Aggregerte materietilstander. Krystallinske og amorfe legemer

Egenskaper ved den indre strukturen til krystaller som skiller dem fra ikke-krystallinske (amorfe) kropper er det ordnede, periodiske repeterende arrangementet av materialpartikler (atomer, toner, molekyler) i rommet og symmetrien til dette arrangementet. I dette tilfellet manifesterer denne ordningen seg ved avstander som vesentlig overstiger dimensjonene til partiklene selv, og er bevart i hele krystallen, dvs. inntreffer lang rekkefølge (i motsetning til lukke rekkefølge - rekkefølge i arrangementet av partikler i områdene nærmest et gitt atom, i forhold til størrelsen på atomene).

Den andre egenskapen til krystaller er deres anisotropi, de. ulikhet mellom egenskaper i forskjellige retninger i krystallen. Anisotropi, eller vektoregenskaper til krystaller i forskjellige retninger, er en konsekvens av deres geometriske anisotropi, dvs. forskjeller i materialpartikler og bindinger i ulike retninger i krystallstrukturen.

Det tredje trekk ved egenskapene til krystaller er deres homogenitet, som manifesterer seg i det faktum at to seksjoner av krystallen har nøyaktig de samme egenskapene (i parallelle retninger).

Krystall - er en solid homogen anisotropisk kropp, begrenset av flate flater som vises på den på grunn av egenskapene til selve kroppen, og krystaller av samme stoff kan ha forskjellige størrelser, former og antall flater, men vinklene mellom de tilsvarende flatene forblir alltid konstant.

Krystallinske stoffer kan eksistere i form av enkeltkrystaller eller polykrystallinske stoffer. Enkeltkrystaller kalles enkeltkrystaller som finnes i naturen eller dyrkes kunstig for behovene til vitenskap og teknologi. Imidlertid er de mye mer utbredt polykrystallinske stoffer, bestående av mange små sammenvokste enkeltkrystaller, under normale forhold, forskjellig orientert i forhold til hverandre, hvor adhesjonen mellom disse utføres på grunn av interatomiske og intermolekylære krefter. Med en slik tilfeldig orientering vil anisotropien til egenskaper som er karakteristiske for enkeltkrystaller naturlig være fraværende, og generelt vil de være isotrope, dvs. vil ha samme egenskaper i forskjellige retninger.

For å beskrive periodisiteten i arrangementet av materialpartikler av krystallinske faser, introduseres konseptet "krystallgitter". Krystallcelle - en matematisk abstraksjon som karakteriserer ordningen med tredimensjonal periodisitet i et uendelig system av punkter (gitternoder) i rommet. Hele gitteret kan forestilles som et uendelig system av elementære parallellepipeder, som fullstendig fyller rommet på grunn av den endeløse repetisjonen i tre uavhengige retninger av ett elementært parallellepiped, som kalles Enhetscelle. Størrelsen på kantene til et elementært parallellepiped og vinklene mellom dem kalles gitterparametere og er materialkonstantene til hvert krystallinsk stoff. Enhetscellen er den minste delen av krystallen, som reflekterer alle funksjonene i dens indre struktur.

Avhengig av typen partikler og den dominerende typen kjemisk binding i krystallen, er gitter delt inn i to store grupper: molekylær og koordinasjon.

I molekylære gitter noder inneholder molekyler. Slike gitter er preget av sterk intramolekylær binding og svak rest (van der Waals) forbindelse mellom molekyler. De fleste organiske stoffer tilhører forbindelser med slike gitter. De er preget av lav smeltbarhet, høy flyktighet og lav hardhet.

I krystaller med koordinasjonsgitter Det er umulig å isolere individuelle diskrete molekyler, og bindingskreftene mellom et gitt atom eller ion og alle dets naboer og i koordinasjonssfæren er omtrent det samme (i dette tilfellet kan hele krystallen betraktes som ett gigantisk molekyl). Koordinasjonsgitter er karakteristiske for de fleste uorganiske stoffer, inkludert silikater og andre ildfaste forbindelser.

