固体状態が凝縮またはソリッドボディを作成するために、凝集体をかまいする主な方法の一つです。海と海を除いた地球全体の地殻は、固体の雑多な集まりです。固体のオブジェクトの例は、本、石、または砂粒です。
電子と原子または分子の反発力により、固体と相互作用できます。液体や気体とは異なり、それらが深刻な毒性を持たない限り、私たちの手はそれらを通り抜けることができず、むしろ砕けたり、吸収したりします。
この馬の木の彫像は、粘着性の強い天然高分子でできています。出典：Pxhere。
固体は一般に、液体や気体よりも扱いや保管がはるかに簡単です。その粒子が細かく分割されない限り、風の流れはそれを他の方向に運ぶことはありません。それらは、それらの原子、イオンまたは分子の分子間相互作用によって定義される空間に固定されます。
確かなコンセプト
固体は、固い体積と形状がある物質の状態です。材料または物体を固体状態で形成する粒子は1か所に固定されているため、簡単に圧縮できません。
この物質の状態は、化学と物理学の点で最も多様で豊富です。イオン、金属、原子、分子、共有結合の固体があり、それぞれが独自の構造単位を持っています。つまり、独自のクリスタルを備えています。それらの凝集様式が整然とした内部構造を確立することを可能にしない場合、それらは無定形で複雑になる。
固体の研究は、新しい材料の設計と合成に集中しています。例えば、自然の固体である木材は、装飾材料として、また家の建設にも使用されてきました。
他の固体材料は、自動車、飛行機、船、宇宙船、原子炉、スポーツ用品、バッテリー、触媒および他の多くの物体または製品の製造を可能にします。
固体の一般的な特性
春と木、キャリパーのコンポーネント、ソリッドの例
固体の主な特徴は次のとおりです。
-質量、体積、形状が定義されています。たとえば、ガスは、それを保管するコンテナに依存するため、終わりも始まりもありません。
-彼らは非常に密です。固体は液体や気体よりも密度が高くなる傾向があります。ただし、特に液体と固体を比較する場合、この規則にはいくつかの例外があります。
-その粒子を分離する距離は短いです。これは、それらがそれぞれのボリュームで非常にまとまりまたは圧縮されていることを意味します。
-その分子間相互作用は非常に強いです。そうでなければ、それら自体は存在せず、地上条件で溶けたり昇華したりします。
固体、液体、気体の粒子の違い
-物質の観点からだけでなく、分子的にも、固体の移動性は通常非常に制限されています。その粒子は固定位置に閉じ込められており、振動することはできますが、（理論的には）移動や回転はできません。
プロパティ
融点
すべての固体は、プロセスで分解しない限り、またそれらが熱の良導体であるかどうかに関係なく、特定の温度である液体の状態（融点）に移行できます。この温度に達すると、その粒子は最終的に何とか流れて、固定位置から脱出します。
この融点は、固体の性質、その相互作用、モル質量、および結晶格子エネルギーに依存します。原則として、イオン性固体と共有結合ネットワーク（ダイヤモンドや二酸化ケイ素など）の融点が最も高くなる傾向があります。分子固体、最低。
次の図は、アイスキューブ（ソリッドステート）がどのように液体状態になるかを示しています。
化学量論
それらは分子間相互作用がそれらがそのような方法で合体することを可能にする化合物であるため、固体の多くは分子である。ただし、他の多くはイオン性または部分的にイオン性であるため、それらの単位は分子ではなく、細胞です。規則正しく配置された原子またはイオンのセットです。
ここで、そのような固体の式は電荷の中立性を尊重しなければならず、それらの組成と化学量論的関係を示します。たとえば、仮説式がA 2 B 4 O 2の固体は、A原子の数がOと同じ（2：2）であるのに対し、B原子の数が2倍（2：4）であることを示しています。
式A 2 B 4 O 2の添え字は整数であることに注意してください。これは、化学量論的固体であることを示しています。多くの固体の組成はこれらの式で表されます。A、B、Oの電荷は合計でゼロになる必要があります。そうしないと、正または負の電荷が発生するためです。
固体の場合、一般に液体と気体の組成が単純であるため、その式を解釈する方法を知ることは特に役立ちます。
欠陥
固体の構造は完全ではありません。それらは欠陥や欠陥を示しますが、結晶性であってもかまいません。これは、液体や気体には当てはまりません。周囲から「ずれた」と事前に言える液体の水域はありません。
このような欠陥は、固体が硬くもろく、焦電性や圧電性などの特性を示したり、組成が規定されなくなったりする原因となります。つまり、それらは非化学量論的固体です（例：A 0.4 B 1.3 O 0.5）。
反応性
通常、固体は液体や気体よりも反応性が低くなります。化学的原因によるのではなく、それらの構造が、反応物が内部の粒子を攻撃するのを防ぎ、表面の粒子と最初に反応するという事実に起因します。したがって、固体を含む反応は遅くなる傾向があります。粉砕しない限り。
