A diferencia de los sólidos cristalinos, en un sólido amorfo no existe un orden estricto en la disposición de las partículas.

Aunque los sólidos amorfos son capaces de mantener su forma, no tienen red cristalina. Se observa un cierto patrón sólo para las moléculas y átomos ubicados en las proximidades. Esta orden se llama cerrar orden . No se repite en todas direcciones y no persiste a largas distancias, como ocurre con los cuerpos cristalinos.

Ejemplos de cuerpos amorfos son el vidrio, el ámbar, las resinas artificiales, la cera, la parafina, la plastilina, etc.

Características de los cuerpos amorfos.

Los átomos en cuerpos amorfos vibran alrededor de puntos ubicados aleatoriamente. Por tanto, la estructura de estos cuerpos se asemeja a la estructura de los líquidos. Pero las partículas que contienen son menos móviles. El tiempo que oscilan alrededor de la posición de equilibrio es mayor que en los líquidos. Los saltos de átomos a otra posición también ocurren con mucha menos frecuencia.

¿Cómo se comportan los sólidos cristalinos cuando se calientan? Comienzan a derretirse a un cierto punto de fusion. Y durante algún tiempo se encuentran simultáneamente en estado sólido y líquido, hasta que toda la sustancia se derrite.

Los sólidos amorfos no tienen un punto de fusión específico. . Cuando se calientan, no se derriten, sino que se ablandan gradualmente.

Coloque un trozo de plastilina cerca del dispositivo calefactor. Después de un tiempo se volverá suave. Esto no sucede instantáneamente, sino a lo largo de un cierto período de tiempo.

Dado que las propiedades de los cuerpos amorfos son similares a las propiedades de los líquidos, se los considera líquidos sobreenfriados con una viscosidad muy alta (líquidos congelados). En condiciones normales no pueden fluir. Pero cuando se calientan, los saltos de átomos en ellos ocurren con mayor frecuencia, la viscosidad disminuye y los cuerpos amorfos se ablandan gradualmente. Cuanto mayor es la temperatura, menor es la viscosidad y gradualmente el cuerpo amorfo se vuelve líquido.

El vidrio ordinario es un cuerpo sólido y amorfo. Se obtiene fundiendo óxido de silicio, soda y cal. Calentando la mezcla a 1400 o C se obtiene una masa líquida vítrea. Cuando se enfría, el vidrio líquido no se solidifica como los cuerpos cristalinos, sino que permanece líquido, cuya viscosidad aumenta y la fluidez disminuye. En condiciones normales nos parece un cuerpo sólido. Pero en realidad es un líquido que tiene una enorme viscosidad y fluidez, tan baja que apenas puede distinguirse con los instrumentos más ultrasensibles.

El estado amorfo de una sustancia es inestable. Con el tiempo, pasa gradualmente de un estado amorfo a un estado cristalino. Este proceso ocurre a diferentes velocidades en diferentes sustancias. Vemos bastones de caramelo cubiertos de cristales de azúcar. Esto no lleva mucho tiempo.

Y para que se formen cristales en el vidrio normal, debe pasar mucho tiempo. Durante la cristalización, el vidrio pierde su fuerza, transparencia, se vuelve turbio y quebradizo.

Isotropía de cuerpos amorfos.

En los sólidos cristalinos, las propiedades físicas varían en diferentes direcciones. Pero en los cuerpos amorfos son iguales en todas direcciones. Este fenómeno se llama isotropía .

Un cuerpo amorfo conduce la electricidad y el calor por igual en todas direcciones y refracta la luz por igual. El sonido también viaja por igual en los cuerpos amorfos en todas direcciones.

Las propiedades de las sustancias amorfas se utilizan en las tecnologías modernas. De particular interés son las aleaciones metálicas que no tienen una estructura cristalina y pertenecen a sólidos amorfos. Se les llama gafas de metal . Sus propiedades físicas, mecánicas, eléctricas y de otro tipo difieren para mejor de las de los metales comunes.