Koordinasjonsgitter kan på sin side deles inn i ionisk, atom (kovalent) og metallisk. I noder ioniske gitter positive og negative ioner er ordnet vekselvis. I noder atomisk (kovalent) gitter nøytrale atomer er lokalisert, hovedsakelig forbundet med kovalente bindinger. Stoffer med lignende gitter inkluderer for eksempel diamant, silisium, noen karbider, silicider, etc. I noder metallgitter, karakteristisk for metaller er det metallioner nedsenket i en "elektrongass". Denne gitterstrukturen resulterer i høy elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne og plastisitet.

En viktig egenskap ved krystallstrukturer er koordinasjonsnummer atomer eller ioner. Koordinasjonstallet er antallet partikler som umiddelbart omgir et gitt ion eller atom. Altså i ion 4- Koordinasjonstallet til et silisiumatom med hensyn til oksygen er 4.

). I den krystallinske tilstanden er det også kortdistanseorden, som er preget av konstant koordinasjon. tall og kjemiske lengder. forbindelser. Invariansen av koi den krystallinske tilstanden fører til sammenfall av strukturelle celler under deres translasjonsbevegelse og dannelsen av tredimensjonal periodisitet av strukturen (se...). På grunn av dens maks. orden, er den krystallinske tilstanden til stoffet preget av et minimum. innvendig energi og er en termodynamisk likevektstilstand for gitte parametere - trykk, t-re, sammensetning (i tilfellet), etc. Strengt tatt kan en fullstendig ordnet krystallinsk tilstand egentlig ikke være utføres, nærmer seg det finner sted når t-ry tenderer til O K (det såkalte idealet). Virkelige kropper i en krystallinsk tilstand inneholder alltid et visst antall elementer som bryter med både kort- og langdistanseorden. Spesielt mye observeres i faste løsninger, der individuelle partikler og deres grupper statistisk sett inntar forskjellige posisjoner. posisjon i rommet. På grunn av den tredimensjonale periodisiteten til atomstrukturen, er hovedtrekkene homogeniteten til både egenskaper og kanter, som spesielt uttrykkes i det faktum at formasjonene under visse forhold har form av polyedre (se). Visse hellige steder på overflaten og nær den er vesentlig forskjellige fra disse hellige stedene inne, spesielt på grunn av bruddet. Sammensetningen og følgelig egenskapene endres i volum på grunn av den uunngåelige endringen i sammensetningen av mediet når det vokser. Således refererer homogeniteten til den krystallinske tilstanden, så vel som tilstedeværelsen av lang rekkefølge, til egenskapene til den "ideelle" krystallinske tilstanden. De fleste legemer i krystallinsk tilstand er polykrystallinske og representerer sammenvekster av et stort antall små krystallitter (korn) - områder i størrelsesorden 10 -1 -10 -3 mm i størrelse, uregelmessig i form og forskjellig orientert. Kornene er separert fra hverandre av interkrystallinske lag, hvor rekkefølgen på partiklene blir forstyrret. Konsentrasjon av urenheter forekommer også i de interkrystallinske lagene under prosessen. På grunn av den tilfeldige orienteringen av kornene er det polykrystallinske. kroppen som helhet (volum som inneholder ganske mye korn) m.b. isotrop, f.eks. oppnådd fra krystallinsk fra sist . Men vanligvis i prosessen og spesielt plast. tekstur vises - fordeler, krystallinsk orientering. korn i en bestemt retning, som fører til St. På grunn av den krystallinske tilstanden kan flere komponenter tilsvare et enkeltkomponentsystem. felt som ligger i området med relativt lave temperaturer og høyere. . Hvis det bare er én tilstand og stoffet ikke brytes kjemisk ned når temperaturen stiger, så grenser staten til feltene og langs linjene og - henholdsvis og () kan være i en metastabil (overkjølt) tilstand i stater, mens krystallinsk tilstand kan ikke være i feltet eller, dvs. krystallinsk. den kan ikke overopphetes over temperaturen eller . Ved oppvarming blir visse stoffer (mesogener) til flytende krystallinske. tilstand (se). Hvis det er to eller flere tilstander på diagrammet til et enkomponentsystem, grenser disse feltene langs linjen med polymorfe transformasjoner. Krystallisk. stoffet kan overopphetes eller overkjøles under den polymorfe transformasjonstemperaturen. I dette tilfellet kan den krystallinske tilstanden til stoffet under vurdering være i feltet av en annen krystallinsk tilstand. modifikasjoner og er metastabil. Mens og takket være eksistensen av kritiske. punkter på en linje kan kontinuerlig konverteres til hverandre, spørsmålet om muligheten for kontinuerlig gjensidig transformasjon. krystallinsk tilstand og har ikke blitt endelig løst. For enkelte varer kan den kritiske verdien vurderes. parametere - trykk og temperatur, ved hvilken D H pl og D Vpl er lik null, dvs. krystallinsk tilstand og er termodynamisk umulig å skille. Men det blir virkelig sånn. ble ikke observert for noen arter (se). Et stoff kan overføres fra en krystallinsk tilstand til en forstyrret tilstand (amorf eller glassaktig), som ikke oppfyller minimumsfriheten. energi, ikke bare ved endring (, t-ry, komposisjon), men også ved påvirkning eller subtil. Kritisk partikkelstørrelse, hvor det ikke lenger gir mening å snakke om den krystallinske tilstanden, er omtrent 1 nm, dvs. av samme rekkefølge som størrelsen på enhetscellen. TIL Den krystallinske tilstanden skilles vanligvis fra andre varianter av fast tilstand (glassaktig, amorf) ved røntgendiffraksjonsmønstre av stoffet.
===
spansk litteratur for artikkelen "KRYSTALLINK STATE": Shaskolskaya M.P., Crystallography, M., 1976; Moderne krystallografi, red. B.K. Weinstein. T. I. M., 1979. P. I. Fedorov.

