Твердые вещества Презентацию выполнил Гришечкин Антон 11

Твердые вещества § Презентацию выполнил: Гришечкин Антон, 11 Б

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

Описание § Твёрдые тела могут быть в кристаллическом и аморфном состоянии. Кристаллы характеризуются пространственною периодичностью в расположении равновесных положений атомов, которая достигается наличием дальнего порядка и носит название кристаллической решётки. Естественная форма кристаллов — правильные многогранники. В аморфных телах атомы колеблются вокруг хаотически расположенных точек, у них отсутствует дальний порядок, но сохраняется ближний, при котором молекулы расположены согласованно на расстоянии, сравнимом с их размерами. Частным случаем аморфного состояния является стеклообразное состояние. Согласно классическим представлениям, устойчивым состоянием (с минимумом потенциальной энергии) твёрдого тела является кристаллическое. Аморфное тело находится в метастабильном состоянии и с течением времени должно перейти в кристаллическое состояние, однако время кристаллизации часто столь велико, что метастабильность вовсе не проявляется. Аморфное тело можно рассматривать как жидкость с очень большой (часто бесконечно большой) вязкостью.

Классификация § Водородная связь между § молекулами воды обозначена чёрными линиями. Жёлтые линии обозначают ковалентную связь, которая удерживает вместе атомы кислорода (красный) и водорода (серый). Электрические и некоторые другие свойства твердых тел, в основном, определяются характером движения внешних электронов его атомов[1]. Выделяют пять классов твёрдых тел в зависимости от типа связи между атомами[2]: § Ионная связь (например, Na. Cl). § § Основными силами являются силы электростатического притяжения. Характерные свойства: в инфракрасной области — отражение и поглощение света в инфракрасной области; при низких температурах — малая электропроводность: при высоких температурах — хорошая ионная проводимость. Ковалентная связь (например, С (алмаз), Ge, Si). Металлическая связь (например, Cu, Al). Молекулярная связь (например, Ar, СН 4). Водородная связь (например, Н 2 О (лёд), H 2 F).

Органические твердые тела § В отличие от неорганических твердых тел, органические в среднем имеют низкие термическую устойчивость, плотность, электропроводность, механическую прочность и износостойкость. Превышение средних показателей наблюдается лишь у отдельных представителей ОТТ, что всегда является объектом отдельных исследований. В качестве примеров можно назвать полимеры: тефлон, обладающий высокой плотностью > 2 гсм³, химической и температурной устойчивостью до 300 С; кевлар - высокопрочный пуленепробиваемый материал. § Причиной особых свойств ОТТ является высокая распространенность слабых химических связей (ковалентная межатомная и когезионная межмолекулярная) в органических соединениях. Это в свою очередь проявляется в феномене высокой реакционной способности ОТТ при комнатной температуре. § В отдельных классах органических веществ реализуются относительно более сильные связи (ионная, донорно-акцепторная, элемент-углеродная), что и обусловливает их выделение в отдельные классы ОТТ, отличающихся более высокой проводимостью (например, соли), термоустойчивостью, механической прочностью и др.

Применение § ОТТ имеют всевозрастающее применение. Основной объем их использования создается твердыми полимерами, производство которых исчисляется миллионами тонн. Другие ОТТ производятся в существенно меньших количествах. § Другие области применения ОТТ — лекарства (порошки, таблетки), рабочие тела жидкокристаллических мониторов, устройства записи информации, катализаторы (фталоцианины), химические сенсоры и др. . § Относительно недавно обнаружены уникальные оптические свойства ОТТ, позволяющие широко применять их в качестве светоизлучающих устройств (OLED). Интенсивно ведутся поиски органических проводников, полупроводников, сверхпроводников и магнитов.

Самое прочное твердое тело § Самым твердым материалом по прежнему является алмаз, хотя имеется уже около десятка веществ приближающихся к нему по твердости (карбид и нитрид бора, нитрид титана и т. д. ).

Применение алмазов в промышленности § Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов и тому подобных изделий. Потребность в алмазе для промышленного применения вынуждает расширять производство искусственных алмазов. В последнее время проблема решается за счёт кластерного и ионно-плазменного напыления алмазных плёнок на режущие поверхности. Алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно) используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д. § Также применяются в квантовых компьютерах, в часовой и ядерной промышленности.