға қарағанда, ерекшелігі байланыс үзілмейді. Бұл байланыстағы бөлшектер осы Δх3 қашықтықта орналасқан байланысқа үзілуге әкеледі.