Así, en medicina se utilizan aleaciones amorfas cuya resistencia supera la del titanio. Se utilizan para fabricar tornillos o placas que conectan huesos rotos. A diferencia de los sujetadores de titanio, este material se desintegra gradualmente y es reemplazado con el tiempo por material óseo.

Las aleaciones de alta resistencia se utilizan en la fabricación de herramientas para cortar metales, accesorios, resortes y piezas de mecanismos.

En Japón se ha desarrollado una aleación amorfa con alta permeabilidad magnética. Al usarlo en núcleos de transformadores en lugar de láminas de acero texturizadas de transformadores, las pérdidas por corrientes parásitas se pueden reducir 20 veces.

Los metales amorfos tienen propiedades únicas. Se les llama el material del futuro.

Los sólidos se dividen en amorfos y cristalinos, según su estructura molecular y propiedades físicas.

A diferencia de los cristales, las moléculas y átomos de los sólidos amorfos no forman una red y la distancia entre ellos fluctúa dentro de un cierto rango de distancias posibles. En otras palabras, en los cristales, los átomos o moléculas están dispuestos mutuamente de tal manera que la estructura formada puede repetirse en todo el volumen del cuerpo, lo que se denomina orden de largo alcance. En el caso de los cuerpos amorfos, la estructura de las moléculas se conserva solo en relación con cada una de esas moléculas, se observa un patrón en la distribución solo de las moléculas vecinas: orden de corto alcance. A continuación se presenta un ejemplo ilustrativo.

Los cuerpos amorfos incluyen vidrio y otras sustancias en estado vítreo, colofonia, resinas, ámbar, lacre, betún, cera, así como sustancias orgánicas: caucho, cuero, celulosa, polietileno, etc.

Propiedades de los cuerpos amorfos.

Las características estructurales de los sólidos amorfos les confieren propiedades individuales:

1. La fluidez débil es una de las propiedades más conocidas de estos cuerpos. Un ejemplo serían las gotas de vidrio que han estado en el marco de una ventana durante mucho tiempo.
2. Los sólidos amorfos no tienen un punto de fusión específico, ya que la transición al estado líquido durante el calentamiento se produce de forma gradual, mediante el ablandamiento del cuerpo. Por este motivo, para este tipo de cuerpos se aplica el llamado rango de temperatura de reblandecimiento.

1. Debido a su estructura, estos cuerpos son isotrópicos, es decir, sus propiedades físicas no dependen de la elección de la dirección.
2. Una sustancia en estado amorfo tiene mayor energía interna que en estado cristalino. Por esta razón, los cuerpos amorfos pueden transformarse de forma independiente en un estado cristalino. Este fenómeno se puede observar como resultado de que el vidrio se vuelve turbio con el tiempo.

estado vidrioso

En la naturaleza existen líquidos que son prácticamente imposibles de transformar a estado cristalino mediante enfriamiento, ya que la complejidad de las moléculas de estas sustancias no les permite formar una red cristalina regular. Estos líquidos incluyen moléculas de algunos polímeros orgánicos.

Sin embargo, con la ayuda de un enfriamiento rápido y profundo, casi cualquier sustancia puede transformarse en un estado vítreo. Se trata de un estado amorfo que no tiene una red cristalina clara, pero que puede cristalizar parcialmente en la escala de pequeños grupos. Este estado de la materia es metaestable, es decir, persiste bajo ciertas condiciones termodinámicas requeridas.

Usando tecnología de enfriamiento a cierta velocidad, la sustancia no tendrá tiempo de cristalizar y se convertirá en vidrio. Es decir, cuanto mayor sea la velocidad de enfriamiento del material, menos probabilidades habrá de que cristalice. Por ejemplo, para producir vidrio metálico se necesitará una velocidad de enfriamiento de 100.000 - 1.000.000 Kelvin por segundo.

