Festkörper: Eigenschaften, Struktur, Dichte und Beispiele

Fest auf solche Stoffe, die zur Bildung des Körpers sind und ein Volumen bezeichnet.Aus Flüssigkeiten und Gasen, sie durch ihre Form unterscheiden.Die Feststoffe unter Beibehaltung der Form des Körpers aufgrund der Tatsache, daß ihre Teilchen sind frei beweglich.Sie unterscheiden sich in ihrer Dichte, Plastizität, elektrische Leitfähigkeit und Farbe.Sie haben auch andere Eigenschaften.Beispielsweise werden die meisten dieser Stoffe während der Erwärmung geschmolzen wird, Erfassen des flüssigen Aggregatzustand.Einige von ihnen in der Heizungs sofort in Gas (sublime) transformiert.Es gibt aber auch solche, die auf andere Stoffe zu zersetzen.

Typen Fest

Alle Feststoffe wurden in zwei Gruppen eingeteilt.

1. amorph, bei denen die einzelnen Teilchen sind chaotisch.Mit anderen Worten, sie nicht zu löschen (bestimmt) Struktur.Die Feststoffe in der Lage sind, in einer bestimmten vorgegebenen Temperaturintervalls schmilzt.Die häufigste von diesen schließen Glas und Harz.
2. Kristall, die wiederum in 4 Typen unterteilt: Atom-, Molekül-, ionische, metallic.Die Partikel sind nur in einem bestimmten Muster, nämlich die Gitterpunkte befinden.Seine Geometrie in verschiedenen Substanzen können sehr stark variieren.

kristalline feste amorphe Vorrang vor in Zahlen.

Arten von kristallinen Feststoffen

In fast allen Feststoffen haben eine kristalline Struktur.Sie unterscheiden sich in ihrer Struktur.In ihrer kristallinen Gitterplätzen enthalten verschiedene Partikel und Chemikalien.Es ist in Übereinstimmung mit ihnen, und sie ihren Namen erhielt.Jeder Typ hat eine charakteristische Eigenschaft:

• In atomare Kristallgitter der festen Partikel werden durch eine kovalente Bindung verbunden.Es ist bekannt für seine Haltbarkeit.Aus diesem Grund haben solche Stoffe mit hohem Schmelzpunkt und Siedepunkt.Diese Art umfasst Quarz und Diamant.
• In Molekülgitter Bindung zwischen den Teilchen wird durch ihre Schwäche gekennzeichnet.Substanzen dieses Typs sind durch einfache siedet und Schmelzen aus.Sie unterscheiden sich durch die Volatilität haben einen bestimmten Geruch.Solche Feststoffe umfassen Eis Zucker.Bewegung der Moleküle im Festkörper dieser Art sind durch ihre Aktivität gekennzeichnet.
• Die ionische Kristallgitterplätzen alternativen entsprechenden Partikel, positiv und negativ geladene.Sie werden durch elektrostatische Anziehung gehalten wird.Diese Art von Gitter existiert in Alkalien, Salze, basische Oxide.Viele derartige Substanzen sind wasserlöslich.Durch eine ganz starke Bindung zwischen den Ionen sind feuerfesten.Fast alle von ihnen haben keinen Geruch, weil sie von Nicht-Volatilität gekennzeichnet.Stoffe mit Ionengitter nicht in der Lage, Strom zu leiten, weil ihre Zusammensetzung keine freien Elektronen.Ein typisches Beispiel einer ionischen Feststoff - Salz.Eine solche Kristallgitter gibt es spröde.Dies ist aufgrund der Tatsache, dass für jeden dieser Versatz kann Abstoßungskräfte Ionen verursachen.
• Die metallischen Kristallgitterplätze vorhanden sind, nur Ionen Chemikalien positiv geladen.Zwischen ihnen gibt es freie Elektronen durch die ein großer Pass thermischer und elektrischer Energie.Deshalb ist jegliche verschiedene Metalle wie Funktion, wie Leitfähigkeit.

Allgemeine Konzepte der festen

Feststoffen und Substanzen - es ist fast das gleiche.Diese Begriffe auf eine der vier Aggregatzustände bezeichnet.Feststoffe eine stabile Form und Charakter der thermischen Bewegung der Atome.Letztere machen kleine Schwingungen in der Nähe der Gleichgewichtslagen.Abschnitt der Wissenschaft, die die Zusammensetzung und innere Struktur untersucht, eine so genannte Festkörperphysik.Es gibt noch andere wichtige Bereiche des Wissens in solcher Substanzen beteiligt.Die Änderung der Form unter den externen Maßnahmen und Bewegung mit dem Namen der Festkörpermechanik.

Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von Festkörpern, haben sie in verschiedenen technischen Geräten, erstellt von Menschen verwendet.Liegen häufig auf ihre anwendungstechnischen Eigenschaften, wie Härte, Volumen, Masse, Elastizität, Plastizität und Sprödigkeit.Moderne Wissenschaft verwendet werden können, und andere Qualität der Feststoffe, die nur im Labor festgestellt werden kann.

Welche Kristalle

Kristalle - eine in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet Teilchen fester Körper.Jede Chemikalie hat seine eigene Struktur.Dessen Atome einen dreidimensionalen periodischen Stapel genannten Gitter.Die Feststoffe haben unterschiedliche Symmetriestruktur.Der kristalline Zustand des Festkörpers als resistent, weil es eine minimale Menge an potentieller Energie hat.

wiegende Mehrheit von festen Materialien (natürlicher) aus einer Vielzahl von willkürlich orientierten einzelnen Körnern (Kristallite).Derartige Substanzen sind polykristalline bezeichnet.Dazu gehören technische Legierungen und Metalle, sowie eine Menge von Felsen.Monokristalline genannte natürliche oder synthetische Kristalle.

meisten dieser Feststoffe aus der flüssigen Phase, die von Schmelze oder Lösung dargestellt wird.Manchmal werden sie von einem gasförmigen Zustand abgeleitet.Dieser Vorgang wird als Kristallisations bekannt.Dank der wissenschaftlichen und technischen Fortschritt Anbauverfahren (Synthese) von verschiedenen im Handel erhalten Substanzen.Die meisten der Kristalle hat eine natürliche Form in Form von regulären Polyeder.Ihre Größe sehr unterschiedlich.So kann natürlichem Quarz (Bergkristall) bis zu hundert Kilogramm, und Diamanten wiegen - bis zu mehreren Gramm.

In amorphe Feststoffe, sind Atome in ständiger Fluktuation rund zufällig gelegten Punkten.Sie retteten eine Nahordnung, aber keine Langstrecken.Dies ist, weil ihre Moleküle werden in einem Abstand, ihrer Größe verglichen werden angeordnet.Die häufigste in unserem Leben Beispiel eines solchen festen glasartigen Zustand.Amorphe Materialien sind oft als eine unendliche Flüssigkeit mit Viskosität behandelt.Zeitkristallisations ist manchmal so groß, dass nicht manifestiert hat.Es

obigen Eigenschaften dieser Stoffe machen sie einzigartig.Amorphe Feststoffe gelten als instabil zu sein, wie die Zeit können in den kristallinen Zustand zu gehen.

Moleküle und Atome, die solide zu machen, mit einer hohen Dichte gepackt.Sie praktisch behalten ihre relative Position in Bezug auf andere Teilchen sind und durch zwischenmolekulare Wechselwirkungen statt.Der Abstand zwischen den Molekülen des Feststoffs in den verschiedenen Bereichen der Kristallgitterparameter Namen.Die Struktur der Materie und ihrer Symmetrie definieren eine Reihe von Eigenschaften, wie zum Beispiel E-Zone, Spaltung und Optik.Als feste ausreichend großen Kraft ausgesetzt wird, können diese Eigenschaften mehr oder weniger verletzt ist.In diesem soliden gibt in bleibende Verformung.

Atome schwingen Feststoffe, die durch den Besitz von Wärmeenergie.Da sie vernachlässigbar sind, können sie nur unter Laborbedingungen beobachtet werden.Die molekulare Struktur von festen großen Einfluss auf seine Eigenschaften.

Untersuchung von Feststoffen

Merkmale, Eigenschaften dieser Materialien, deren Qualität und Bewegung von Teilchen werden von verschiedenen Unterabschnitten für Festkörperphysik untersucht.

verwendet für die Studie: Radio-Spektroskopie, Strukturanalyse mit Röntgenstrahlen und andere Verfahren.So studieren die mechanischen, physikalischen und thermischen Eigenschaften von Festkörpern.Härte, Widerstandsfähigkeit gegen Stress, Zugfestigkeit, Phasenumwandlungen Studium der Materialwissenschaft.Weitgehend überlappt mit der Physik von Feststoffen.Es ist ein weiterer wichtiger modernen Wissenschaft.Eine Studie über bestehende und Synthese neuer Substanzen statt Festkörperchemie.

Eigenschaften Feststoffe

Natur der Bewegung der äußeren Elektronen der Atome festen bestimmt viele seiner Eigenschaften wie elektrische.Es gibt 5 Klassen solcher Einrichtungen.

