Materia ma tendencje do krystalizacjikrystalizacjakrystalizacji. Podczas obniżania temperatury, równolegle obniża się energia indywiduów, które wówczas zaczynają się uporządkowywać w przestrzeni. Istnieją jednak także takie materiały, które nie osiągną tego uporządkowania.

Przykładem takiego związku jest szkłoszkłoszkło (${\text{SiO}}_2$). Konsystencję ciekłego szkła można porównać do konsystencji kisielu. Podczas jego ochładzania struktura indywiduów chemicznych zostaje zamrożona, jednak z powodu dużej lepkości nie jest możliwe całkowite uporządkowanie się indywiduów. W swojej budowie krystalicznej szkło przypomina raczej ciecz niż regularną strukturę krystaliczną. Dawniej uważano je za przechłodzoną ciecz.

W ciałach amorficznych nie występuje uporządkowanie dalekiego zasięgu, indywidua chemiczne rozmieszczone są w przestrzeni w sposób nieregularny.

RKasY5c2jPl07

Ilustracja przedstawia strukturę krystaliczna tlenku krzemu. To połączone ze sobą sześciokąty zbudowane z małych czerwonych kulek - to atomy tlenu i większych żółtych kulek - to atomy krzemu. Czerwone kulki są usytuowane na wierzchołkach sześciokątów. Każdy sześcian jest zbudowany z sześciu atomów krzemu i pięciu atomów tlenu.

R1Y2ZxMoWVXDM

Ilustracja przedstawia strukturę amorficzną tlenku krzemu. To połączone ze sobą zdeformowane sześciokąty. Każdy z nich jest zbudowany z sześciu atomów krzemu i pięciu atomów tlenu.

Porównując powyższe rysunki struktur tlenku krzemu(IV) ${\text{SiO}}_2$ można zauważyć, że w przypadku krystalicznego ${\mathrm{SiO}}_2$ tworzy się struktura regularna, uporządkowana, natomiast amorficzny ${\text{SiO}}_2$ takiego uporządkowania nie wykazuje. Jak możesz zauważyć, substancja amorficzna jest zbudowana z takich samych bloków (w tym przypadku ${\text{SiO}}_2$), jak w sieci krystalicznej. Jedyną różnicą jest ułożenie tych bloków względem siebie – nie występuje w nich regularność.

Warto również zauważyć, że w przypadku amorficznego tlenku krzemu, obserwujemy wolne przestrzenie między atomami. Właśnie dzięki nim możliwe jest modyfikowanie szkła np. przez dodatek $\mathrm{PbO}$, ${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3$, ${\text{CaCO}}_3$.

Innym przykładem substancji, które mogą występować w postaci amorficznej, są polimerypolimerypolimery. To związki zbudowane z dużej ilości, ciągle powtarzających się motywów, zwanych meramimermerami. Przykładem może być poli(chlorek winylu) – związek zbudowany z naprzemiennie połączonych grup chloroetanowych, zaznaczonych na rysunku w kwadratowym nawiasie.

R6nYAfAZxKLp4

Zdjęcie przedstawia czarną skałę z połyskiem. Skała jest miejscami gładka.

RKkJASu3qKEGb1

Na ilustracji znajduje się wzór umieszczony w nawiasie kwadratowym n razy wzięty - dwa atomy węgla są połączone ze sobą wiązaniem pojedynczym. Jeden z nich łączy się z atomem wodoru (na dole) i chloru (u góry), a drugi z dwoma atomami wodoru. Poza nawiasem kwadratowy po lewej i prawej stronie atomów węgla wychodzi po jednym wiązaniu, nie łączą się one z żadnym pierwiastkiem.

Polimery o dużej masie cząsteczkowej są lepką cieczą, dlatego podczas ochładzania nie jest możliwe uporządkowanie ich struktury krystalicznej. W lepkiej cieczy indywidua chemiczne mają ograniczoną zdolność poruszania się, podobnie jest podczas schładzania. Spróbuj sobie to wyobrazić: jesteś w autobusie, znajdujesz się na samym końcu. Jest bardzo dużo ludzi. Kiedy autobus zatrzymuje się na przystanku, otwierają się drzwi (schładzanie cieczy), próbujesz wysiąść (osiągnąć stan krystaliczny), ale przez dużą ilość osób (dużą lepkość) masz utrudnione dojście do drzwi, więc musisz przecisnąć się między ludźmi. W pewnym momencie drzwi zamykają się tuż przed tobą (osiągasz stan amorficzny) i odjeżdżasz na następny przystanek.

RbTGaSDu9fgT1

Ilustracja przedstawia splątane ze sobą chaotycznie linie.

Niektóre minerały (np. opal i bursztyn) lub szkliwa wulkaniczne (np. obsydian) to również substancje bezpostaciowe. Poniżej przedstawiono przykłady minerałów, które są substancjami bezpostaciowymi.

RJ2YbfJJROArF

Zdjęcie przedstawia małe kamienie bursztynu nanizane na sznurki.

Rm5iRYxNGWTmu

Zdjęcie przedstawia mleczną skałę z domieszką barwy pomarańczowej. Minerał ma 90 centymetrów.

Nieregularna struktura sieci powoduje, że odległości między indywiduami nie są jednakowe jak w substancji krystalicznej. Nie są jednakowe także długości wiązań między cząsteczkami budujące kryształ – jak w strukturze kwarcukwarckwarcu lub między dwoma atomami. Skutkiem tego, ciała amorficzne charakteryzują się szerokim zakresem temperatury topnieniatemperatura topnieniatemperatury topnienia (takiej temperatury, w której obserwujemy początek roztapiania się substancji do momentu jej całkowitego stopnienia). Wykazują się twardością, chociaż są dość kruche – mogą pęknąć pod wpływem uderzenia. Takie substancje można zmodyfikować poprzez wprowadzenie innych związków. Dzięki temu mają one szerokie zastosowanie w materiałoznawstwie i farmacji, w celu otrzymania materiałów o określonych właściwościach.

Słownik

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Hannay N. B., Chemia ciała stałego, Warszawa 1972.

Ranek J. F., Współczesna wiedza o polimerach, Warszawa 2008.