固体：特性、構造、密度および例

体を形成することが可能であると容積を有する固体コールような物質。 液体や気体の中で、彼らはその形状によって区別されます。 固形物は、その粒子が自由に動くことができないという事実のために体の形状を保持します。 彼らはそれらの密度、延性、電気伝導度及び色が異なります。 彼らはまた、他の特性を有しています。 例えば、これらの物質のほとんどは液体凝集状態を取得し、加熱中に溶融されます。 それらのいくつかすぐに気化し、加熱時（昇華）。 しかし、また、他の物質に分解するものがあります。

固形物の種類

すべての固体は2つのグループに分割されます。

1. 個々の粒子がランダムに配置された、非晶質。 言い換えれば、彼らは明確な（特定の）構造を有していません。 これらの固体は、特定の所定の温度間隔内で溶融することができます。 これらの最も一般的には、ガラスや樹脂などが挙げられます。
2. 原子、分子、イオン、金属：今度は4種類に分けられる結晶。 粒子は、すなわち、結晶格子においてのみ特定のパターンで配置されています。 異なる物質で、その形状は大きく異なります。

結晶性固体は、その数にアモルファスに優先します。

結晶性固体の種類

実質的に全ての固体物質は、結晶構造を有しています。 彼らは構造が異なります。 その結晶格子のノードに様々な粒子および化学物質を含みます。 それは彼らに従っている、と彼らは自分の名前を得ました。 各タイプは、そのための具体的なプロパティがあります。

• 共有結合により連結された原子の結晶格子の固体粒子。 それは、その強度によって区別されます。 このため、このような物質は、高有する融点および沸点を。 このタイプは、水晶とダイヤモンドを含んでいます。
• 粒子間の分子結合の結晶格子内に、その弱点を特徴とします。 このタイプの物質は、融点と沸点の容易さによって特徴付けられます。 これに特定の香りを持っているため彼らは、変動性を特徴としています。 これらの固体は氷、砂糖です。 このタイプの固形分中の分子の運動は、それらの活性によって特徴づけられます。
• イオン結晶格子 のノードには、正と負に帯電した各粒子を交互。 これらは、静電引力によって保持されています。 この格子の種類はアルカリ、塩、に存在する 塩基性酸化物。 このタイプの多くの物質は、水に容易に溶解します。 イオン間、非常に強力な結合に難治性です。 それらは、不揮発性を特徴としているため、ほとんどすべてのそれらのは、無臭です。 その組成がない自由電子のように、電流を伝導することができませんでしイオン格子を有する物質。 固体イオンの典型的な例 - 塩。 このような結晶格子は、それが脆くなります。 これは、そのシフトのいずれかがイオン反発力を引き起こす可能性があることに起因しています。
• 金属の結晶格子は、化学イオンは正に帯電したノードに存在しています。 それらの間の優れた熱と電気エネルギーを通過する自由電子があります。 だからこそ、このような導電率などの任意の金属異なる機能。

固体の一般的な概念

固形物や物質 - それは実質的に同じことです。 これらの用語は、凝集の4つの状態のうちの一つと呼ばれます。 固体は、原子の熱運動の安定した形と性格を持っています。 後者は、平衡位置の近くに小さな振動を作ります。 組成と内部構造の研究を扱う科学の支店は、等の固体物理学に言及しました。 このような物質に関わる知識の他の重要な領域があります。 外部の影響と変形可能な物体の運動と呼ばれる仕組みにより形状を変更します。

固形物の異なる特性のために、彼らは、人間によって作成された様々な技術的なデバイスで使用されています。 ほとんどの場合、その使用の根拠は、このような硬さ、ボリューム、質量、弾力性、可塑性、脆性などの性質でした。 現代科学が使用のみ実験室で検出することができる固体の他の品質することができます。

結晶とは何ですか

結晶 - 特定の順序粒子に入れ立体。 それぞれの化学物質は 、独自の構造を有しています。 その原子は、格子と呼ばれる3次元的に周期的にスタッキングを形成します。 固体物質は、異なる構造の対称性を持っています。 それはポテンシャルエネルギーの最小量を有するため、固体結晶状態は、安定であると考えられます。

固体物質（天然）の大部分はランダムに配向個々の粒子（結晶子）の多数から成ります。 このような物質は、多結晶と呼ばれています。 これらは、技術の合金や金属だけでなく、岩がたくさんあります。 単結晶は、天然または合成単結晶と呼ばれます。

ほとんどのそのような立体に溶融または溶液に提出、液相の状態で形成されています。 時には、彼らは気体状態に由来しています。 このプロセスは、結晶化と呼ばれています。 種々の物質の培養手順（合成）の科学的および技術的進歩のおかげで、工業規模を生成しました。 結晶の大部分は自然の形状がある 正多面体を。 それらのサイズは大きく異なります。 数グラムまで - たとえば、自然の石英（水晶）は、数百キログラム、ダイヤモンドまで重量を量ることができます。

