Sòlid amorf

El sòlid amorf és un estat sòlid de la matèria, en el qual les partícules que conformen el sòlid no tenen una estructura ordenada. Aquests tipus de sòlids no tenen formes i cares ben definides. Aquesta classificació contrasta amb la dels sòlids cristallins, els àtoms dels quals estan disposats de manera regular i ordenada formant xarxes cristal·lines.^{[1][2][3][4][5]}

Diagrama molecular del vidre (SiO₂), en sòlid amorf.

Diagrama molecular del quars (SiO₂) en xarxa cristallina.

Molts sòlids amorfs són mescles de molècules que no es poden apilar bé. Gairebé tots els altres es componen de molècules grosses i complexes. Entre els sòlids amorfs més coneguts hi ha el vidre i els plàstics.

Un mateix compost, segons el procés de solidificació, pot formar una xarxa cristallina o un sòlid amorf. Per exemple segons la disposició espacial de les molècules de sílice (SiO₂), es pot obtenir una estructura cristallina (el quars) o un sòlid amorf (el vidre). Les molècules dels sòlids amorfs estan distribuïdes a l'atzar i les propietats físiques del sòlid són idèntiques en totes les direccions (isotropia).

Les formes amorfes tenen una temperatura característica en la qual les seves propietats experimenten canvis importants. Aquesta temperatura és coneguda com a temperatura de transició vítria (T_g). La temperatura de transició a vidre d'un material amorf pot reduir-se afegint molècules petites, anomenadess "plastificadors", que s'adapten entre les molècules vítries a mobilitat més gran.

Una conseqüència directa de la disposició irregular de les partícules en un sòlid amorf, és la diferència d'intensitat que prenen les forces intermoleculars entre elles, d'aquí que la fusió s'arribi a temperatures diferents, segons la proporció de les diferents partícules que formen la mostra. Per això un sòlid amorf no té un punt de fusió definit, sinó en un interval de temperatura. Quan s'escalfa un sòlid amorf, la substància no manifeste un punt de fusió, encara que s'estova progressivament augmentant la seva tendència a deformar-se. En contrast, la temperatura de fusió d'un sòlid cristal·lí està ben definida.

Respecte a les seves propietats elàstiques, els sòlids amorfs tenen les propietats dels cristalls.

Pel que fa al magnetisme, els metalls amorfs presenten les propietats magnètiques més notables, es comporten com materials ferromagnètics.

Aplicacions

Per les seves propietats mecàniques hi ha un gran nombre de sòlids amorfs que es fan servir com materials per a la indústria i la construcció. Els òxids amorfs es fan servir com vidre de finestres. Alguns polímers són plàstics. Semiconductors en les memòries dels ordinadors i en cèl·lules solars, etc.

Casos particulars

Les definicions i explicacions científiques poden ser difícils d’entendre per part de persones no especialitzades. Uns quants exemples pràctics de sòlids amorfs, familiars o exòtics, haurien de permetre una comprensió intuitiva del tema.

Vidres Els vidres i materials vitris són un dels exemples típics de sòlids amorfs.[6] La figura mostra material de laboratori fabricat de vidre de borosilicat.[7]

Basalt Les roques de basalt són considerades amorfes (sòlids amorfs) per alguns autors.[8][9] La figura mostra una estela babilònica de basalt.[10]

Plàstics La figura mostra un recipient de polipropilè. La majoria de peces de plàstic habituals són sòlids amorfs.

Jade

Sòlids de macroestructura amorfa

Des d’un punt de vista general, i sense tenir en compte les propietats òptiques ni el punt de fusió, hi ha una munió de sòlids que tenen una estructura amorfa i unes qualitats de resistència prou interessants. Principalment des del punt de vista de la seva resistència estructural.

Tova En les construccions de toves, cada tova presenta una estructura amorfa. Les propietats mecàniques són sensiblement isòtropes. Les parets de tàpia tenen una estructura interna semblant.

Referències

1. Lyall Addleson. Materiales para la construcción. Reverte, 1 juliol 2021, p. 36–. ISBN 978-84-291-9252-0.
2. Carlos Arturo Correa Maya. Fenómenos químicos. Universidad Eafit, 2002, p. 200–. ISBN 978-958-8173-83-2.
3. Richard Zallen. The Physics of Amorphous Solids. John Wiley & Sons, 11 juliol 2008. ISBN 978-3-527-61797-5.
4. Zbigniew H. Stachurski. Fundamentals of Amorphous Solids: Structure and Properties. John Wiley & Sons, 9 març 2015. ISBN 978-3-527-33707-1.
5. Eduardo Besoain. Mineralogía de arcillas de suelos. Bib. Orton IICA / CATIE, 1985, p. 287–. ISBN 978-92-9039-067-1.
6. Rebecca C. Thompson. Le Feu et la Glace. Alisio, 13 octubre 2020, p. 118–. ISBN 978-2-37935-166-2.
7. Glastechnische Berichte. Plenum Press, 1963.
8. Samuel Y. Harris. Building Pathology: Deterioration, Diagnostics, and Intervention. John Wiley & Sons, 1 març 2001, p. 293–. ISBN 978-0-471-33172-8.
9. Institution of Civil Engineers (Great Britain). Urban Ground Engineering: Proceedings of the International Conference Organized by the Institution of Civil Engineers and Held in Hong Kong, China, on 11-12 November 1998. Thomas Telford, 1999, p. 240–. ISBN 978-0-7277-2786-2.
10. Laurent Bricault; Corinne Bonnet Quand les dieux voyagent: Cultes et mythes en mouvement dans l'espace méditerranéen antique. Labor et Fides, 15 novembre 2017, p. 177–. ISBN 978-2-8309-5081-6.

Bibliografia

• J. Zarzycki: Les verres et l'état vitreux. Paris: Masson 1982. English translation available.
• B. A. Movchan and A. V. Demchishin (1969). "Study of the structure and properties of thick vacuum condensates of nickel, titanium, tungsten, aluminium oxide and zirconium dioxide". Phys. Met. Metallogr. 28: 83–90.
• J.A. Thornton (1974). "Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography of thick sputtered coatings". J. Vac. Sci. Tech. 11: 666–670. doi:10.1116/1.1312732.
• a b Buckel, W. (1961). "The influence of crystal bonds on film growth". Elektrische en Magnetische Eigenschappen van dunne Metallaagies. Leuven, Belgium.
• R.M. de Vos, H. Verweij (1998). "High-Selectivity, High-Flux Silica Membranes for Gas Separation". Science 279 (5357): 1710. doi:10.1126/science.279.5357.1710. PMID: 9497287.
• a b M. Birkholz, B. Selle, W. Fuhs, S. Christiansen, H. P. Strunk, and R. Reich (2001). "Amorphous-crystalline phase transition during the growth of thin films: the case of microcrystalline silicon". Phys. Rev. B 64: 085402. doi:10.1103/PhysRevB.64.085402.
• W. Ostwald (1897). "Studien über die Umwandlung fester Körper". Z. Phys. Chem. 22: 289–330.