• Ion, dessen Hauptmerkmal die Kraft der elektrostatischen Anziehung, sie werden nach der Art der Atome eingestellt.Seine Eigenschaften: Reflexion und Absorption von Licht im Infrarotbereich.Bei niedriger Temperatur ionische Bindung wird durch niedrige Leitfähigkeit aus.Ein Beispiel für eine solche Substanz ist ein Natriumsalz von Chlorwasserstoffsäure (NaCl).
• Kovalente geführt durch einen Elektronenpaar, das an beiden Atomen angehört.Eine solche Kommunikation ist unterteilt in: Einzel (einfach), Doppel- und Dreibettzimmer.Diese Namen zeigen das Vorhandensein von Elektronenpaaren (1, 2, 3).Doppel- und Dreifachbindungen sind Vielfache bezeichnet.Es ist eine weitere Unterteilung der Gruppe.So in Abhängigkeit von der Elektronendichteverteilung wird isoliert polare und unpolare Bindung.Die erste wird durch verschiedene Atome gebildet wird, und die zweite - gleich.Solche Festkörper, von denen Beispiele sind - ein Diamant (C) und Silizium (Si), gekennzeichnet durch seine Dichte.Die meisten festen Kristallen beziehen sich speziell auf die kovalente Bindung.
• Metall durch die Kombination der Valenzelektronen der Atome gebildet.Als Ergebnis gibt es eine gesamte Elektronenwolke, die unter dem Einfluss einer elektrischen Spannung bewegt.Die Metall-Bindung ist, wenn die Bindungsatome lang ausgebildet.Dass sie in der Lage sind, Elektronen zu spenden.Viele Metalle und deren Komplexverbindungen der Anleihe gebildeten festen Zustand der Materie.Beispiele: Natrium, Barium, Aluminium, Kupfer, Gold.Aufgrund der nichtmetallischen Verbindungen sind die folgenden: AlCr2, Ca2Cu, Cu5Zn8.Stoffe mit einer Metall-Bindung (Metalle) sind vielfältig in ihren physikalischen Eigenschaften.Sie können Flüssigkeit (Hg), mild (Na, K) (W, Nb) zu sein, sehr hart.
• Molecular auftritt in den Kristallen, die durch einzelne Moleküle der Substanz gebildet werden.Es Zwischenräume zwischen Molekülen mit Null Elektronendichte aufweist.Die Kräfte, die die Atome in solchen Kristallen binden, sind beträchtlich.Bei den gleichen Moleküle sind miteinander nur schwache intermolekulare Anziehung angezogen.Deshalb ist die Verbindung zwischen ihnen wird durch Erhitzen leicht zerstört.Die Verbindungen zwischen den Atomen kollabieren viel schwieriger.Die Molekülbindung wird in Ausrichtung, Dispersions- und Induktions unterteilt.Ein Beispiel für eine solche Substanz ein Feststoff ist Methan.
• Wasserstoff, der zwischen den positiv polarisierten Atome des Moleküls oder eines Teils davon und negativ polarisierten kleinste Teilchen eines Moleküls oder des anderen Teils auftritt.Diese Beziehungen zurückzuführen Eis werden.

Eigenschaften von Festkörpern

Was wissen wir heute?Wissenschaftler haben die Eigenschaften des festen Zustand der Materie.Wenn sie Temperaturänderungen ausgesetzt sind, und es ist.Der Übergang der Körperflüssigkeit genannt Schmelzen.Die Umwandlung des festen in den gasförmigen Zustand wird Sublimation.Durch Absenken der Temperatur der Kristallisation des Feststoffs.Einige Substanzen unter dem Einfluss des Kalt in die amorphe Phase überführt.Dieser Prozess wird die Verglasung Wissenschaftlern genannt.

In Phasenübergänge verändern die innere Struktur von Festkörpern.Der größte Auftrag er die Temperatur erfasst wird abgesenkt.Bei Atmosphärendruck und einer Temperatur T & gt;0 von irgendeiner Substanz in der Natur vorhandenen, zu verfestigen.Nur Helium, das für die Kristallisation Druck von 24 atm notwendig ist, ist eine Ausnahme von dieser Regel.

festen Zustand gibt es eine unterschiedliche physikalische Eigenschaften.Sie beschreiben die spezifischen Verhalten der Körper unter dem Einfluss von bestimmten Feldern und Kräften.Diese Eigenschaften sind in Gruppen unterteilt.Es gibt 3 Möglichkeiten, um Einfluss auf die entsprechenden 3 Arten von Energie (mechanische, thermische, elektromagnetische).Dementsprechend gibt es 3 Gruppen von ihnen die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern:

