Pytanie:
Czy są jakieś jonowe amorficzne ciała stałe?
F'x
2012-04-26 06:04:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To pytanie dotyczące krystalizacji NaCl spowodowało, że zacząłem się zastanawiać: czy są jakieś jonowe amorficzne ciała stałe? Podobnie jak kryształy jonowe są materiałami krystalicznymi jonów przyciąganych elektrostatycznie, czy jony mogą tworzyć fazę amorficzną? Nie widzę powodu, dla którego nie, ale nie przychodzi mi też do głowy żaden przykład…

Czy masz na myśli, czy istnieją takie, które powstają w sposób naturalny, czy też istnieją sposoby przyjmowania substancji, które normalnie tworzyłyby krystaliczne ciała stałe i zamiast tego tworzyłyby amorficzne ciała stałe (drugie jest zdecydowanie możliwe)
Przykłady @soandos obu byłyby fajne… ale myślałem o pierwszym. Właściwie myślę, że mam już przykład drugiego, ponieważ z pewnością można zamrozić ciecze jonowe do szklistego stanu amorficznego…
to jest zgodne z tym, o czym myślałem. Chciałbym wątpić w istnienie pierwszego typu.
Pięć odpowiedzi:
#1
+11
Jiahao Chen
2012-05-12 12:16:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zakładam, że miałeś na myśli amorficzne fazy stałe, ponieważ zawsze możesz stopić dowolny związek jonowy, tworząc zasadniczo amorficzną fazę ciekłą.

Wyszukiwanie w Google „amorficznych soli” prowadzi do sporej liczby wyników w podstawowej literaturze , na przykład to, to i to. Cechą charakterystyczną takich amorficznych faz stałych jest to, że nie wykazują one mierzalnego przejścia topnienia, tj. Nie można zmierzyć utajonego ciepła topnienia w eksperymencie kalorymetrycznym. Istnieją również przykłady amorficznych tlenków półprzewodników i amorficznych tlenków metali oraz metali amorficznych - zachęcamy do ich wyszukiwania i przekonania się na własne oczy. Więc tak, one istnieją i faktycznie są przedmiotem zainteresowania naukowego.

#2
+11
Terry Bollinger
2012-04-26 08:08:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Trudność w tworzeniu szkła z wiązaniem jonowym polega na tym, że tworzenie prawdziwych szkieł zależy od kombinacji kierunkowych wiązań między atomami (lub cząsteczkami) i szybkości chłodzenia, która nie daje tym wiązaniom czasu na przejście do optymalnych pozycji. Rezultatem jest trochę jak ułożenie razem lepkich kul, które zostają zablokowane, zanim będą mogły znaleźć optymalny układ.

W przeciwieństwie do czystych wiązań jonowych bardziej przypominają śliskie kule, które są przyciągane do swoich centrów, ale nie nie mają żadnych szczególnych preferencji co do tego, które części ich powierzchni się stykają.

Biorąc pod uwagę, że najbardziej prawdopodobnym rezultatem bardzo szybkiego chłodzenia stopionej jonowej substancji stałej będzie wytworzenie mikro lub nanokrystalicznych jonowych ciał stałych, które może pozornie przypominać okulary, ale w przypadku których krystalografia dyfrakcyjna promieni rentgenowskich lub neutronów faktycznie wykazałaby strukturę krystaliczną w bardzo dokładnej skali.

Mimo to możesz wymyślić przepis na próbuję stworzyć prawdziwie szklistą jonową substancję stałą, zwłaszcza że nie ma czegoś takiego jak czyste wiązanie jonowe. Chciałbyś schłodzić bardzo cienką warstwę stopionej soli z niewiarygodnie dużą szybkością, co najmniej miliony stopni na sekundę, jeśli dobrze pamiętam szybkość chłodzenia szklistego metalu. W przypadku jonów chciałbyś również, aby wynik był dość bliski zera absolutnego, ponieważ niezależnie od stopnia „kierunkowej lepkości”, jaki można uzyskać z jonowych ciał stałych, prawdopodobnie będzie mniej równy niż wiązania metaliczne.