Side "KRYSTALLINK STATE" utarbeidet basert på materialer.

Faste stoffer, som kjent, er legemer av en krystallinsk struktur, mønstrene for arrangement av atomer der i stor grad bestemmer deres egenskaper. Derfor er det hensiktsmessig å innlede diskusjonen av spørsmål knyttet til reaksjoner i blandinger av faste stoffer med en kort oppsummering av moderne ideer om materiens krystallinske tilstand.

Partikler av et stoff i krystallinsk tilstand har en stabil posisjon og er ordnet på en ryddig måte, og danner et romlig krystallgitter. Strukturen til dette gitteret, som nå lett kan bestemmes ved røntgendiffraksjon, er i de fleste tilfeller nært knyttet til den kjemiske sammensetningen av stoffet.

Denne sammenhengen, som den berømte krystallografen Fedorov viste tilbake i 1890, kan også observeres i en noe mindre klar form i formen eller vanen til krystaller. Vanligvis, jo enklere den kjemiske sammensetningen av en kropp er, jo høyere er symmetrien til krystallene. 50 % av grunnstoffene og ca. 70 % av binære forbindelser danner for eksempel kubiske krystaller, 75-85 % av forbindelser med fire til fem atomer per molekyl danner sekskantede og ortorhombiske krystaller, og ca. 80 % av komplekse organiske forbindelser danner ortorhombiske og monokliniske krystaller. Alt dette kan forklares med det faktum at jo mer homogene komponentene i krystallgitteret er, desto mer ordnet kan de være plassert i rommet.

Et interessant mønster som karakteriserer forholdet mellom strukturen til en krystall og dens kjemiske sammensetning er også det faktum at stoffer relatert i struktur (for eksempel BaS04, PbS04, SrS04 eller CaCO3, MgCO3, ZnCO3, FeCO3, MnC03) krystalliserer i lignende krystallinsk skjemaer. Likheten mellom egenskapene til krystaller i den isomorfe serien av stoffer dannet på denne måten tilsvarer likheten i strukturen til deres krystallgitter.