En la naturaleza, la sustancia existe en un estado vítreo y surge del magma volcánico líquido que, al interactuar con agua fría o aire, se enfría rápidamente. En este caso, la sustancia se llama vidrio volcánico. También se puede observar el vidrio formado como resultado del derretimiento de un meteorito que cae en interacción con la atmósfera: vidrio de meteorito o moldavita.

Estado amorfo(amorfo - sin forma, del griego o! - prefijo negativo y tsorsrt] - forma) - el estado de los sólidos en el que se encuentran

A diferencia de los cristales, tienen isotropía, es decir, tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones (cf. Cristales, Anisotropía). En este sentido, los gases y los líquidos también pueden considerarse amorfos.

Los cuerpos amorfos son naturales (ópalo, vidrio volcánico - obsidiana, ámbar, resinas, betún) y artificiales (vidrio normal, cuarzo fundido, baquelita); Se pueden obtener varios óxidos y sales en forma amorfa. Algunos de los cuerpos amorfos tienen una composición muy compleja (vidrio común), mientras que otros son compuestos químicos simples, por ejemplo, cuarzo vítreo, bórax, anhídrido bórico, etc. El vidrio común es el ejemplo más típico de cuerpo amorfo, por lo tanto, un sólido El organismo actualmente está aceptado como A. s. llámalo vidrioso. La isotropía de una sustancia amorfa se manifiesta, por ejemplo, en el hecho de que no da una superficie de escisión plana, como un cristal con escisión, sino que da una fractura "concoidea" irregular. Propiedades físicas de la materia en A. s. - compresibilidad, conductividad eléctrica y térmica, óptica. las propiedades, etc. son las mismas en todas las direcciones. No hay birrefringencia en una sustancia amorfa a menos que la sustancia esté bajo tensión. Mediante un enfriamiento rápido, la sustancia amorfa se puede obtener en forma endurecida (ver lágrimas de Bátavo); entonces se producen importantes tensiones internas en él, que dan lugar a franjas de interferencia muy marcadas en el dispositivo de polarización. El recocido lento destruye completamente el endurecimiento. Esto es de gran importancia en la producción de vidrio. Actualmente, se utiliza ampliamente el método óptico de nolarización para estudiar tensiones en piezas de máquinas en modelos hechos de plásticos amorfos.

Las propiedades de los cuerpos amorfos están determinadas por su estructura. En los cristales, los átomos o iones están dispuestos en una red cristalina con un patrón periódico determinado; En un cuerpo amorfo, los átomos y las moléculas están dispuestos de forma caótica. La isotropía de una sustancia amorfa se explica por la distribución aleatoria de sus partículas. Se revela una marcada diferencia en el comportamiento de los cristales y las sustancias amorfas durante la transición de un estado sólido a un estado líquido y viceversa. La curva de fusión de un cristal tiene una parada más o menos abrupta de temperatura en el punto de fusión, donde se absorbe el calor latente (ver) y se detecta un cambio discontinuo en todas las propiedades (¡figura!). En un cuerpo amorfo, la transición se produce gradualmente, sin romper la continuidad, y se observa un “intervalo de ablandamiento” (un intervalo de 1.000° muy grande), en el que

Tiempo t Fig. 1.

(para gafas normales esto

una sustancia cambia gradualmente de un estado sólido a un estado fluido. Cuando el proceso se revierte, muchas veces se detecta hipotermia; la sustancia no cristaliza en el punto de fusión, pero al enfriarse más se espesa en estado líquido, su viscosidad (ver) aumenta considerablemente, las moléculas pierden su movilidad y, finalmente,

la solidificación se produce en forma amorfa. Las moléculas de la sustancia en este caso resultan estar dispuestas al azar, ya que no lograron formar una red cristalina regular debido a una enorme fricción interna. En este caso, no se libera calor latente y la reserva de energía de la sustancia amorfa resulta ser mayor que la de la cristalina; por lo tanto A. s. termodinámicamente inestable y tiende a transformarse en una forma cristalina estable. Cristalización de un sólido a.s. avanza muy lentamente; El vidrio se vuelve turbio durante la cristalización y se convierte en una masa parecida a la porcelana. En la producción de vidrio, la cristalización a menudo produce grandes defectos y se llama solidificación. Cuando la roca se solidifica en un estado amorfo, juegan un papel importante los procesos de asociación de moléculas, polimerización y condensación (ver), lo cual es de gran interés para la producción de baquelita otros plásticos.

