Sólidos: propiedades, estructura, densidad y ejemplos

Sólido de llamada tales sustancias que son capaces de formar el cuerpo y tienen un volumen. De líquidos y gases, que se distinguen por su forma. Los sólidos conservan la forma del cuerpo debido al hecho de que sus partículas no son capaces de moverse libremente. Se diferencian en su densidad, ductilidad, conductividad eléctrica y color. También tienen otras propiedades. Por ejemplo, la mayoría de estas sustancias se funden durante el calentamiento, la adquisición de la estado de agregación líquido. Algunos de ellos cuando se calienta inmediatamente gasificado (sublimado). Pero también hay aquellos que se descomponen en otras sustancias.

Tipos de sólidos

Todos los sólidos se dividen en dos grupos.

1. Amorfo, en el que las partículas individuales están dispuestas al azar. En otras palabras, no tienen una estructura clara (específico). Estos sólidos se pueden fundir en un intervalo de temperatura prescrita determinada. El más común de estos incluyen vidrio y resina.
2. Crystal, que a su vez se subdividen en 4 tipos: atómico, molecular, iónica, metálico. Las partículas se encuentran sólo en un patrón específico, es decir, en la red cristalina. Su geometría en diferentes sustancias puede variar enormemente.

Los sólidos cristalinos prevalecen sobre amorfa en sus números.

Tipos de sólidos cristalinos

En prácticamente todas las sustancias sólidas tienen una estructura cristalina. Se diferencian en su estructura. En su cristalino nodos de celosía contienen diversas partículas y sustancias químicas. Está de acuerdo con ellos, y les dieron sus nombres. Cada tipo tiene propiedades específicas para ello:

• Las partículas sólidas de la red cristalina atómicas unidas por un enlace covalente. Se distingue por su fuerza. Debido a esto, estas sustancias tienen un alto punto de fusión y de ebullición. Este tipo incluye cuarzo y diamante.
• En la red cristalina de la unión molecular entre las partículas se caracteriza por su debilidad. Sustancias de este tipo se caracterizan por la facilidad de fusión y de ebullición. Se caracterizan por la volatilidad, debido a que tienen un cierto olor. Estos sólidos son hielo, azúcar. Movimiento de las moléculas en los sólidos de este tipo se caracterizan por su actividad.
• La red cristalina iónica en los nodos alternativos respectivas partículas cargadas positiva y negativamente. Se llevan a cabo por atracción electrostática. Este tipo de celosía existe en álcalis, sales, óxidos básicos. Muchas sustancias de este tipo son fácilmente solubles en agua. Debido a bastante un enlace fuerte entre los iones son refractarios. Casi todos ellos son inodoro, ya que se caracterizan por la no volatilidad. Las sustancias con red iónica incapaz de conducir la corriente eléctrica, como en su composición no hay electrones libres. Un ejemplo típico de la iónico sólido – sal. Tal red cristalina da quebradizo. Esto se debe al hecho de que cualquiera de su cambio puede causar fuerzas repulsivas de iones.
• La red cristalina metálica única iones químicos están presentes en los nodos, cargados positivamente. Entre ellos hay electrones libres a través del cual pasa excelente energía térmica y eléctrica. Es por ello que todos los metales de características diferentes, tales como la conductividad.

Conceptos generales de sólidos

Sólidos y sustancias – es prácticamente la misma cosa. Estos términos se refiere a uno de los 4 estados de agregación. Los sólidos tienen una forma estable y el carácter del movimiento térmico de los átomos. Éstos presentan pequeñas oscilaciones cerca de las posiciones de equilibrio. Rama de la ciencia que se ocupa del estudio de la composición y estructura interna, se refirió a la física del estado sólido. Hay otras áreas importantes de conocimiento involucrado en este tipo de sustancias. Cambiar la forma por influencias externas y de movimiento llamada mecánica de los cuerpos deformables.