Et viktig trekk ved den krystallinske tilstanden til et stoff er dets anisotropi, som består i forskjellen i de fysiske egenskapene til en kjemisk homogen krystall i dens forskjellige retninger.

niyah. Anisotropi kan observeres i de mekaniske, optiske, diffusjons-, termiske og elektriske egenskapene til krystallinske faste stoffer. Den manifesterer seg forresten i forskjellige krystallveksthastigheter i forskjellige retninger, i henhold til hvilke noen av ansiktene utvikler seg mer enn andre.

De strukturelle elementene som utgjør krystallen og samspillskreftene mellom dem kan være forskjellige. Følgelig skilles det mellom ioniske, molekylære, kovalente og metalliske gitter. I praksis er også gitter av ulike mellomtyper mye brukt. Forskning har fastslått at bindingen i gitteret til mange krystallinske forbindelser tilhører mellomformen og at naturen til de forskjellige bindingene i en forbindelse av tre eller flere kjemiske elementer ofte er forskjellig. Basert på arten av de rådende bindingskreftene, kalles de ioniske, kovalente, etc.

I et ionisk gitter, karakteristisk for de fleste salter og typisk for uorganiske forbindelser, er interaksjonskreftene mellom dets strukturelle elementer hovedsakelig elektrostatiske. Et slikt gitter dannes ved regelmessig veksling av motsatt ladede ioner (fig. 1), sammenkoblet av Coulomb-vekselkrefter.

Det er fire generelt aksepterte tilstander av materie: fast, flytende, gass og plasma. I tillegg ble den femte typen aggregativ tilstand av materie, oppdaget ved hjelp av Large Hadron Collider, notert i litteraturen.

Ved salg av forbruksvarer er det bare tre stater som er av praktisk interesse. Ethvert enkelt element eller kompleks substans kan eksistere sekvensielt eller samtidig i to eller flere av disse tilstandene: vann, is og vanndamp kan eksistere ved samme temperatur og trykk. Faste stoffer kan være krystallinske (ha en regelmessig repeterende molekylstruktur), slik som salt og metall; eller amorf, som harpiks eller glass. Molekylene til en væske beveger seg, men de er plassert nær hverandre, som i faste stoffer. I gasser er molekylene så langt fra hverandre at de beveger seg i relativt rette linjer til de kolliderer med veggene i beholderen.

Først av alt bør det igjen understrekes at gass, væske og fast stoff er aggregattilstander av stoffer, og i denne forstand er det ingen uoverkommelig forskjell mellom dem: ethvert stoff, avhengig av temperatur og trykk, kan være i hvilken som helst av aggregatet stater. Det er imidlertid betydelige forskjeller mellom gassformige, flytende og faste legemer.

Den vesentlige forskjellen mellom en gass, på den ene siden, og faste og flytende legemer, på den annen side, er at en gass opptar hele volumet av beholderen som leveres til den, mens en væske eller et fast stoff plassert i et kar kun opptar en veldig sikkert volum i den. Dette skyldes forskjellen i arten av termisk bevegelse i gasser og i faste og flytende legemer.

I faste stoffer kan atomer ordnes i rommet på to måter:

1) et ordnet arrangement av atomer, når atomer okkuperer veldefinerte steder i rommet. Slike stoffer kalles krystallinsk(Fig. 1.1, a).

Atomene oscillerer i forhold til deres gjennomsnittlige posisjon med en frekvens på omtrent 1013 Hz. Amplituden til disse oscillasjonene er proporsjonal med temperaturen;

2) et tilfeldig arrangement av atomer, når de ikke opptar en bestemt plass i forhold til hverandre. Slike kropper kalles amorf(Fig. 1.1, b).

Ris. 1.1.