Teoría de A. s. desarrollado a partir del estudio de los procesos de cristalización y sobreenfriamiento. La capacidad de una sustancia para cristalizar está determinada por el número de centros de cristalización n formados por unidad de tiempo (Fig. 2 - diagrama general), la velocidad lineal de cristalización v y el aumento de la viscosidad m) durante el sobreenfriamiento. Como puede verse en la curva 2, durante el sobreenfriamiento hay inicialmente una velocidad de cristalización máxima, sin embargo

en este momento el número de centros es todavía pequeño, ya que el máximo de esta curva se encuentra muy por debajo del punto de fusión. Con un enfriamiento adicional, la viscosidad se vuelve demasiado alta, lo que dificulta la formación de centros y la velocidad de cristalización se vuelve extremadamente baja. Por lo tanto, si la masa fundida se sobreenfría rápidamente, pierde la capacidad de cristalizar y se solidifica en una masa vítrea amorfa. Aunque cierto punto de transición de una sustancia de A. s. en un líquido pero existe, una serie de propiedades físicas en el rango de ablandamiento exhiben un comportamiento anómalo, aproximadamente en el punto donde la viscosidad tiene un valor abs. unidades (equilibrio). Así, cuando se calienta, el coeficiente de expansión en el rango de ablandamiento aumenta muy bruscamente, así como la capacidad calorífica, la conductividad eléctrica y el dieléctrico. permeabilidad, índice de refracción. Sobre esta base, a veces se cree que el estado amorfo vítreo es un cuarto estado especial de la materia.

Con el desarrollo generalizado del análisis de rayos X, así como de la difracción de electrones, quedó claro que muchos cuerpos que antes se consideraban amorfos en realidad tienen una estructura cristalina fina, es decir, son sistemas altamente dispersos (ver Sistemas dispersos). Resultó que el carbono amorfo está formado por pequeños cristales, así como por muchos óxidos e hidratos de óxidos metálicos y varios coloides, es decir, partículas dispersas en soluciones coloidales. Los estudios de rayos X han demostrado que en vidrio ordinario, en fundido

Temperatura de subenfriamiento Fig. 2.

cuarzo, en el vidrio de bórax hay núcleos de cristal que miden 10~6-10~7 cm. La confirmación de este hecho mediante investigaciones futuras debería suavizar las aristas de nuestras ideas sobre la estructura de las sustancias vítreas amorfas y los cuerpos policristalinos ordinarios.

Lit.: K o beko P. P., estado amorfo. L.-M., ; Y ing u s t i n i k A. I., Química física de los silicatos. L.-M., ; B o tv i i k i n O. K., Introducción a la química física de los silicatos, M.-L., ; B l yum-berg B. Ya., Introducción a la química física del vidrio, Leningrado, ; Tecnología del vidrio (Curso especial), ed. I. I. Kitaygorodsky, volumen 1, M.-L., ; La estructura del vidrio. Se sentó. artículos, ed. M. A. Bezborodova, M.-L., ; Glagolev S.P., Vidrio de cuarzo, sus propiedades, producción y aplicación, M.-L., ; Lewis W. K., Química de sustancias coloidales y amorfas, trad. Del inglés, M.,; Gatchek E., Viscosidad de líquidos, 2ª ed., con complemento. M. P. Volarovich y D. M. Tolstoi, M.-L.,

¿Qué es un "ESTADO AMORFO"? Cómo escribir esta palabra correctamente. Concepto e interpretación.