アモルファス固体では、原子の周りに一定の発振ランダムに位置する点にあります。 彼らはいくつかの短距離秩序を格納し、ない長距離。 これは、それらの分子はそのサイズと比較することができる距離に配置されているという事実によるものです。 この私たちの生活の例では、最も一般的には、固体ガラス状態です。 アモルファス材料は 、多くの場合、無限大の粘度を有する液体とみなされます。 結晶化の時間が示されていないこと、時には非常に大きいです。

これらの物質の上記の特性は、それらを一意にすること。 時間をかけて結晶状態に入ることができるので、アモルファス固体が不安定であると考えています。

高密度に充填された固体を含む分子、原子、。 彼らは実質的に他の粒子に対するそれらの相対位置を維持し、分子間相互作用によって一緒に保持されます。 異なる方向に固体の分子間の距離は、結晶格子定数と呼ばれます。 物質の構造とその対称性は、電子バンド、切断及び光学系などの特性の複数を定義します。 固体十分に大きな力にさらされると、これらの資質は、多かれ少なかれ違反かもしれません。 場合この固体適し残留変形。

固体の原子は、熱エネルギーの所有によるものである、発振します。 彼らは無視できるので、彼らは唯一の実験室条件下で観察することができます。 分子構造の固体は、主にその特性に影響を与えます。

固形物の研究

これらの材料の性質の性質は、その品質と粒子の運動は、固体物理学のさまざまなサブセクションを検討しました。

X線および他の方法を用いて、無線スペクトル、構造解析：使用研究のため。 だから、固体の、機械的、物理的および熱的特性を研究しています。 硬度、耐ストレス性、引張強度、相変態は、材料を研究します。 これは、主に固体の物理学と重なります。 もう一つの重要な現代科学があります。 既存および固体化学を開催し、新たな物質の合成研究するために。

特長固体

キャラクタのモーション外部電子固体原子は電気的に、例えば、その特性の多くを決定します。 そのような体の5つのクラスがあります。 彼らは原子の種類に応じて設定されています。

• イオンは、基本的な特性は、その静電吸着力です。 その特徴：赤外領域の光の反射と吸収。 低い温度で、イオン結合は低い電気伝導率を特徴とします。 そのような材料の例は、塩酸（塩化ナトリウム）のナトリウム塩です。
• 共有結合は、両方の原子に属する電子対、を犠牲にして行います。 このようなリンクが分かれている：シングル（シングル）、ダブル、トリプル。 これらの名前は、電子対（1、2、3）の存在を示します。 二重結合および三重結合は倍数と呼ばれています。 グループの他の部門があります。 したがって、単離された極性および非極性結合の電子密度分布に応じ。 最初は異なる原子によって形成されており、第2 - で等しいです。 ある例は物質のような固体 - ダイアモンド（C）及びケイ素（Si）は、その密度によって特徴付けられます。 ほとんどの固体結晶は、単に共有結合です。
• 原子の価電子を組み合わせることにより形成された金属。 結果として、電気電圧の影響下で変位される全電子雲があります。 とき結合原子の長い金属結合が形成されています。 彼らは電子を供与することができること。 多くの金属は、この結合の複雑な化合物は、物質の固体状態を形成しています。 例：ナトリウム、バリウム、アルミニウム、銅、金。 非金属化合物は、以下の通りである：のAlCr _2、のCa ₂ CuやCuの₅亜鉛_8。 金属接合（金属）を有する物質は、物理的特性に多様です。 彼らは、（W、Nbの）非常に硬いし（Na、K）ソフト、水銀（Hg）の液体であってもよいです。
• 物質の別々の分子を形成している結晶中に生じる分子。 これは、ゼロの電子密度を有する分子との間のギャップによって特徴付けられます。 これらの結晶中の原子をつなぐ力はかなりあります。 同じ分子で、彼らはお互いだけの弱い分子間の魅力に魅了されています。 それらの間のリンクを簡単に熱によって破壊されている理由です。 原子の崩壊の間の接続は、はるかに難しいです。 分子結合は、オリエンテーション、分散誘導に分割されています。 このような固体物質の例はメタンです。
• その負分子または他の部分の最小粒子を偏正偏原子又は分子間で起こる水素、。 これらの関係は、氷を帰することができます。