Amorfe stoffer har de formelle egenskapene til faste stoffer, det vil si at de er i stand til å opprettholde et konstant volum og form. Imidlertid har de ikke et spesifikt smelte- eller krystalliseringspunkt.

På grunn av det ordnede arrangementet av atomer av et krystallinsk stoff i rommet, kan sentrene deres være forbundet med imaginære rette linjer. Settet med slike kryssende linjer representerer et romlig gitter, som kalles et krystallgitter. De ytre elektronbanene til atomene er i kontakt, så pakningstettheten til atomene i krystallgitteret er veldig høy.

Krystallinske faste stoffer bestå av krystallinske korn - krystallitter. I nabokorn roteres krystallgittene i forhold til hverandre i en viss vinkel.

I krystallitter observeres kort- og langdistanseordener. Dette betyr tilstedeværelsen av et ordnet arrangement og stabilitet som dets nærmeste naboer rundt et gitt atom (kort rekkefølge), og atomer lokalisert i betydelige avstander fra den opp til korngrensene (lang rekkefølge).

Metaller er krystallinske legemer, hvis atomer er ordnet i en geometrisk regelmessig rekkefølge, og danner krystaller, i motsetning til amorfe legemer (for eksempel harpiks), hvis atomer er i en uordnet tilstand.

Det skal bemerkes at det er en viss forskjell mellom konseptet "metall" som et kjemisk element og som et stoff. Kjemi deler alle grunnstoffer inn i metaller og ikke-metaller i henhold til deres oppførsel i kjemiske reaksjoner. Teorien om den metalliske tilstanden vurderer store ansamlinger av metallatomer som har karakteristiske metalliske egenskaper: plastisitet, høy termisk og elektrisk ledningsevne, metallisk glans. Disse egenskapene er karakteristiske for store grupper av atomer. Individuelle atomer har ikke slike egenskaper.

Atomer i et metall er i ionisert tilstand. Metallatomer, som gir fra seg noen av sine ytre valenselektroner, blir til positivt ladede ioner. Frie elektroner beveger seg kontinuerlig mellom dem og danner en mobil elektrongass.

Ved romtemperatur er alle metaller, unntatt kvikksølv, faste stoffer med en krystallinsk struktur. Krystaller er preget av et strengt definert arrangement i rommet av ionene som danner krystallgitteret.

Arrangert i metaller i en streng rekkefølge, danner atomer i planet et atomnettverk, og i rommet - et atomisk krystallgitter. Ulike metaller har forskjellige typer krystallgitter. De vanligste gitterne er kroppssentrerte kubiske, ansiktssentrerte kubiske og sekskantede tettpakkede.

Enhetscellene til slike krystallgitter er vist i fig. 1.2. Linjene i disse diagrammene er symbolske; i virkeligheten eksisterer ingen linjer, og atomene vibrerer nær likevektspunkter, dvs. gitternoder, med høy frekvens. I en celle i et kubisk kroppssentrert gitter er atomene plassert i kubens toppunkter og i midten av kuben; Et slikt gitter har krom, vanadium, wolfram, molybden etc. I en celle av et kubisk flatesentrert gitter er atomer plassert ved hjørnene og i midten av hver side av kuben; Aluminium, nikkel, kobber, bly osv. har et slikt gitter I en sekskantet gittercelle er atomene plassert i hjørnene til de sekskantede basene i prismet, i midten av disse basene og inne i prismet; Magnesium, titan, sink osv. har et slikt gitter I et ekte metall består krystallgitteret av et enormt antall celler.

Den krystallinske tilstanden er svært vanlig i naturen: de fleste faste stoffer (mineraler, metaller, plantefibre, proteiner, sot, gummi osv.) er krystaller. Imidlertid har ikke alle disse legemene de samme klart uttrykte krystallinske egenskapene som er diskutert tidligere. I denne forbindelse er kropper delt inn i to grupper: enkeltkrystaller og polykrystaller.