ESTADO AMORFO (del griego amorphos - informe), un estado condensado de una sustancia, cuya característica principal es la ausencia de una red atómica o molecular, es decir, la periodicidad tridimensional de la estructura característica del estado cristalino. Los cuerpos amorfos son isotrópicos, es decir, sus propiedades (mecánicas, ópticas, eléctricas, etc.) no dependen de la dirección. Como. generalmente se establece, en primer lugar, por un pequeño número de máximos en el patrón de difracción (generalmente 2-4) en el contexto de un halo difuso, que se caracterizan por una gran semianchura y una rápida disminución de la intensidad al aumentar el ángulo de difracción; en segundo lugar, por la ausencia en el espectro vibratorio o electrónico de bandas de división asociadas con la simetría de la estructura (ver Métodos de difracción, Espectros moleculares). Las masas fundidas de todas las sustancias por encima de su temperatura de fusión T pl suelen estar en un estado de equilibrio termodinámico, en el que cualquier termodinámico. La función del estado (volumen específico, entalpía, entropía) está determinada únicamente por la temperatura, la presión y otros parámetros. En T pl la sustancia pasa a un estado sólido de equilibrio y cristaliza (ver figura). Sin embargo, bajo ciertas condiciones, a temperaturas inferiores a T pp m. se obtiene un estado de no equilibrio del líquido sobreenfriado y, tras un enfriamiento adicional por debajo de la temperatura de transición vítrea Tst, se obtiene un estado sólido de no equilibrio. (Ver Estado vítreo). En este estado, in-in m.b. estable durante un largo período de tiempo. tiempo; conocido, por ejemplo, volcánico. vidrio (obsidiana, etc.), cuya edad se estima en millones de años. termodinamica funciones de vidrioso A. s. están determinados no solo por la temperatura y la presión, sino que también dependen del historial de la muestra (por ejemplo, la velocidad de enfriamiento). Física. y química. santos en el vidrioso A. s. generalmente cerca del santo cristalino. modificaciones del mismo artículo, pero pueden diferir significativamente. Por tanto, el sol vítreo de GeO2. en agua y soluciones alcalinas, reacciona con los ácidos fluorhídrico y clorhídrico, mientras que la modificación GeO2 es prácticamente insoluble en agua y se disuelve muy lentamente. en soluciones de álcalis cuando se calienta, no reacciona con los compuestos indicados. Intervalos de temperatura para la existencia de estados amorfos y cristalinos de la sustancia: línea continua - estado de equilibrio, guión y puntos - desequilibrio. Transición de líquido sobreenfriado a vidrioso. Suele ocurrir en un rango de temperatura estrecho y va acompañado de un cambio brusco en las propiedades, en particular la viscosidad (de 10 a 15 órdenes de magnitud) y el coeficiente de temperatura. expansión (10-100 veces), módulos elásticos (10-1000 veces), capacidad calorífica, densidad, etc., que formalmente se asemeja a una transición de fase de segundo orden. Sin embargo, la formación de vidrioso A. s. No se acompaña de la aparición de embriones de una nueva fase y física. límites de fase. T st no es termodinámico. Característica del artículo y, dependiendo de las condiciones de medición, puede variar en varios. decenas de grados. Esto se debe a que en el rango de temperatura de transición vítrea la reestructuración de la estructura de orden corto del líquido (relajación estructural) se ralentiza bruscamente, es decir, se vuelve cinética. Naturaleza de la transición vítrea. Por debajo de Tst, las transformaciones estructurales en la materia se detienen por completo (en un tiempo de observación finito), las partículas (átomos, moléculas, fragmentos de moléculas) solo son capaces de realizar rotaciones vibratorias y a pequeña escala. movimientos, se pierde la movilidad de traslación característica del estado líquido. T. arr., la diferencia en las propiedades del líquido y el sólido A. s. determinado por la naturaleza del movimiento térmico de las partículas. Hay sustancias que no se pueden obtener en forma cristalina. condición. Estos incluyen estadísticas. copolímeros y atácticos polímeros, en macromoléculas cuya secuencia de unidades monoméricas es irregular en la dirección del eje de la cadena. Se cree que debido a la falta de periodicidad en la estructura de las macromoléculas, la periodicidad tridimensional no puede surgir bajo ninguna circunstancia. estructura y, por lo tanto, estas cosas existen sólo en A. s. Pregunta sobre termodinámica. naturaleza del equilibrio sólido a.s. permanece abierto por ahora (ver Tercera Ley de la Termodinámica). Varios polímeros de cadena rígida con Tst alto existen sólo en estado vítreo, porque cuando se calientan. por encima de Tst se descomponen. Intentos de crear física. modelos de A. s. todavía no han conducido al éxito. Iluminado.: Tarasov V.V., Problemas de la física del vidrio, ed. G. M. Barteneva, 2ª ed., M., 1979; Phillips J., Física del vidrio, en: Física en el extranjero, M., 1983, p. 154-78; ZallenR., La física del sólido amorfo, Nueva York, 1983. EF Oleinik. G. Z. Pinsker.

