Aineella on kolme perustilaa, ne ovat kiinteä, nestemäinen ja kaasu. Ne luokitellaan niiden molekyylien, ionien ja atomien rakenteen perusteella, jotka on järjestetty oikeaan järjestykseen tai hajallaan. Kiinteät aineet voidaan edelleen kiderakenteensa perusteella luokitella kiteisiin ja amorfisiin. Molemmat kiinteät aineet voidaan erottaa niiden kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien perusteella.
Kiteinen vs Amorfinen
Ero kiteisen ja amorfisen välillä on niiden rakenne. Vaikka kiteisillä on kiinteämpi muoto, ja ionit ovat järjestetty tiettyyn kuvioon, joka tunnetaan kidehilana. Amorfisten aineiden tapauksessa kiinteän aineen sisällä olevat molekyylit ovat kuitenkin hajallaan, eivätkä ne ole järjestetty mihinkään tiettyyn järjestykseen.
Vertailutaulukko kiteisen ja amorfisen välillä
| Vertailuparametri | Kiteinen | Amorfinen |
| Rakenne | Säännölliset kuviolliset ionit | Satunnaiset kuviolliset ionit |
| Sulamispiste | Kiinteä sulamislämpötila | Ei kiinteää sulamislämpötilaa |
| Fyysiset ominaisuudet | Anisotrooppinen | Isotrooppinen |
| Symmetria | Symmetrinen | Epäsymmetrinen |
| Esimerkki | Kvartsi | Lasi |
Mikä on Crystalline?
Kiteinen kiinteä aine, jota kutsutaan myös kiteeksi, on kiinteä materiaali, joka koostuu atomeista tai ioneista, jotka ovat järjestäytyneet mikroskooppiseen rakenteeseen, joka edelleen muodostaa kaikkiin suuntiin leviävän kidehilan. Kaikilla kiteisillä kiintoaineilla on kiinteä sulamispiste. Atomien järjestely kiteen sisällä tunnetaan kiderakenteena. Atomit muodostavat jaksollisen järjestelyn. Vaikka kaikki kiinteät aineet eivät ole kiteitä.
Kiderakenne on esitelty sen yksikkökennoilla. Yksikkösolut pinotaan sitten edelleen kolmiulotteiseen muotoon kiteen luomiseksi. Kiteet tunnistetaan yleensä niiden erillisestä muodosta, joka koostuu tasaisesta pinnasta ja terävistä kulmista. On vaikeaa erottaa kiteinen ja ei-kiteinen vain tuntemalla tai katsomalla niitä. Ne voidaan erottaa niiden kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien perusteella.
Kiteinen kiinteä aine vaatii äärimmäisen lämpötilan murtaakseen molekyylien välisen voimansa. Niillä on kiinteä kiehumis- ja sulamispiste, koska niillä on tasainen molekyylijärjestely. Vaikka kun niitä leikataan johonkin tiettyyn suuntaan, fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat ja siksi se tunnetaan anisotrooppisena.
Tietyissä tapauksissa kiteinen kiinteä aine johtaa amorfiseen aineeseen sen jäähtymisprosessin perusteella. Esimerkiksi kvartsi on kide, jossa happi- ja piiatomit ovat järjestetyssä muodossa, mutta jäähdytettynä siitä voi muodostua A-rakenteinen lasi. Usein kiteytysprosessia vältetään amorfisen kiinteän aineen vastaanottamiseksi lopputuotteeksi teollisiin tarkoituksiin.
Kiteet voidaan lisäksi ryhmitellä 7 eri tyyppiin hilan ja viivojen perusteella, nimittäin tetragonaalisiin, kuusikulmaisiin, ortorombisiin, trigonaalisiin, trikliinisiin, kuutioihin ja monokliinisiin. Kiteinen kiinteä aine määritellään myös sen mukaan, millaisia hiukkasista ne koostuvat ja niiden kemiallinen sitoutuminen. Tämän perusteella kiteistä kiinteää ainetta voi olla neljää erilaista ionista, kovalenttista, metallista ja molekyylistä.
Mikä on Amorfinen?
Amorfinen on johdettu kreikan sanasta, joka tarkoittaa "muodotonta". Niissä on epäsäännölliset kiinteän aineen hiukkaset. Nämä lohkot ovat samanlaisia kuin perusrakenneyksikkö, joka löytyy samanlaisen yhdisteen vastaavasta kidefaasista.