Monokrystall- en kropp der alle partiklene passer inn i ett felles romlig gitter. Enkeltkrystallen er anisotropisk. De fleste mineraler er enkeltkrystaller.

Polykrystall- en kropp som består av mange små enkeltkrystaller, tilfeldig plassert i forhold til hverandre. Derfor er polykrystaller isotrope, dvs.

Ris. 1.2. De viktigste typene metallkrystallgitter: EN- kubikk (1 atom per celle); b - kroppssentrert kubikk (2 atomer per celle);

V- ansiktssentrert kubikk (4 atomer per celle); G- sekskantet tettpakket (6 atomer per celle)

gi de samme fysiske egenskapene i alle retninger. Metaller er eksempler på polykrystaller. Imidlertid kan et metall også oppnås i form av en enkelt krystall hvis smelten sakte avkjøles ved først å innføre en krystall av dette metallet (det såkalte frøet). En enkeltkrystall av metall vil vokse rundt dette embryoet.

Avhengig av hvilke partikler krystallgitteret er dannet av, er det fire hovedgrupper av gitter: ioniske, atomære, molekylære og metalliske.

Ionisk gitter dannet av motsatt ladede ioner holdt på gittersteder av elektriske krefter. De aller fleste krystaller har et ionisk gitter.

Atomgitter dannet av nøytrale atomer holdt på gittersteder av kjemiske (valens) bindinger: naboatomer deler eksterne (valens) elektroner. For eksempel har grafitt et atomgitter.

Molekylært gitter dannet av polare (dipol) molekyler holdt på gittersteder også av elektriske krefter. For polare molekyler er imidlertid effekten av disse kreftene svakere enn for ioner. Derfor blir stoffer med et molekylært gitter relativt lett deformert. De fleste organiske forbindelser (cellulose, gummi, parafin, etc.) har et molekylært krystallgitter.

Metallrist dannet av positive metallioner omgitt av frie elektroner. Disse elektronene binder ionene i metallgitteret sammen. Dette gitteret er karakteristisk for metaller.

Moderne fysikk anser krystallinske legemer for å være faste legemer. Væsker, som allerede nevnt, er preget av et tilfeldig arrangement av partikler, derfor er væsker isotrope. Noen væsker kan underkjøles sterkt uten å bli faste (krystallinske). Viskositeten til slike væsker er imidlertid så enorm at de praktisk talt mister flytbarheten og beholder formen, som faste stoffer. Slike kropper kalles amorfe. Amorfe legemer inkluderer for eksempel glass, harpiks - kolofonium osv. Det er klart at amorfe legemer er isotrope. Man bør imidlertid huske på at amorfe legemer over lang tid kan forvandles til en krystallinsk tilstand. I glass, for eksempel, vises krystaller over tid: det begynner å bli grumsete og blir til en polykrystallinsk kropp.

Amorf tilstand- en fast kondensert tilstand av materie, preget av isotropi av fysiske egenskaper på grunn av uordnet arrangement av atomer og molekyler. I tillegg til isotropien av egenskaper (mekanisk, termisk, elektrisk, optisk, etc.), er den amorfe tilstanden til et stoff preget av tilstedeværelsen av et temperaturområde der det amorfe stoffet forvandles til en flytende tilstand med økende temperatur. Denne prosessen skjer gradvis: ved oppvarming, amorfe stoffer, i motsetning til krystallinske, mykner først, begynner deretter å spre seg og blir til slutt flytende, dvs. amorfe stoffer smelter over et bredt temperaturområde.

Isotropi av egenskaper er også karakteristisk for den polykrystallinske tilstanden, men polykrystaller har et strengt definert smeltepunkt, som gjør det mulig å skille den polykrystallinske tilstanden fra den amorfe.

I amorfe stoffer, i motsetning til krystallinske, er det ingen lang rekkefølge i arrangementet av partikler av stoffet, men det er kort rekkefølge, observert i avstander som står i forhold til partikkelstørrelsene. Derfor danner ikke amorfe stoffer en vanlig geometrisk struktur, som representerer strukturer av uordnede molekyler.