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA

UNIVERSIDAD ESTATAL DE IRKUTSK GOU VPO

A.L.Petrov, A.A.Gavrilyuk, S.M.Zubritsky

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS DESORDENADOS

Tutorial

Irkutsk 2004

CDU 539.213.2

Publicado por decisión del consejo editorial y editorial de la Universidad Estatal de Irkutsk

Revisores: Dr. Chem. Ciencias, Profesor L.A. Shcherbachenko, Departamento de Física General, Universidad Estatal de Irkutsk, Ph.D., Profesor Asociado, Departamento de Física, ISPU A.E. Gafner.

A.L.Petrov, A.A.Gavrilyuk, S.M.Zubritsky. Estructura y propiedades de los sólidos desordenados.

Se consideran los fundamentos físicos de la estructura de los sólidos no cristalinos. Además del material teórico, que describe las principales propiedades fundamentales del estado vítreo de la materia, el libro de texto proporciona información sobre los materiales amorfos más aplicables en tecnología y sus ventajas sobre sus análogos cristalinos.

Destinado a estudiantes de último año del departamento de física de la universidad.

Bibliografía 7 títulos Illinois. 13.

©Petrov A.L., Gavrilyuk A.A., Zubritsky S.M., 2004.

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………...4

1. ESTADO AMORFO………………………………………………..5

1.1. La naturaleza del estado amorfo………………………………………………………….5

1.2. Patrones generales de amorfización y cristalización………………..6

1.3. Termodinámica del estado amorfo………………………………..13

1.4. Diferencia entre estados amorfo y vítreo………….17

1.5. Características de la estructura de sustancias amorfas…………………………18

2. ALEACIONES DE METALES AMORFOS…………………………24

2.1. Clasificación de aleaciones de metales amorfos……………….…25

2.2. Métodos para obtener AMS………………………………………….…..25

2.3. Modelos de estructura AMS………………………………………….…30

2.4. Relajación estructural……………………………………………….…34

2.5. Defectos en AMS……………………………………………………...36

2.6. Propiedades elásticas e inelásticas del AMS……………………………….…39

2.7. Propiedades eléctricas y magnéticas del AMS………………………….…42

2.8. Estructuras magnéticas………………………………………………………….……42

2.9. La influencia del amorfismo del metal en el estado magnético………….….44

2.10. Excitaciones magnéticas en metales amorfos……………………...44

3. SEMICONDUCTORES NO CRISTALINOS. ……………….…...45

3.1. Semiconductores topológicamente desordenados……………….……47

3.2. Estructura de zonas……………………………………………….……56

3.3. Preparación de semiconductores amorfos…………………………..….59

3.4. Conductividad eléctrica……………………………………………………..…….….61

3.5. Propiedades ópticas……………………………………………………..….……62

3.6. Los semiconductores amorfos más estudiados………………...…….62

3.7. Silicio amorfo…………………………………………………………...…….63

3.8. Selenio………………………………………………………………...….64

3.9. Vidrios de calcogenuro…………………………………………………………...…65

CONCLUSIÓN…………………………………………………………...66

debido a los grandes valores de perturbación y la prevalencia de estos sistemas en

núcleos de cabezales magnéticos, materiales de sensores magnetomecánicos,

obtención de nuevos materiales no cristalinos, y obtener los necesarios

propiedades macro es necesario estudiar la conexión: composición - condiciones de obtención -

estructura - propiedad. Están trabajando para resolver este problema hoy.

científicos especializados en el campo de la física del estado sólido y la física.

ciencia de los materiales químicos.

