アモルファス固体は、規則構造長距離ないものです。それらは結晶性固体として知られているものの反対です。その粒子は、液体のように無秩序に会合しますが、固体構造に合体するのに十分な力があります。
この無定形の特徴は、あなたが思っているよりも一般的です。凝縮物質が採用できるのは、実際には可能な状態の1つです。これにより、実験条件が許せば、固化することができ、したがって結晶化することができる任意の化合物も、無秩序に凝集する可能性があることが理解される。
綿菓子はアモルファス固体の例です。出典：Pixabay。
上記は通常、元素であれ化合物であれ、純粋な物質に適用されます。しかし、混合物の場合にも有効です。綿菓子、チョコレート、マヨネーズ、マッシュポテトなど、多くの固体混合物はアモルファスです。
固体がアモルファスであるという事実は、それが結晶性のものよりも価値が低くなることはありません。構造的障害は、結晶状態では示されない独特の特性を備えていることがあります。たとえば、太陽光発電業界では、特定の小規模アプリケーションではアモルファスシリコンが結晶質よりも好まれます。
アモルファス固体の構造
結晶構造とアモルファス構造の違い。出典：ガブリエルボリバル
アモルファス固体の構造は乱雑です。周期性や構造パターンに欠けています。上の画像はこの点を示しています。Aは結晶性固体に対応し、Bはアモルファス固体を表します。AとBの両方で同じタイプの相互作用があるにもかかわらず、Bで紫色の菱形が任意に配置されていることに注意してください。
Bも見ると、空のように見えるスペースがあることがわかります。つまり、構造に欠陥や不規則性があります。したがって、アモルファス固体の微視的または内部的な障害の一部は、その粒子が、結果として得られる構造に多くの欠陥があるように「配置」されているためです。
最初に、アモルファス固体の秩序度の範囲について言及しました。Bには、きちんと整列しているように見える2つの菱形があります。注文された地域があるかもしれません。しかし、至近距離でのみ。
アモルファス固体は、さまざまな構造の測定不可能な小さな結晶で構成されていると言われています。これらすべての構造の合計は、最終的に迷路状で無意味なものになります。全体的な構造は、どこにでも散在する無限の結晶ブロックで構成されるアモルファスになります。
プロパティ
アモルファス固体の特性は、構成粒子の性質によって異なります。ただし、言及できる一般的な特性がいくつかあります。アモルファス固体は、結晶と同様の側面を示す場合、ガラス質になる可能性があります。またはゼラチン状、樹脂状、またはほこりっぽい。
構造が乱れているため、信頼性の高いX線回折スペクトルが生成されず、融点も正確ではなく、さまざまな値をカバーしています。
たとえば、アモルファス固体の融点は20〜60°Cの範囲です。一方、結晶性固体は特定の温度、または不純物が多く含まれている場合は狭い範囲で溶融します。
アモルファス固体のもう1つの特徴は、破壊または破壊したときに、平面のある幾何学的フラグメントではなく、曲面のある不規則なフラグメントが発生することです。それらが硝子体ではない場合、それらはほこりっぽい不透明な体として現れます。
準備
この概念は、アモルファス固体以上に、「アモルファス状態」として扱われるべきです。すべての化合物（イオン性、分子性、ポリマー性、金属性など）は、特定の時点まで、そして実験条件が許せば、アモルファスおよび非結晶性固体を形成することができます。
例えば、有機合成では、固体化合物は最初は粉末状の塊として得られます。不純物の含有量は非常に高いため、長期的には分子の秩序に影響を与えます。そのため、製品が何度も再結晶化すると、固体はますます結晶化します。それはその無定形の特性を失っています。
ただし、これは、アモルファス固体が必ずしも不純な材料であることを意味するものではありません。それらのいくつかは、独自の化学的性質によりアモルファスです。
純粋な物質は、液体が急に冷却されると、その粒子が結晶化せずにガラス状の構成をとるように、アモルファスで固化します。冷却が速すぎるため、粒子は、「生まれる」ことがほとんどできない結晶ブロックを収容するのに十分な時間がありません。
たとえば水は、単なる氷ではなく、ガラス状のアモルファス状態で存在することができます。
アモルファス固体の例
ミネラルとプラスチック
黒曜石は、知られている数少ないアモルファス鉱物の1つです。出典：Pixabay。
事実上すべての結晶性材料は、アモルファスフォームに適合できます（逆も同様です）。これは、地球化学的な理由から、従来の結晶を正式に確立できなかった一部の鉱物で発生します。一方、結晶を形成せず、ガラスを形成するものもあります。黒曜石の場合がそうです。
一方、ポリマーは分子が大きすぎて規則的な構造を定義できないため、アモルファスで固化する傾向があります。樹脂、ゴム、発泡スチロール（アニメ）、プラスチック、テフロン、ベークライトなどが登場します。
生体組織
生物学的固体は、臓器組織、皮膚、髪、角膜など、ほとんどがアモルファスです。同様に、脂肪とタンパク質はアモルファスの塊を形成します。ただし、適切に準備すれば、結晶化する可能性があります（DNA結晶、タンパク質、脂肪）。
眼鏡
ガラス、アモルファス固体
ほぼ最後に残されていますが、最も代表的なアモルファス固体は、ガラスそのものです。その組成は本質的に石英のそれと同じです：SiO 2。水晶とガラスは両方とも3次元の共有ネットワークです。ガラス格子が乱雑で、長さが異なるSi-O結合があるだけです。
金属ガラスサンプル
ガラスは典型的なアモルファス固体であり、同様の外観を持つ材料はガラス状の状態を持っていると言われています。
炭素と金属
私たちはアモルファスカーボンを持っています。活性炭はその吸収能力にとって最も重要なものの一つです。また、アモルファスシリコンとゲルマニウムがあり、それらが半導体として機能する電子アプリケーションがあります。
そして最後に、アモルファス合金があり、それらの適合金属原子の相違により、結晶構造を確立しません。
参考文献
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