13. Кристаллическое, жидкое и аморфное состояние веществ.

Твердое тело — это одно из четырех агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия.

Твердые тела могут существовать в двух существенно различных состояниях, отличающихся своим внутренним строением и, соответственно, свойствами. Это кристаллическое и аморфное состояние твердых тел.

Кристаллические твердые тела — это такие тела, атомы и молекулы которых расположены в определенном порядке, и этот порядок сохраняется на достаточно большом расстоянии. Иными словами, кристаллы характеризуются пространственной периодичностью в расположении равновесных положений атомов.

Пространственное периодическое расположение атомов или ионов в кристалле называют кристаллической решеткой. Точки кристаллической решетки, в которых расположены атомы или ионы, называют узлами кристаллической решетки. Примерами веществ в кристаллическом состоянии могут служить соль, сахарный песок, сода и др.

Кристаллические тела бывают монокристаллами и поликристаллами. Монокристалл обладает единой кристаллической решеткой во всем объеме. Монокристаллы обладают свойством анизотропии.

Аморфные твердые тела — тела, у которых отсутствует порядок расположения атомов и молекул по всему объему этого вещества.

В отличие от кристаллических веществ, аморфные вещества изотропны. Это значит, что свойства одинаковы по всем направлениям. В этом состоянии невозможно обнаружить даже малые области, в которых наблюдалась бы зависимость физических свойств от направления. Переход из аморфного состояния в жидкое происходит постепенно, отсутствует определенная температура плавления. Аморфные тела не обладают упругостью, они пластичны. В аморфном состоянии находятся различные вещества: стекла, смолы, пластмассы.

Аморфное состояние — неустойчивое состояние твердых тел. Будучи предоставленными сами себе, они стремятся со временем перейти в кристаллическую форму, хотя этот процесс может занимать годы и даже десятилетия.

Взаимодействия между частицами вещества в жидком состоянии достаточно сильны, чтобы препятствовать беспорядочному перемещению частиц, но все же недостаточны для прекращения их перемещения друг относительно друга. Поэтому, подобно твердому телу, жидкость обладает определенной структурой. По структуре жидкое состояние является промежуточным между твердым состоянием со строго определенной периодической структурой во всем кристалле и газом, в котором какая-либо структура полностью отсутствует. Для жидкости характерно наличие определенного объема и отсутствие определенной формы.

Первое обстоятельство сближает жидкости с твердыми телами, второе – с газами. У жидкости вблизи температуры замерзания упорядоченность внутренней структуры становится более четко выраженной, наоборот, по мере приближения к температуре кипения усиливается беспорядок во взаимном расположении частиц.

Структура и физические свойства жидкостей зависят от химической индивидуальности образующих её частиц и от характера и интенсивности сил, действующих между ними. Для полярных молекул большую роль играют ориентационные взаимодействия и водородные связи. У неполярных – дисперсионные взаимодействия.

Рассмотрим некоторые свойства жидкостей. Они имеют определенную форму и объем, плотность жидкости намного больше, чем плотность газа. В общем случае плотность жидкости подобна плотности твердых тел. Сжимаемость жидкости очень невелика, поскольку между частицами жидкости остается очень мало свободного пространства.

Кроме этих свойств, жидкостям ещё присущи текучесть и вязкость, поверхностное натяжение и диффузия.