1. ESTADO AMORFO

1.1 La naturaleza del estado amorfo.

El estado amorfo es una de las formas de existencia de los sólidos. Entre

Otros tipos de sólidos, las sustancias amorfas se diferencian en que se obtienen sobreenfriando un líquido en condiciones donde la cristalización

no tiene tiempo de ocurrir antes de que la sustancia pase a un estado sólido. EN

En estado amorfo, la movilidad de las partículas que componen el líquido se vuelve tan baja que la velocidad de los procesos de cristalización tiende a cero, y

la sustancia permanece en estado sólido amorfo durante un tiempo indefinidamente largo.

Se puede formular la siguiente definición: una sustancia en forma amorfa

El estado es una sustancia sólida no cristalina formada en

como resultado de enfriar el líquido a una velocidad suficiente para

Evitar la cristalización durante el enfriamiento. De esto se desprende una serie de características de este último. La estructura de una sustancia amorfa debe ser muy parecida a la estructura del líquido del que se obtiene esta sustancia.

La estructura de un líquido durante la amorfización parece congelarse cuando las partículas que componen la sustancia pierden su movilidad a bajas temperaturas y la sustancia se vuelve sólida; es imposible realizar más cambios en su estructura.

Se sabe que durante la cristalización de un líquido la estructura de la sustancia

cambia radicalmente. En consecuencia, en sustancias que cristalizan fácilmente a la temperatura de cristalización, todas las propiedades de la sustancia, sin excepción, cambian abruptamente. Cuando una sustancia capaz de pasar a un estado amorfo se enfría, todas sus propiedades cambian con la temperatura.

1.2 Patrones generales de amorfización y cristalización.

Se cree que, en principio, la masa fundida de cualquier sustancia se puede convertir en

algunos metales, como Pb, Cu, Ag, In y otros, no se pueden obtener

en estado amorfo incluso cuando el vapor metálico se condensa sobre el sustrato,

enfriado a temperatura de helio líquido (4,2 K). Velocidad de enfriamiento en

esto puede alcanzar más de 1010 K/s. Por el contrario, los vidrios de cuarzo se pueden obtener utilizando velocidades de enfriamiento muy bajas (hasta 10-5 K/s).

Las aleaciones de sistemas binarios, ternarios y más complejos se amorfizan bastante bien, lo que indica el papel determinante de la estructura atómica de la masa fundida y los enlaces interatómicos en la formación del estado amorfo. Al evaluar la tendencia de una masa fundida a formar una fase amorfa, es muy importante

cristales, Ullman obtuvo una expresión para el tiempo t requerido para la cristalización en un volumen x insignificante.

Aquí η es la viscosidad, a 0 es el diámetro atómico promedio, N V 0 es el número de átomos por unidad de volumen, H es el calor molar de fusión, f es la proporción de áreas en la interfaz que pueden ser ocupadas por átomos durante la cristalización. ; existe la posibilidad de que crezcan cristales en estos lugares. Además, f = 1 para bruto

límites de interfase (desiguales) y f=0,2 T r para superficies lisas (planas)

sección, T r =T/T m y T r =(T m -T)/T m, T m es la temperatura de fusión.

Consideremos las razones de la transición de un líquido a un estado amorfo en

compuestos y sustancias puras da el orden de magnitud correcto para R k.