プロパティの固形分

今日は何を知っていますか？ 科学者たちは長い間、固体物質の性質を研究してきました。 ときの温度にさらされると、それを変更します。 体液の遷移は溶融と呼ばれます。 気体状態の固体の変換は、昇華と呼ばれます。 温度を下げるとの強固な結晶化を発生します。 アモルファス相に移行寒さの影響下にいくつかの物質。 このプロセスは、ガラス化の科学者と呼ばれています。

相転移中の固体の内部構造を変化させます。 それは温度が低下する取得最高発注。 気圧と温度T> 0 K自然界に存在する任意の物質で、固化。 唯一ヘリウムは、24気圧の圧力に必要であるの結晶化は、この規則の例外です。

ソリッドステートはそれを異なる物理的特性を与えます。 彼らは、特定のフィールドと力の影響の下で体の特定の動作を説明します。 これらのプロパティは、グループに分けられます。 3エネルギー（機械的、熱的、電磁気）の3種類に対応する露光方法を割り当てます。 従って、それらは固体の物理的特性の三つのグループが存在します。

• 体の応力と変形に関連する機械的特性。 これらの基準によると、固形物は、弾性、レオロジー、強度及び技術に分けられます。 残りは体がその形状を保持しているが、それは外部の力によって変更することができます。 この場合、塑性変形（初期ビューが返されない）、弾性（元の形状に戻る）または破壊的（一定のしきい値が減衰/休憩）のものであってもよいです。 これらの取り組みは、弾性率を説明し確認してください。 ソリッド延伸、圧縮に抵抗するだけでなく、ねじれや曲げ、シフトだけではなく。 剛体強度が破壊された彼の財産の呼び出しに抵抗します。
• 熱は熱フィールドの影響を受けて明らかに。 融点は、本体が液体状態に変換される - の最も重要な特性の一つ。 これは、結晶性固体中で観察されます。 温度を徐々に上昇させたときに非晶質体は液体状態への遷移として、融解の潜熱を有します。 特定の熱アモルファス体に到達すると、その弾力性を失い、可塑性となります。 この状態は、そのガラス転移温度の達成を意味しています。 加熱は、剛体変形を発生した場合。 また、頻繁に拡大します。 定量的に、この条件は、特定の因子によって特徴付けられます。 体温は、流動性、可塑性、硬さや強度などの機械的特性に影響を与えます。
• 電磁、固体微粒子の流れと高剛性の電磁波への曝露に関連しました。 これらは、保護観察や放射特性が含まれます。

バンド構造

固体を分類し、いわゆるバンド構造ました。 だから、その中で区別されます。

• 導体は、伝導帯と価電子帯が重複することを特徴とします。 こうして電子は最小のエネルギーを得、それらの間で移動することができます。 導体のために全ての金属があります。 ときに電流が（最低と高電位と点との間の電子の自由な移動に起因する）は、電位差本体に形成されています。
• エリアが重複しない誘電体、。 それらの間の間隔は4 eVでより大きくなります。 大きなエネルギー伝導帯を必要とする価から電子を伝導するには。 これらの性質のおかげで、事実上、非導電性誘電体。
• 半導体は、伝導帯と価電子帯が存在しないことを特徴とします。 それらの間の間隔は4 eVのよりも小さくなっています。 伝導帯への価からの電子の移動のための誘電体よりも少ないエネルギーを必要とします。 純粋な（非合金及び固有関数）半導体は不十分電流が渡されます。

固体中の分子運動は、それらの電磁特性を引き起こします。

その他のプロパティ

固形物を分割し、その磁気特性されています。 3つのグループがあります。

• 温度または凝集の状態に少し依存する反磁性特性。
• 常磁性は、伝導電子と原子の磁気モーメントの向きから得られます。 それらの感受性キュリー係る温度として減少します。 このように、300 Kで、10 ^-5です^。
• 原子の長距離秩序を有する規則構造を有する磁性体。 格子のノードに定期的に磁気モーメントを有する粒子を配置されています。 これらの固形物及び物質は、しばしば人間の活動の異なる球で使用します。

自然の中で最も困難な物質

彼らは何ですか？ 固形分濃度が大幅に彼らの硬さを決定します。 近年では、科学者があることを主張いくつかの材料を発見した「最も耐久性のあるボディを。」 ほとんどの固体 - それはダイヤモンドよりも約1.5倍に困難である、（フラーレンと液晶分子）をフレライト。 残念ながら、それはごく少量で現在利用可能です。

現在までに、後の業界で使用することができる最も困難な物質、 - lonsdalite（六角形ダイヤモンド）。 彼はダイヤモンドよりも58％に困難です。 Lonsdalite - 炭素の同素体修正。 その結晶格子はダイヤモンドに非常によく似ています。 ロンズデーライトセルは、4個の原子を含んでいますが、ダイヤモンド - 一般的に使用される結晶の8.今日の最も困難なダイヤモンドです。