Sólido

O estado sólido é un estado da materia, coas características de ter volume e forma definidos (isto é, a materia resiste á deformación). Dentro dun sólido, os átomos ou as moléculas están relativamente próximos, ou "ríxidos". Mais isto non evita que o sólido se deforme ou comprima. Na fase sólida da materia, os átomos teñen unha ordenación espacial fixa, mais unha vez que toda a materia ten algunha enerxía cinética, ata os átomos do sólido máis ríxido móvense lixeiramente, nun movemento "invisíbel".

Para outras páxinas con títulos homónimos véxase: Sólido (homónimos).

Pedazo de xeo, auga en estado sólido.

Os físicos chaman ao estudo dos sólidos física do estado sólido. Este ramo inclúe o estudo de semicondutores e de supercondutividade. A física do estado sólido é un tipo de física da materia condensada.

A ciencia dos materiais preocúpase fundamentalmente con propiedades dos sólidos tales como a forza e transformacións de fase. É largamente coincidente coa física do estado sólido.

A química do estado sólido cobre en parte ambos estes campos, mais preocúpase principalmente coa síntese de novos materiais.

Propiedades dos sólidos

• Elasticidade: Un sólido recupera a súa forma orixinal cando se deforma. Un resorte é un obxecto no que se pode observar esta propiedade, xa que volve á súa forma orixinal.
• Fraxilidade: Un sólido pode romperse en moitos fragmentos (crebadizo).
• Dureza: Hai sólidos que non poden ser raiados por outros máis brandos. O diamante é un sólido cunha dureza elevada.
• Forma definida: Teñen forma definida, son relativamente ríxidos e non flúen como fan os gases e os líquidos, agás baixo presións extremas do medio.
• Alta densidade: Os sólidos teñen densidades relativamente altas debido á proximidade das súas moléculas e por iso se di que son máis "pesados".
• Flotación: Algúns sólidos cumpren con esta propiedade só se a súa densidade é menor cá do líquido na que se coloca.
• Inercia: é a dificultade ou resistencia que opón un sistema físico ou un sistema social a posibles cambios; no caso dos sólidos pon resistencia a cambiar o seu estado de reposo.
• Tenacidade: Na ciencia dos materiais, a tenacidade é a resistencia que opón un material a que se propaguen fisuras ou fendas.
• Maleabilidade: É a propiedade da materia, que presentan os corpos a seren labrados por deformación. A maleabilidade permite a obtención de láminas delgadas de material sen que se rompa, tendo en común que non existe ningún método para cuantificalas.
• Ductilidade: A ductilidade refírese á propiedade dos sólidos de poder obter fíos deles.
• Rixidez: Algúns sólidos poden resistir máis ca outros as dobreces e as distorsións.
• Deformación: Algúns sólidos poden deformarse sen romperen, adquirindo unha forma diferente á que tiñan.

Sólidos cristalinos

Cristais de insulina

Con excepción do mercurio, os metais caracterízanse por estaren no estado sólido a temperatura ambiente,^[1] logo os sales e a maioría dos minerais son cristais. Os seres humanos xa coñecían cristais como o sal e o cuarzo dende hai varios séculos, mais non foi até o século XX, cando foron interpretados como arranxos regulares de átomos. En 1912 utilizáronse os raios X para corroborar que todo cristal é un arranxo ordenado e tridimensional. As medidas mostraron que os átomos dun cristal estaban moi próximos, coa distancia entre eles aproximadamente ao cumprimento dos raios X.^[2]

Os materiais con constituíntes dispostos nun padrón regular coñécense como cristais.^[3] Nos sólidos cristalinos, as partículas (átomos, moléculas ou ións) están nun padrón de regularidade ordenada, repetitiva. Hai moitas estruturas cristalinas diferentes, e a mesma substancia pode ter máis dunha estrutura (ou fase sólida), por exemplo, o xeo ten quince estruturas cristalinas coñecidas, ou quince fases sólidas, que existen a varias temperaturas e presións.^[4] Unha das características dos sólidos é a organización das moléculas que compoñen o material, pois están de forma organizada; outros materiais como os vidros, os plásticos e outros, que non posúen esa organización, denomínanse sólidos amorfos.^[5]

No estado sólido, a distancia media de separación entre os átomos, ou moléculas, que forman a mostra é comparable aos seus diámetros. Neste caso, a intensidade da interacción entre os átomos, ou moléculas é da mesma orde de grandeza que a intensidade da interacción que mantén unidos os átomos en moléculas illadas.^[6]

Sólidos amorfos

Mostras de metal amorfo, coa escala en milímetros

Os sólidos amorfos son aqueles que non posúen unha ordenación interna uniforme, carecen dunha rede de cristalización e a súa estrutura interior se asemella máis aos líquidos, con disposición interna e gran parte aleatoria. Os sólidos amorfos son por exemplo, os plásticos, os vidros, os xabóns, as parafinas e moitos outros compostos orgánicos e inorgánicos.^[7]

En moitos sólidos amorfos as partículas posúen liberdade para vagar polo material. Iso evidénciase por exemplo na elasticidade da goma ou na tendencia do vidro a fluír cando está suxeito a tensións durante períodos longos de tempo.^[2] Algunhas das aplicacións dos vidros e dos materiais plásticos derivan da súa cualidade de seren fáciles de moldear cando son sometidos a aumentos de temperatura.^[7]

Poden atoparse exemplos de sólidos amorfos nos tres grupos de materiais (metálicos, cerámicos e poliméricos). Unha das formas de obterse un sólido amorfo é evitar a súa cristalización durante o proceso de solidificación. En moitas substancias é posible evitar esta cristalización, por exemplo a través do arrefriamento rápido.^[8]

Os metais puros son propensos á cristalización e por outro lado a solidificación ultrarrápida de diversos metais produce metais amorfos, tamén denominados vidros metálicos.^[9] O primeiro metal amorfo do que se tivo noticia era unha aliaxe de ouro e silicio (Au₇₅Si₂₅) producida polos científicos W. Klement (Jr.), Willens e Duwez en 1960.^[10]

A ausencia de simetría fai dos vidros metálicos excelentes materiais magnéticos. Xeralmente presenta gran resistencia metálica e tenacidade. Son máis resistentes á corrosión que as aliaxes cristalinas tradicionais. Presentan alta resistencia eléctrica e baixas perdas acústicas.^[9]

Os sólidos amorfos tamén se chaman "sólidos vítreos".^[11]