Debido a las diferentes propiedades de los sólidos, que se han utilizado en diversos dispositivos técnicos creados por el hombre. Lo más a menudo la base de su uso eran propiedades tales como dureza, volumen, masa, elasticidad, plasticidad, fragilidad. La ciencia moderna se puede utilizar y otras cualidades de sólidos que pueden ser detectados sólo en el laboratorio.

¿Cuál es el cristal

Cristales – un cuerpo sólido colocado en un ciertas partículas orden. Cada producto químico tiene su propia estructura. Sus átomos forman un apilamiento periódica tridimensionalmente llamado celosía. Las sustancias sólidas tienen una simetría estructura diferente. estado cristalino sólido se considera estable, debido a que tiene una cantidad mínima de energía potencial.

La gran mayoría de los materiales sólidos (naturales) se compone de un gran número de granos individuales orientadas al azar (cristalitos). Tales sustancias se denominan policristalino. Estos incluyen aleaciones y metales técnicos, así como un montón de piedras. Monocristalino llama monocristales naturales o sintéticas.

En la mayoría de los órganos tales sólidos se forman a partir del estado de fase líquida, presentado para fundir o solución. A veces, se derivan de un estado gaseoso. Este proceso se llama cristalización. Gracias al progreso científico y técnico del procedimiento de cultivo (síntesis) de diversas sustancias producido a escala industrial. La mayoría de los cristales tiene una forma natural de un poliedro regular. Sus tamaños varían ampliamente. Por ejemplo, el cuarzo natural (cristal de roca) puede pesar hasta cientos de kilogramos, y diamantes – hasta varios gramos.

En los sólidos amorfos, los átomos están en constante oscilación alrededor de los puntos situados al azar. Almacenan un poco de orden de corto alcance, pero no a largo plazo. Esto es debido al hecho de que sus moléculas están dispuestas a una distancia que puede ser comparada con su tamaño. El más común en nuestro ejemplo de la vida de este es un estado sólido vítreo. Los materiales amorfos son a menudo considerados como un líquido con una viscosidad infinitamente grande. El tiempo de cristalización a veces es tan grande que no se muestra.

Que las propiedades anteriores de estas sustancias hacen únicos. Los sólidos amorfos se consideran inestables porque con el tiempo puede entrar en el estado cristalino.

Las moléculas, átomos, de los cuales comprende un sólido lleno de alta densidad. Ellos prácticamente mantienen su posición relativa con respecto a otras partículas y se mantienen unidos por la interacción intermolecular. La distancia entre las moléculas del sólido en diferentes direcciones se llama el parámetro de red cristalina. La estructura de la sustancia y su simetría definir una pluralidad de propiedades tales como la banda de electrones, la escisión y la óptica. Cuando se expone a fuerzas suficientemente grandes sólidos, estas cualidades pueden ser más o menos violados. Cuando este sólido deformación residual susceptible.

Los átomos de los cuerpos sólidos oscilan, que es debido a la posesión de energía térmica. Puesto que son insignificantes, sólo pueden ser observados en condiciones de laboratorio. La estructura molecular de sólidos afecta en gran medida sus propiedades.

El estudio de los sólidos

Características de estos materiales, su calidad y movimiento partícula estudiaron varias subsecciones de la física del estado sólido.

Para el estudio utilizado: espectroscopia de radio, el análisis estructural utilizando rayos X y otros métodos. Así estudiar las propiedades mecánicas, físicas y térmicas de los sólidos. La dureza, la resistencia al estrés, resistencia a la tracción, la transformación de fase estudios de materiales. Se coincide en gran medida con la física de sólidos. Hay otra ciencia moderna importante. Para estudiar existente y la síntesis de nuevas sustancias mantenidas química del estado sólido.

características sólidos

movimiento del personaje átomos de sólidos externos de electrones determina muchas de sus propiedades, por ejemplo, eléctricamente. Hay 5 clases de dichos cuerpos. Ellos se fijan en función del tipo de átomos:

