Все вещества состоят из бессчетного количества более мелких образований. Их мы знаем под названием молекулы. Молекулы также имеют свое внутреннее строение. В них преобладают атомы. Все молекулы и атомы выстраиваются в своеобразную связь, систему. Из ее характерных черт и внешнего вида можно сделать вывод, к какому типу относится то или иное вещество. Все молекулы способны взаимодействовать между собой при помощи сил притяжения и отталкивания.
Виды твердых тел
Твердые тела обычно делят на две большие категории по взаимному расположению атомных частиц:
- аморфные твердые тела;
- кристаллические твердые тела.
В кристаллических твердых телах молекулы и атомы выстраиваются в характерные кристаллические решетки. Они расположены в правильном порядке и соответствуют строгим параметрам геометрических форм. При этом связи между мельчайшими частицами очень прочные. Поэтому такие материалы часто используют в качестве строительных материалов, а также основой для создания высокоточной техники или обрабатывающего оборудования на различных промышленных предприятиях.
Аморфные тела представляют собой более разрозненный механизм внутреннего строения атомов и молекул. Они беспорядочно расположены и могут без труда переходить из одного агрегатного состояния в другое. Также такие тела называют стеклообразными.
Различия в строении твердых тел
Кристаллические решетки представляют собой каркас кристаллических твердых тел. Атомы и молекулы занимают в пространстве правильное и повторяющиеся положение. Связи между элементарными частицами становятся полностью уравновешенными, так как они стремятся даже при переходе из жидкого состояния в твердое занять такое положение относительно друг друга, которое гарантировало бы им равновесие на максимальном уровне.
Сам процесс кристаллизации не может проходить мгновенным образом. Это требует определенного времени. Иногда при совершении опытов над расплавленным кварцем такой процесс может сдвигаться в ту или иную сторону. При затвердевании вещества не происходит кристаллизации. При этом сохраняется хаотическое расположение атомов. В этом случае, мы будем иметь дело с кварцевым стеклом, которое имеет все признаки аморфного твердого тела.
Рисунок 1. Виды твердых тел. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Многочисленные различия в кристаллическом строении могут присутствовать у некоторых твердых тел. Аморфные вещества обладают нерастраченной энергией кристаллизации на внутреннем уровне. Они более активны на химическом уровне, чем их кристаллические собратья.
Аморфное или стеклообразное строение атомов имеют многие горные породы. Они активно могут применяться в качестве определенных минеральных добавок в производственном процессе. Также эти вещества входят в состав добавок при производстве цемента.
Существует и другое резкое отличие кристаллических тел от аморфных. Первые твердые тела при изменении температурного режима в сторону увеличения начинают плавиться. Многие аморфные тела при высоких значениях температуры проходят процесс размягчения и со временем превращаются в жидкость.
Однако аморфные тела имеют ряд отрицательных свойств по сравнению с кристаллическими. Они имеют довольно низкий порог прочности. В этом случае приходится проводить дополнительные мероприятия по кристаллизации стекол для получения более прочных стеклокристаллических материалов.
Кристаллические материалы идентичного состава также могут иметь различные свойства. Для этого необходимо провести кристаллизацию в различных кристаллических формах. Ярким примером такой ситуации выступают вещества из группы углеродных. У атомов алмазов существует очень плотная и мощная система кристаллической решетки. Ее также называют тетраэдрической решеткой. Графит имеет иное строение атомов. Они располагаются слоями, а расстояние между частицами гораздо больше, чем в алмазах. Подобное строение графита придает материалу принципиально иные характерные признаки: он мягкий и может расслаиваться.
Свойства материала изменяются под воздействием определенных внешних сил или факторов. Кристаллическая решетка изменяется путем термической обработки. Такой способ активно применяют при отпуске или закалке металлов.
Виды строения материалов
Иногда свойства материала меняются из-за своей макроструктуры и микроструктуры.
Строение материала, которое можно увидеть только под микроскопом, представляет собой микроструктуру. Если строение материала возможно увидеть невооруженным глазом или при незначительном использовании увеличительной оптики ее называют макроструктурой.
Многие материалы способны иметь в своем составе воздушные области и элементы, кроме самого твердого вещества. Такие включения в строении веществ называют порами. Они могут иметь различные размеры от нескольких долей миллиметра до одного сантиметра. Характер, размер, количество и качество пор определяет те или иные свойства всего твердого тела. На свойства материала влияет форма и размер частиц твердого тела.
В зависимости от размера, строения и форм частиц выделяют:
- зернистые материалы;
- слоистые материалы;
- волокнистые материалы.
Зернистые материалы состоят из отдельных зерен, которые не связаны в одно целое или имеют союз строения (конгломерат). Они бывают рыхлыми, но обладают своими характерными признаками. Конгломератное строение в природных условиях имеет гранит. Он состоит из ряда зерен различных минералов. Все они прочно связаны между собой в единый материал.
В искусственных условиях также можно создать конгломератный зернистый материал. В качестве примера можно привести строительный раствор. В нем зерна песка надежно соединяется с цементным камнем.
Слоистые и волокнистые материалы представляют собой тела, где волокна могут располагаться на параллельных уровнях. В различных направлениях расположения они обладают разными свойствами. Подобные материалы также называют анизотропными. Анизотропный материал волокнистого типа можно представить в виде древесины. При набухании слоев древесины поперек волокон ее объем увеличивается в десятки раз. Также различается прочность древесины по разным направлениям.