Den strukturelle forskjellen mellom en amorf substans og en krystallinsk blir oppdaget ved hjelp av røntgendiffraksjonsmønstre. Monokromatiske røntgenstråler, spredt av krystaller, danner et diffraksjonsmønster i form av distinkte linjer eller flekker. Dette er ikke typisk for den amorfe tilstanden.

I motsetning til den krystallinske tilstanden, er den amorfe tilstanden til et stoff ikke likevekt. Det oppstår som et resultat av kinetiske faktorer og er fra et strukturelt synspunkt ekvivalent med flytende tilstand: et amorft stoff er en underkjølt væske med svært høy viskositet. Vanligvis dannes den amorfe tilstanden under rask avkjøling av smelten, når stoffet ikke har tid til å krystallisere. Denne prosessen er typisk for produksjon av glass, så den amorfe tilstanden kalles ofte den glassaktige tilstanden. Men oftere enn ikke er selv den raskeste avkjølingen ikke rask nok til å forhindre krystalldannelse. Som et resultat kan de fleste stoffer ikke oppnås i amorf tilstand.

Den spontane prosessen med å restrukturere et amorft stoff til en krystallinsk likevektsstruktur på grunn av termiske diffusjonsforskyvninger av atomer er praktisk talt uendelig. Men noen ganger kan slike prosesser utføres ganske enkelt. For eksempel, etter eksponering for en viss temperatur, "avglasser" amorft glass, dvs. små krystaller vises i det og glasset blir uklart.

I naturen er den amorfe tilstanden mindre vanlig enn den krystallinske tilstanden. Den inneholder: opal, obsidian, rav, naturlig harpiks, bitumen. I amorf tilstand kan ikke bare stoffer som består av individuelle atomer og vanlige molekyler, som uorganiske glass og væsker (lavmolekylære forbindelser), men også stoffer som består av langkjedede makromolekyler - høymolekylære forbindelser, eller polymerer, finnes. De fysiske egenskapene til amorfe stoffer er svært forskjellige fra egenskapene til krystallinske stoffer, på grunn av hvilke amorfe stoffer har funnet bred anvendelse i industrien.

Polymerer er utbredt - organiske amorfe stoffer, hvorav individuelle molekyler, takket være kjemiske (valens)bindinger, er forbundet med hverandre (polymerisert) til lange kjeder, som i noen tilfeller består av mange tusen individuelle molekyler. Typiske polymerer er plast. En svært verdifull egenskap ved polymerer er deres høye elastisitet og styrke. Noen polymerer tåler for eksempel en elastisk strekk på 2-5 ganger sin opprinnelige lengde. Disse egenskapene til polymeren forklares av det faktum at lange molekylære kjeder kan, når de er deformert, krølle seg til tette kuler eller omvendt strekke seg til rette linjer. For tiden er polymerer med spesifiserte egenskaper (lette, sterke, elastiske, kjemisk motstandsdyktige, elektrisk isolerende, varmebestandige, etc.) laget av naturlige og kunstige organiske forbindelser.

På grunn av sin maksimale rekkefølge er den krystallinske tilstanden preget av minimal indre energi og er en termodynamisk likevektstilstand under gitte parametere - trykk, temperatur, sammensetning (i tilfellet solide løsninger) osv. Strengt tatt kan man egentlig ikke oppnå en fullstendig ordnet krystallinsk tilstand, en tilnærming til den oppstår når temperaturen har en tendens til 0 K (den såkalte ideelle krystallen). Virkelige kropper i krystallinsk tilstand inneholder alltid en viss mengde defekter, bryter både kort- og langdistanseorden. Dette gjelder spesielt i faste løsninger, der individuelle partikler og deres grupper statistisk sett inntar forskjellige posisjoner i rommet.