• mechanischen Eigenschaften mit der Belastung und Beanspruchung von Körpern verbunden.Diese Kriterien werden in Feststoffe elastisch, rheologische, Kraft und Technik aufgeteilt.Im Ruhezustand ein Körper seine Form beibehält, aber es kann unter dem Einfluß einer externen Kraft zu variieren.Gleichzeitig kann sie plastische Verformung (ersten Auftritt wird nicht zurückerstattet), elastische (kehrt in die ursprüngliche Form) oder destruktiv (wenn ein bestimmter Schwellenwert zerfällt / Störung) sein.Bewerten Sie diese Bemühungen zu beschreiben Elastizitätsmodule.Solide nicht nur widersteht Druck, Zug, aber auch verschiebt, Torsion und Biegung.Die Stärke eines festen Körpers ist sein Eigentum nennt, um Zerstörung zu widerstehen.
• Thermal manifestiert unter dem Einfluss von thermischen Feldern.Eine der wichtigsten Eigenschaften - der Schmelztemperatur, bei der der Körper in einem flüssigen Zustand übergeht.Es wird in kristalliner Feststoffe beobachtet.Amorphe Substanzen eine latente Schmelzwärme, wie sie den Übergang in den flüssigen Zustand, wenn die Temperatur steigt allmählich an.Bei Erreichen einer bestimmten Wärme amorphen Körper verliert seine Elastizität und wird Plastizität.Dieser Zustand bedeutet Erreichung ihrer Glasübergangstemperatur.Beim Erhitzen wird die Verformung des festen Körpers.Darüber hinaus ist es häufig ausdehnt.Quantitativ, wird dieser Zustand durch einen bestimmten Faktor ist.Körpertemperatur wirkt sich auf die mechanischen Eigenschaften, wie Fließfähigkeit, Flexibilität, Härte und Haltbarkeit.
• Elektromagnetische unter Einwirkung von festen Mikropartikeln und den Fluss von elektromagnetischen Wellen mit hoher Steifigkeit verbunden.Dazu gehören Bewährung und Strahlungseigenschaften.

Bandstruktur

Feststoffe eingestuft und die so genannte Bandstruktur.Zum Beispiel gehören zu unterscheiden:

• Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone der Leitungs- und Valenzband lappen.So können die Elektronen zwischen ihnen zu bewegen, wodurch die kleinste Energie.Für Leiter sind alle Metalle.Bei der Bewerbung für einen solchen Körper, um eine Potentialdifferenz erzeugte Strom (dank der freien Bewegung von Elektronen zwischen den Punkten mit der niedrigsten und mit hohem Potential).
• Dielektrika Bereiche, die nicht überlappen.Der Abstand zwischen ihnen größer als 4 eV.Um Elektronen aus dem Valenzband zone der anhalt tragen mehr Energie benötigen.Aufgrund solcher Eigenschaften Dielektrika praktisch nicht leitend.
• Halbleiter, gekennzeichnet durch die Abwesenheit des Leitungs- und Valenzband.Der Abstand zwischen ihnen kleiner als 4 eV.Um Elektronen aus dem Valenzband Zone, um den laufenden Bedarf weniger Energie als Dielektrika übertragen.Pure (un- und eigenen) Halbleiter schlecht Strom geleitet wird.

Bewegung der Moleküle im Festkörper, bestimmen ihre elektromagnetischen Eigenschaften.

Weitere Immobilien

Solids unterteilt sind und ihre magnetischen Eigenschaften.Es gibt drei Gruppen:

• diamagnetische Materialien, deren Eigenschaften abhängen wenig auf die Temperatur oder den Aggregatzustand.
• para resultierende Ausrichtung von Leitungselektronen und die magnetischen Momente der Atome.Nach Curie nimmt deren Empfindlichkeit im Verhältnis zur Temperatur.Somit wird bei 300 K ist es 10-5.
• Körper bestellt magnetischen Strukturen mit Fernordnung von Atomen.In den Knoten des Gitters periodisch angeordnet sind mit einer magnetischen Momente.Diese Feststoffe und Stoffe, die häufig in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit verwendet.

härteste Substanz in der Natur

Was sind sie?Ihre Härte die Dichte der Feststoffe weitgehend bestimmen.In den letzten Jahren haben Wissenschaftler verschiedene Materialien, die Anspruch entdeckt "zu den langlebigsten Körper."Solidesten - das Fuller (Moleküle des Fulleren), die etwa 1,5-mal härter als Diamant ist.Leider ist es zur Zeit nur in äußerst geringen Mengen zur Verfügung.

Heute sind die meisten Feststoff kann anschließend in der Industrie eingesetzt werden - lonsdalite (hexagonalen Diamant).Es ist 58% härter als Diamant.Lonsdale - allotrope Modifikation des Kohlenstoffs.Seinem Kristallgitter ist sehr ähnlich zu Diamant.Lonsdaleit Zelle enthält 4 Atome, und ein Diamant - 8. Von Kristalle heute weit verbreitet ist die härteste Diamant.