Аморфное Состояние

(от греч. Amorphos - бесформенный), конденсированное состояние в-ва, главный признак к-рого - отсутствие атомной или молекулярной решетки, т. Е. Трехмерной периодичности структуры, характерной для кристаллического состояния. Аморфные тела изотропны, т. Е. Их св-ва (мех., оптич., электрич. И др.) не зависят от направления. А. С. Обычно устанавливают, во-первых, по небольшому числу максимумов на дифракционной картине (как правило, 2-4) на фоне диффузного гало, для к-рых характерны большая полуширина и быстрое убывание интенсивности с ростом угла дифракции. Во-вторых, по отсутствию в колебательном или электронном спектре расщеплений полос, связанных с симметрией структуры (см. Дифракционные методы, Молекулярные спектры).

Расплавы всех в-в выше их т-ры плавления Т пл, находятся обычно в термодинамически равновесном состоянии, в к-ром любая термодинамич. Ф-ция состояния (уд. Объем, энтальпия, энтропия) однозначно определяется т-рой, давлением и др. Параметрами. При Т пл в-во переходит в равновесное твердое состояние-кристаллизуется (см. Рис.). Однако в определенных условиях при т-рах ниже Т пп м. Б. Получено неравновесное состояние переохлажденной жидкости, а при дальнейшем охлаждении ниже т-ры стеклования Т ст - неравновесное твердое А. С. (см. Стеклообразное состояние). В этом состоянии в-во м. Б. Устойчиво в течение длит. Времени. Известны, напр., вулканич. Стекла (обсидиан и др.), возраст к-рых исчисляется миллионами лет. Термодинамич.

Ф-ции стеклообразного А. С. Определяются не только т-рой и давлением, но зависят также от предыстории образца (напр., скорости охлаждения). Физ. И хим. Св-ва в-ва в стеклообразном А. С. Обычно близки к св-вам кристаллич. Модификации того же в-ва, однако они могут существенно отличаться. Так, стеклообразный GeO2 раств. В воде и р-рах щелочей, реагирует с фтористоводородной и соляной к-тами, тогда как модификация GeO2 в воде практически не растворима, очень медленно раств. В р-рах щелочей при нагревании, не реагирует с указанными к-тами. Температурные интервалы существования аморфного и кристаллического состояний в-ва. Сплошная линия -равновесное состояние, штрихпунктирная - неравновесное. Переход из переохлажденного жидкого в стеклообразное А.

С. Происходит обычно в узком температурном интервале и сопровождается резким изменением св-в, в частности вязкости (на 10-15 порядков), температурного коэф. Расширения (в 10-100 раз), модулей упругости (в 10-1000 раз), теплоемкости, плотности и др., чем формально напоминает фазовый переход II рода. Однако образование стеклообразного А. С. Не сопровождается появлением зародышей новой фазы и физ. Границы раздела фаз. Т ст не является термодинамич. Характеристикой в-ва и в зависимости от условий измерения может меняться на неск. Десятков градусов. Это обусловлено тем, что в температурном интервале стеклования резко замедляется перестройка структуры ближнего порядка жидкости (структурная релаксация), т. Е. Кинетич. Природой стеклования.

Ниже Т ст структурные превращения в в-ве прекращаются совсем (при конечном времени наблюдения), частицы (атомы, молекулы, фрагменты молекул) способны лишь к колебательным и мелкомасштабным вра-щат. Движениям, трансляционная подвижность, характерная для жидкого состояния, теряется. Т. Обр., различие в св-вах жидкого и твердого А. С. Определяется характером теплового движения частиц. Существуют в-ва, к-рые не удается получить в кристаллич. Состоянии. К таким в-вам относятся статистич. Сополимеры и атактич. Полимеры, в макромолекулах к-рых последовательность мономерных звеньев нерегулярна в направлении оси цепи. Считается, что из-за отсутствия периодичности в строении макромолекул ни при каких условиях не может возникнуть трехмерная периодич.

Структура и, следовательно, эти в-ва существуют только в А. С. Вопрос о термодинамич. Природе равновесного твердого А. С. Пока остается открытым (см. Третье начало термодинамики). Ряд жесткоцепных полимеров с высокими Т ст существует только в стеклообразном состоянии, т. К. При нагр. Выше Т ст они разлагаются. Попытки создания физ. Моделей А. С. Пока к успеху не привели. Лит. Тарасов В. В., Проблемы физики стекла, под ред. Г. М. Бартенева, 2 изд., М., 1979. Филлипс Дж., Физика стекла, в сб. Физика за рубежом, М., 1983, с. 154-78. ZallenR., The physics of amorphous solid, N. Y., 1983. Э. Ф. Олейник. Г. З. Пинскер. .