På grunn av den tredimensjonale periodisiteten til atomstrukturen, er hovedtrekkene homogenitet av egenskaper og symmetri, som spesielt kommer til uttrykk i det faktum at under visse dannelsesforhold tar krystaller form av polyedre (se vekst). Noen egenskaper på og nær overflaten av krystallen er vesentlig forskjellige fra egenskapene inne i krystallen, spesielt på grunn av symmetribrudd. Sammensetningen og følgelig egenskapene endres gjennom hele volumet av krystallet på grunn av den uunngåelige endringen i sammensetningen av mediet når krystallen vokser. Således refererer homogeniteten til egenskaper, så vel som tilstedeværelsen av lang rekkefølge, til egenskapene til den "ideelle" krystallinske tilstanden

De fleste legemer i krystallinsk tilstand er polykrystallinske og representerer sammenvekster av et stort antall små krystallitter (korn) - områder i størrelsesorden 10 -1 -10 -3 mm i størrelse, uregelmessig i form og forskjellig orientert. Kornene er separert fra hverandre av interkrystallinske lag hvor rekkefølgen på partiklene er forstyrret. Konsentrasjon av urenheter forekommer også i de interkrystallinske lagene under krystallisering. På grunn av den tilfeldige orienteringen av kornene, kan det polykrystallinske legemet som helhet (et volum som inneholder ganske mye korn) være isotropt, for eksempel oppnådd med krystallinsk sedimentering. . Men vanligvis i prosessen og spesielt i plast, vises en tekstur - fordeler, orienteringen av krystallkorn i en bestemt retning, noe som fører til anisotropi av egenskaper.

På grunn av den krystallinske tilstanden kan et enkeltkomponentsystem reagere på flere felt som ligger i området med relativt lave temperaturer og forhøyede. Hvis det bare er ett felt i den krystallinske tilstanden og stoffet ikke dekomponerer kjemisk med økende temperatur, grenser feltet for den krystallinske tilstanden til gassfeltene langs linjene for smelting og sublimering - henholdsvis kondensasjon og væske og gass (damp) kan være i en metastabil (superkjølt) tilstand i et felt er det en krystallinsk tilstand, mens en krystallinsk tilstand ikke kan være i et felt eller damp, det vil si at et krystallinsk stoff ikke kan overopphetes over smelte- eller sublimeringspunktet. Noen (mesogener) forvandles til en flytende krystallinsk tilstand når de varmes opp (se. Flytende krystaller). Hvis det er to eller flere felt i den krystallinske tilstanden på diagrammet til et enkomponentsystem, grenser disse feltene langs linjen med polymorfe transformasjoner. Det krystallinske stoffet kan overopphetes eller underkjøles under temperaturen til den polymorfe transformasjonen. I dette tilfellet kan den krystallinske tilstanden som vurderes være innen andre krystallinske modifikasjoner og er metastabil.

Mens væske og damp, på grunn av eksistensen av et kritisk punkt på fordampningslinjen, kontinuerlig kan omdannes til hverandre, er spørsmålet om muligheten for kontinuerlig gjensidig transformasjon av den krystallinske tilstanden ikke endelig løst. For noen stoffer er det mulig å estimere de kritiske parametrene - trykk og temperatur der DH pl og DV pl er lik null, dvs. den krystallinske tilstanden og væsken er termodynamisk umulig å skille. Men i virkeligheten ble ikke en slik transformasjon observert for noen av dem (se. Kritisk tilstand).

Et stoff kan overføres fra en krystallinsk tilstand til en forstyrret tilstand (amorf eller glassaktig), som ikke oppfyller minimumskravet for fri energi, ikke bare ved å endre tilstandsparametre (trykk, temperatur, sammensetning), men også ved eksponering for ioniserende stråling eller finsliping. Den kritiske partikkelstørrelsen, hvor det ikke lenger gir mening å snakke om den krystallinske tilstanden, er omtrent 1 nm, dvs. av samme rekkefølge som størrelsen på enhetscellen.