固体が粉末状の場合、その小さな粒子は反応する領域または表面が大きくなります。細かい固形物は、急速に発火したり、他の物質や化合物と接触すると激しく反応したりする可能性があるため、危険な試薬として分類されることがよくあります。
多くの場合、固体を反応媒体に溶解してシステムを均質化し、より高い収率で合成を実行します。
物理的
融点と欠陥を除いて、これまでに述べられてきたことは、それらの物理的性質よりも固体の化学的性質に相当します。物質の物理学は、光、音、電子、熱がどのように固体と相互作用するかに深く焦点を当てています。
これは、プラスチック、弾性、剛体、不透明、透明、超伝導、光電、微孔性、強磁性、絶縁体、または半導体の固体として知られているものの出番です。
たとえば、化学では、UV-Vis分光光度計の測定セルを作成するために使用されるため、紫外線や可視光を吸収しない材料が重要です。IRスペクトルを取得して化合物の特性を調べたり、反応の進行状況を調べたりする場合も、同じことが赤外線で発生します。
固体のすべての物理的特性の研究と操作には、それらの合成と設計だけでなく、多大な献身が必要であり、無機、生物学、有機または有機金属構造の「部分」を新しい材料に選択します。
タイプと例
化学的にはいくつかの種類の固体があるので、代表的な例をそれぞれ個別に説明します。
結晶性固体
一方で、結晶性固体があります。これらの要素の特徴は、それらを構成する分子が同じ方法で構成され、結晶全体にパターンとして繰り返されるためです。各パターンはユニットセルと呼ばれます。
結晶性固体は、定義された融点を持つことによっても特徴付けられます。これは、その分子の配置の均一性を考えると、各ユニットセル間に同じ距離があり、構造全体が同じ温度で常に変形することを可能にすることを意味します。
結晶性固体の例は、塩および糖であり得る。
アモルファス固体
アモルファス固体は、その分子のコンフォメーションがパターンに応答せず、表面全体で変化するという事実によって特徴付けられます。
このようなパターンがないため、結晶性固体とは異なり、アモルファス固体の融点は定義されていません。つまり、異なる温度で徐々に溶融します。
アモルファス固体の例としては、ガラスやほとんどのプラスチックがあります。
イオニクス
イオン性固体は、静電引力（イオン結合）によって互いに相互作用するカチオンとアニオンを持っていることを特徴としています。イオンが小さい場合、通常、結果として得られる構造は常に結晶です（欠陥を考慮に入れて）。私たちが持っているいくつかのイオン性固体の中で：
-NaClし（Na +のCl - ）、塩化ナトリウム
-MgO（Mg 2+ O 2-）、酸化マグネシウム
-CaCO 3（Ca 2+ CO 3 2-）、炭酸カルシウム
-CuSO 4（Cu 2+ SO 4 2-）、硫酸銅
-KF（K + F - ）、フッ化カリウム
-NH 4 Clで（NH 4 +のCl - ）、塩化アンモニウム
-ZnS（Zn 2+ S 2-）、硫化亜鉛
-Fe（C 6 H 5 COO）3、安息香酸鉄
メタリック
それらの名前が示すように、それらは金属結合を介して相互作用する金属原子を持つ固体です：
-銀
-ゴールド
-鉛
-真鍮
-ブロンズ
-白金
-ピューター
-スチール
-ジュラルミン
もちろん、合金も金属固体としてカウントされます。
原子
理論上は金属原子間に共有結合（MM）がないため、金属固体も原子です。ただし、希ガスは本質的に原子種として数えられます。ロンドンの分散力だけがそれらの中で支配的であるためです。
したがって、それらは高適用固体ではない（そして入手が難しい）が、結晶化された希ガスは原子固体の例です。つまり、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンなどの固体。
分子および高分子
分子はファンデルウォール力を介して相互作用することができ、分子の質量、双極子モーメント、水素結合、構造、形状が重要な役割を果たします。そのような相互作用が強いほど、それらがしっかりした形になる可能性が高くなります。
一方、同じ理由がポリマーにも当てはまります。ポリマーは平均分子量が高いため、ほとんど常に固体であり、そのいくつかはアモルファスです。なぜなら、そのポリマーユニットは、結晶を作成するために自分自身をきれいに配置することが難しいことに気づいているからです。
したがって、私たちはいくつかの分子および高分子固体の中に以下を持っています：
-ドライアイス
-シュガー
-ヨウ素
-安息香酸
-アセトアミド
-菱形硫黄
-パルミチン酸
-フラーレノス
-一致
-カフェイン
-ナフタレン
-木と紙
-シルク
-テフロン
-ポリエチレン
-ケブラー
-ベークライト
-ポリ塩化ビニル
-ポリスチレン
-ポリプロピレン
-タンパク質
-チョコレートバー
共有ネットワーク
最後に、最も固い溶融物と最も高い溶融物の間の共有ネットワークがあります。次に例を示します。
-黒鉛
-ダイヤモンド
-石英
-炭化ケイ素
-窒化ホウ素
-リン化アルミニウム
-ヒ化ガリウム
参考文献
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