Стекло аморфное или нет?

Как и многие люди, я думал, что стекло - это аморфное состояние материала. Но на счёт этого всё ещё ведутся споры. А так как я изучал физику твердого тела, нам рассказывали, что у стекла есть предпосылки не быть аморфным материалом. Сейчас поясню.

Что такое аморфное состояние? Это состояние вещества, где есть ближний порядок расположения атомов, т.е. одинаковое расстояние между атомами наблюдается только вблизи одного конкретного атома. Проще говоря, атомы расположены хаотично и расстояние между ними неодинаково, нет закономерностей их расположения во всем материале. По сути это жидкость, только твердая.

В твердом теле характерно закономерное расположение атомов во всем материале, окружение атома транслируется на дальние расстояния, есть периодичность их расположения в определенном порядке, что и называется кристаллической решеткой. То есть у атома есть определенные соседи, и такие атомы с такими соседями периодически повторяются. Это называется дальний порядок и твердые тела - единственные представители дальнего порядка.

Что такое стекло? Стекло это тоже представитель ближнего порядка, но у него есть отличие от аморфного тела.
Для начала поймём, как получается аморфное тело. Как мы уже сказали это по своей сути жидкость, только твердая. Вот и получается она из жидкости, которую надо охладить очень быстро, так, чтобы не успел образоваться дальний порядок, или кристаллы. То есть мы как бы фиксируем жидкое состояние но уже в твердом теле, быстрым охлаждением расплава. Стекло получается также быстрым охлаждением расплавленного песка.

Аморфными часто бывают металлы, как раз когда расплав, например, льется и очень быстро охлаждается. Но у аморфных веществ есть одна особенность - при нагревании они склонны образовывать дальний порядок и переходить в твердое состояние, т.е. кристаллизоваться. Оно и не удивительно, ведь аморфное состояние - метастабильное, и оно не обладает минимальной энергией. А так как все в природе стремится к минимуму энергии, аморфные тела при низкой температуре хотят быть твёрдыми, как и суждено по логике вещей. И поэтому, стоит их немного подогреть, придав подвижности атомам, они сразу же захотят упорядочиться и выстроиться в кристаллическую решетку и забыть о том нестабильном состоянии в которое мы их искусственно вогнали. Это называется процесс кристаллизации аморфных тел. Причем этот процесс необратим, при охлаждении кристаллизовавшееся аморфное вещество останется кристаллическом состоянии.

Стекла обладают несколько другими свойствами. Для стекол наличие ближнего порядка не является нестабильным состоянием, к тому же стекла - это как правило молекулярные вещества с определенными химическими связями, и там атомы не совсем могут двигаться как захотят. Поэтому в таком состоянии им пребывать не так уж и не нравится. Исходя из этого, при нагревании стекол не происходит их кристаллизации и образования дальнего порядка как в аморфных телах. Стекла становятся более текучими при нагревании, а при возврате температуры обратно - снова становятся вязкими и твердыми, но ближний порядок сохраняется. То есть нагрев-охлаждение стекол - обратимый процесс, можно сколько угодно туда-сюда нагревать, а стекло будет сохранять свое состояние, меняя лишь свою вязкость что говорит о том, что данное состояние для них является почти стабильным.

Яркими примерами веществ, находящихся в состоянии стекла, помимо самих стекол из песка, являются различные полимеры. Они высокомолекулярные, обладают ближним порядком и становятся текучими при нагревании.

Ставь свою реакцию, если понравился пост и ты узнал что-то новое, чего не знал раньше. А я уверен, что об этих различиях стекол и аморфных тел знают далеко не многие.

STOLBOV STUDY