Así, cuando un líquido se enfría por debajo de su punto de fusión

O cristaliza o se amorfiza. Durante la cristalización, la viscosidad

η, el volumen V y la entropía H cambian abruptamente. Si se ha evitado la cristalización, estas propiedades cambiarán rápidamente con la temperatura, pero no

1013 Pa. Con una viscosidad tan alta, los movimientos atómicos se ven obstaculizados y el tiempo de relajación para los reordenamientos atómicos se vuelve comparable al tiempo experimental o incluso lo supera.

Algunas otras opciones relacionadas con esta transición como

coeficiente de expansión térmica α T, calor específico C p (pendiente de las curvas dependiendo de V y H en T), cambia con la misma rapidez, pero continuamente, desde valores característicos del estado líquido hasta cercanos a los de

estado cristalino. Durante la transición, no hay cambios significativos en las configuraciones atómicas espaciales. De este modo,

A pesar de la gran diferencia en sus propias propiedades, líquido y vidrio.

velocidad de enfriamiento. Un cuerpo amorfo tiene un volumen específico y una entalpía grandes si se obtiene a una velocidad de enfriamiento más alta. Este resultado se presenta en la Figura 1.1. En este caso, g1 y g2 corresponden a estados vítreos obtenidos al enfriar el líquido a velocidades vl y v2, con v2 > vl. Tras el calentamiento posterior a una velocidad

menor que vl o v2, el vidrio tiende a relajarse hacia una estructura más estable, y esto ocurre a temperaturas inferiores a Tg (temperatura de transición vítrea). En la Figura 1.1 este proceso está representado por una línea de puntos. Según el modelo de volumen libre o el modelo de entropía del estado líquido, todos los líquidos deberían volverse amorfos.

Para describir el proceso de cristalización se utilizan dos características: la tasa de formación de centros, cristalización I y la tasa de crecimiento de cristalitos U. Para

tmt

Fig.1.1. Dependencia del volumen específico V y la entalpía H o temperatura a diferentes velocidades de enfriamiento.

Las ecuaciones muestran que I disminuye bruscamente a medida que α 3 β aumenta. De esto se deduce que un líquido que no contiene semillas, en α β 1/3 >0,9

no cristalizará, pero en líquidos para los cuales α β 1/3< 0.25, подавить кристаллизацию невозможно.

La aparición de un núcleo cristalino (centro de cristalización) en

La fusión conduce a la aparición de una separación entre cristalino y líquido.

etapas. Esto provoca un aumento de la energía libre, proporcional

el producto de la superficie de la interfaz por el valor de la tensión superficial por

límite de fase. Por otro lado, la energía libre del volumen

Núcleo cristalino formado en un líquido a temperaturas.

A temperaturas suficientemente bajas, esta tasa se acerca a cero y el crecimiento de los núcleos se detiene.

De ello se deduce que al enfriar un líquido, necesariamente se debe alcanzar un rango de temperatura en el que el factor cinético que conduce a

una disminución en la tasa de formación de centros con una temperatura decreciente debería resultar dominante. Como resultado, la aparición de un máximo de la dependencia de la temperatura de la velocidad de formación de centros de cristalización es inevitable (Fig. 1.2). A temperaturas superiores a este máximo

Podemos despreciar la influencia de la tensión superficial en la interfaz líquido-cristal, ya que en este caso la relación de área es pequeña.

Los cristales deberían conducir a un aumento en la tasa de crecimiento a niveles más bajos.

hipotermia, que es típica de la tasa de formación de centros.

(debido a la ausencia del factor de tensión superficial), y al comienzo de su disminución a temperaturas correspondientes a una menor viscosidad (debido al papel de la difusa

transferir). Por lo tanto, la tasa máxima de crecimiento de cristalitos es siempre

cae en la región de temperaturas más altas que la tasa máxima de formación del centro (Fig. 1.3).

En el modo de enfriamiento a una temperatura significativamente mayor que la temperatura del líquido ТL, la sustancia líquida resulta ser más resistente a la cristalización que en el modo de calentamiento desde el estado amorfo. Este