Amorfisesta kiinteästä aineesta puuttuu oikea kolmiulotteinen kiteisen materiaalin pitkän kantaman järjestys. Aine voi olla joko kiinteää tai nestemäistä riippuen perusrakennuspalikoiden välisestä liitettävyydestä. Kiinteillä aineilla on korkea liitettävyys, kun taas nesteillä on alhainen liitettävyys.
Amorfisella kiinteällä aineella ei ole kiinteää sulamispistettä, ja kiinteä aine voi muuttua nesteeksi eri lämpötila-alueilla. Amorfinen kiinteä aine on yleensä isotrooppinen (suorittaa tasaiset ominaisuudet kaikkiin suuntiin).
Mikä tahansa kiteinen kiinteä aine voidaan tehdä amorfiseksi nopealla jäähdytyksellä. Ne eivät salli hiukkasten järjestäytymistä kiteiseen muotoon. Amorfinen kiinteä aine voidaan muuttaa takaisin kiteiseksi kiinteäksi aineeksi, joka jätetään pidemmäksi ajaksi sulamispisteensä alapuolelle. Amorfisen aineen sisäinen rakenne muodostuu toisiinsa yhdistetyistä rakennelohkoista, ne muistuttavat samanlaista kiteistä materiaalia.
Amorfinen kiinteä aine koostuu sekä luonnollisista että ihmisen aiheuttamista aineista. Yleisin havaittu esimerkki Amorfisesta on lasi. Muutamat muut amorfiset kiinteät aineet ovat kalvovoiteluaineet, metallilasit, polymeerit ja geelit. Jos nestefaasi jäähdytetään nopeasti, mikä tahansa materiaali voi kiinteytyä amorfiseksi kiinteäksi aineeksi.
Tärkeimmät erot kiteisen ja amorfisen välillä
- Kiteiset kiinteät aineet ovat luonteeltaan äärimmäisen rakenteellisia, kiinteän aineen sisällä olevat molekyylit ovat järjestäytyneet järjestykseen tunnetaan myös kidehilaksi. Toisaalta amorfiset kiinteät aineet eivät ole lainkaan rakenteellisia, vaan kiinteän aineen molekyylit ovat järjestäytymättömällä tavalla.
- Kiteisellä kiinteällä aineella on kiinteä sulamispiste, mutta amorfisella kiinteällä aineella ei ole kiinteää sulamispistettä. Ne sulavat eri lämpötiloissa.
- Kiteiset kiinteät aineet ovat anisotrooppisia, kun taas amorfiset kiinteät aineet ovat isotrooppisia.
- Kiteinen kiinteä aine on luonteeltaan symmetrinen, kun taas amorfinen kiinteä aine on luonteeltaan epäsymmetrinen.
- Esimerkki kiteisestä on kvartsi ja esimerkki amorfisesta lasista.
Johtopäätös
Aineella on kolme tilaa, nimittäin kiinteät aineet, nesteet ja kaasu. Kaikki riippuu tekijästä, kuinka lähelle tai kuinka kaukana toisistaan molekyylit ovat pakattu toisistaan. Kiinteät aineet jaetaan edelleen kahteen laajaan tyyppiin, nimittäin kiteiseen ja amorfiseen. Ne voidaan erottaa toisistaan rakenteen, sulamispisteen, fysikaalisten ominaisuuksien ja symmetrian perusteella.
Kiteisillä kiinteillä aineilla on määrätty muoto ja rakenne. Kiinteän aineen molekyylit on järjestetty tietyn mallin mukaan. Niillä on kiinteä sulamispiste. Kite on anisotrooppinen. Toisaalta amorfiset tunnetaan myös pseudo-kiintoaineina. Sisällä olevat molekyylit eivät ole järjestetty mihinkään kuvioon tai muotoon. Niillä on erilaisia sulamispisteitä. Ne ovat epäsäännöllisen muotoisia.
Viitteet
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X01000977
- https://books.google.com/books?hl=fi&lr=&id=Pl1b_yhKH-YC&oi=fnd&pg=PP1&dq=crystalline&ots=d7r_cEFX-f&sig=yfunsduS0YhIFEujbVKyNyTgUKc
- https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00018738600101911
- https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1659873