• Iónica, característica básica de las cuales es la fuerza de atracción electrostática. Sus características: reflexión y de absorción de la luz en la región infrarroja. A baja temperatura, el enlace iónico se caracteriza por una baja conductividad eléctrica. Un ejemplo de tal material es la sal de sodio de ácido clorhídrico (NaCl).
• Covalente lleva a cabo a expensas de un par de electrones, que pertenece a ambos átomos. Dicho enlace se divide en: única (single), dobles y triples. Estos nombres indican la presencia de pares de electrones (1, 2, 3). Los enlaces dobles y triples se denominan múltiplos. Hay otra división del grupo. Así, dependiendo de la distribución de densidad de electrones de enlace polar y no polar aislado. El primero está formado por átomos diferentes, y el segundo – iguales. un estado sólido tal de la materia, ejemplos de los cuales son – un diamante (C) y silicio (Si), caracterizado por su densidad. La mayoría de los cristales sólidos son sólo un enlace covalente.
• De metal formada mediante la combinación de los electrones de valencia de los átomos. Como resultado, hay una nube de electrones total que se desplaza bajo la influencia de una tensión eléctrica. unión de metal se forma cuando los átomos de unión de largo. Que son capaces de donar electrones. Muchos metales, compuestos complejos de esta unión se forma el estado sólido de la materia. Ejemplos: sodio, bario, aluminio, cobre, oro. Los compuestos no metálicos son los siguientes: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. Las sustancias con una unión de metal (metales) son diversos en las propiedades físicas. Pueden ser líquidos (Hg), suave (Na, K), muy duro (W, Nb).
• Molecular surja en cristales que se forman moléculas separadas de la materia. Se caracteriza por huecos entre moléculas con densidad electrónica cero. Fuerza de átomos que unen estos cristales son considerables. En las mismas moléculas que se sienten atraídos el uno al otro atracción intermolecular débil. Es por eso que los vínculos entre ellos son fácilmente destruidos por el calor. Las conexiones entre los átomos colapsan mucho más difícil. enlace molecular se divide en la orientación, la dispersión y la inducción. Un ejemplo de tal sustancia sólida es metano.
• El hidrógeno, que se produce entre los átomos o moléculas de los mismos polarizadas positivamente y polarizado negativamente partícula más pequeña de una molécula o de otras partes. Estas relaciones se pueden atribuir hielo.

Propiedades de los sólidos

¿Qué sabemos hoy en día? Los científicos siempre han estado estudiando las propiedades de las sustancias en estado sólido. Cuando se expone a temperaturas y el cambio de la misma. La transición del fluido corporal se llama fusión. La transformación de sólido a estado gaseoso se llama sublimación. Con la disminución de temperatura se produce la cristalización Solid. Algunas sustancias bajo la influencia del frío transferido a la fase amorfa. Este proceso se denomina vitrificación científicos.

En las transiciones de fase cambia la estructura interna de los sólidos. El más alto de pedido que adquiere se baja la temperatura. A presión atmosférica y una temperatura T> 0 K cualquier sustancia existente en la naturaleza, solidificar. Sólo helio, la cristalización de la que es necesaria para la presión de 24 atm, es una excepción a esta regla.

estado sólido le da un diferentes propiedades físicas. Describen el comportamiento específico de los cuerpos bajo la influencia de ciertos campos y fuerzas. Estas propiedades se dividen en grupos. 3 Asignar método de exposición correspondiente a tres tipos de energía (mecánica, térmica, electromagnética). De acuerdo con ello existen tres grupos de propiedades físicas de los sólidos:

