標籤:固體

1簡介

非晶態固體
非晶態固體 noncrystalline solid
又稱無定形體或玻璃體。其內部原子或分子的排列無周期性,如同液體那樣雜亂無章地分佈,可看作過冷液體,如玻璃、松香、明膠等。非晶態固體有如下通性;宏觀性質具有均勻性,這種均勻性來源於原子無序分佈的統計性規律;物理性質一般不隨測定方向而變,稱為各向同性;不能自發地形成多面體外形;無固定的熔點;由於無周期性結構,不能對X射線產生衍射效應。

2特點

X射線衍射實驗表明,非晶態固體(或稱為無定形體、玻璃體)具有短程秩序,但完全不具有長程秩序。由附圖看出:就每個原子周圍零點幾納米內的情況而言,晶態與非晶態固體十分相似,即每個原子的最近鄰原子的數目一定,化學鍵的鍵長相等,鍵角基本上一樣。至於每個原子與相距在幾納米以外的原子的關係,則在晶體中與在非晶態固體中有本質的不同。晶體具有長程序,由其中一原子出發,只有在特定方向上和特定距離處才能找到其他原子。而在非晶態固體中,由一個原子出發,在任何方向、任何距離處找到其他原子的幾率完全相同。氣體則既無短程序,也無長程序。
與晶體相比,非晶態固體結構的另一特點是:它的結構參數呈現著某種統計分佈,而不像晶體中那樣具有確定的數值。例如,在晶態中對於所有的原子,其鍵長、鍵角及配位數都是個確定的值,由原子和化學鍵所構成的封閉環中也具有確定數目的原子。而在非晶態中,鍵角的數值和類似的環中原子數目都明顯地呈現著某種統計分佈。
從熱力學上講,晶體結構處於平衡狀態,而非晶態固體的結構則處於非平衡狀態。後者有向平衡狀態轉變的趨勢,但通常由於動力學原因,此種轉變需時甚久,甚至於實際上難以實現。

3結構模型

目前已對三類非晶態固體物質提出了較好的結構模型:①連續無規網模型,適用於通過共價鍵形成的玻璃體,如硅、二氧化硅、二氧化鍺、二硫化鍺、碲化硅等;②無規密堆積模型,適用於非晶態的金屬和合金;③無規線圈模型,適用於柔順性好的高聚物無定形固體。
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