• Las propiedades mecánicas relacionadas con el estrés y la deformación de los cuerpos. Según estos criterios, los sólidos se dividen en elástico, reológico, la fuerza y la tecnología. El resto es el cuerpo conserva su forma, pero puede ser modificada por una fuerza externa. En este caso, puede ser de la deformación plástica (vista inicial no regresó), elásticos (vuelve a la forma original) o destructiva (cuando un cierto umbral se desintegra / descanso). Revisan estos esfuerzos describen módulos elásticos. Sólido no sólo resiste la compresión, estiramiento, pero también cambia, la torsión y flexión. la fuerza de cuerpo rígido para resistir la llamada de su propiedad destruida.
• Térmica se manifiesta bajo la influencia de campos térmicos. Una de las propiedades más importantes – punto de fusión, en la que el cuerpo se convierte en un estado líquido. Se observa en los sólidos cristalinos. cuerpos amorfos poseen calor latente de fusión, ya que su transición al estado líquido cuando la temperatura se eleva gradualmente. Al llegar a un cierto cuerpo amorfo de calor pierde su elasticidad y se vuelve plasticidad. Este estado significa la consecución de su temperatura de transición vítrea. Cuando calentamiento se produce la deformación del cuerpo rígido. Además, a menudo se expande. Cuantitativamente, esta condición se caracteriza por un cierto factor. La temperatura del cuerpo afecta a las propiedades mecánicas, tales como la fluidez, plasticidad, firmeza y fuerza.
• Electromagnéticos asociados con la exposición a flujos de micropartículas sólidas y las ondas electromagnéticas de alta rigidez. Estos incluyen libertad condicional y propiedades radiativas.

estructura de bandas

Los sólidos se clasifican y la llamada estructura de bandas. Así, se distinguen entre ellos:

• Conductores, caracterizado porque las bandas de valencia y la conductividad se superponen. Así, los electrones pueden moverse entre ellos, produciendo la energía más pequeña. Para conductores son todos los metales. Cuando una corriente eléctrica se forma a un cuerpo tal diferencia de potencial (debido a la libre circulación de electrones entre los puntos con el más bajo y alto potencial).
• Dieléctricos, que las áreas no se solapen. El intervalo entre ellos es mayor que 4 eV. Para llevar a cabo los electrones de la valencia a requerir gran banda de conducción de energía. Gracias a estas propiedades dieléctricas prácticamente no conductor.
• Semiconductores, caracterizado por la ausencia de las bandas de conducción y de valencia. El intervalo entre ellos es menor que 4 eV. Para la transferencia de electrones de la valencia a la banda de conducción requiere menos energía que los dieléctricos. semiconductores puros (no aleados y las funciones propias) poco corriente pasa.

El movimiento molecular en los sólidos causan sus propiedades electromagnéticas.

otras propiedades

Los sólidos se dividen y sus propiedades magnéticas. Hay tres grupos:

• propiedades diamagnéticos que dependen poco de la temperatura o el estado de agregación.
• Paramagnéticos, resultante de la orientación de los electrones de conducción y los momentos magnéticos de los átomos. Según Curie su susceptibilidad disminuye a medida que la temperatura. Por lo tanto, a 300 K es 10 ^-5.
• Un cuerpo magnético con una estructura ordenada que tiene orden de largo alcance de los átomos. En los nodos de la red están dispuestos periódicamente partículas con momentos magnéticos. Estos sólidos y sustancias frecuentemente utilizadas en diferentes esferas de la actividad humana.

La sustancia más dura en la naturaleza

¿Qué son? sólidos densidad determinan en gran medida su dureza. En los últimos años, los científicos han descubierto varios materiales que dicen ser "el cuerpo más resistente y duradera." Más sólida – es fullerite (moléculas de cristal con un fullereno), que es aproximadamente 1,5 veces más duro que el diamante. Por desgracia, es actualmente disponible sólo en cantidades muy pequeñas.

Hasta la fecha, la sustancia más dura, que más tarde puede ser utilizado en la industria – lonsdalite (diamante hexagonal). Él es 58% más duro que el diamante. Lonsdalite – modificación alotrópica del carbono. Su red cristalina es muy similar a un diamante. célula Lonsdaleite contiene 4 átomos, pero el diamante – 8. De los cristales utilizados comúnmente en la actualidad es el diamante más difícil.