Wreszcie , jeśli naprawdę chcesz spróbować zrobić coś takiego jak poważny projekt, musisz oczywiście szczegółowo zapoznać się z literaturą. Moja praktyczna zasada jest taka, że ​​jeśli zagłębisz się wystarczająco głęboko, w naukach ścisłych nie ma prawie żadnych wiarygodnych pomysłów, o których ktoś nie napisałby przynajmniej artykułu w jakimś czasopiśmie, a może nawet nie przeprowadził jakichś eksperymentów.

Mimo to pytasz o intrygujący pomysł na prawdziwy eksperyment i nie tak dawno temu zarówno metalowe okulary, jak i kwazikryształy wyłożone płytkami Penrose'a były nowymi pomysłami.

Wręcz przeciwnie, istnieje wiele przykładów amorficznych soli, amorficznych metali i amorficznych tlenków metali w literaturze naukowej, które nie wymagają do wytworzenia szybkości chłodzenia „milionów stopni na sekundę”.
Przykłady mile widziane! Sole organiczne będą znacznie łatwiejsze, ale jeśli uda się znaleźć odniesienie do prostej soli pierwiastkowej, która nie wykazuje mikro lub nanokrystalicznej struktury w dyfrakcji rentgenowskiej (określenie „bezpostaciowe” może być nieco niejednoznaczne i często zawiera takie nierealne- szkło stwierdza), to byłoby szczególnie interesujące.
Ponadto wyjaśnienie „na wszelki wypadek”: „miliony stopni na sekundę” to tylko jednostka używana w bardzo wczesnym artykule, który czytałem. Równoważna jednostka „stopni na mikrosekundę” znacznie lepiej oddaje skromne zakresy. Do takiej pracy używano bardzo cienkich warstw, rzeczywiście bardzo szybko schładzanych, aby utrzymać wiązania cattywampus (termin techniczny, przepraszam) do poziomu atomowego. Nanokryształy mogą być trudne do uniknięcia, dlatego najwcześniejsze metale szkliste były ograniczone do bardzo cienkich warstw. Zostało to naprawione, gdy ludzie opracowali lepsze stopy, takie, w których atomy drapią się po głowach, podejmując szybką decyzję, z kim związać się dalej.
Wystarczy dodać wiele różnych jednostek jonowych o skomplikowanych proporcjach, aby utworzyć skomplikowaną sieć solną, a szybkość chłodzenia można zmniejszyć do 1000 ° C / s ze szkła. W końcu to podstawa metalicznych okularów.
#3
+4
soandos
2012-04-26 06:32:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Poniższy tekst nie jest dowodem, ale pomysłem, który sugerowałby, że nie jest możliwe posiadanie takiego materiału.

Rozumowanie jest następujące:

W każdym jonowym „morze” atomów, istnieją dwa rodzaje sytuacji:

  1. Atomy mają wystarczająco dużo energii, aby swobodnie się poruszać, pomijając przyciągające i odpychające siły innych jonów w morzu. Spowodowałoby to powstanie płynu, ponieważ cząsteczki nie utrzymują nigdzie na swoim miejscu.
  2. Nie mają one tak dużo energii, a zatem będą oddziaływać na nie przyciągające i odpychające ładunki w „morzu”. Wynika z tego, że istnieje optymalna konfiguracja, która ustabilizuje wszystkie te siły. Chociaż przypuszczam, że może być możliwe, aby optymalna konfiguracja nie była okresowa (a więc nie krystaliczna), to skłaniałbym się do przekonania, że ​​nie jest to możliwe (z teselacji wynikałoby, że jeśli przyjąć pewne podstawowe cechy, muszą one być regularne ). W podobnym duchu uważam, że nie jest możliwe uzyskanie stopni swobody w tak zoptymalizowanym stanie (chociaż oczywiście może być więcej niż jeden możliwy lokalnie optymalny stan), ponieważ każdy atom ma lokalne minimum energii i to nie ma możliwości „podniesienia” gradientu (gdyby miał więcej energii, byłby cieczą).

Dlatego uważam, że jest nieprawdopodobne, aby takie rzeczy istniały.

Jak wyjaśniasz swoim argumentem istnienie szklanki? Jestem pewien, że wiesz (jest to bardziej dla innych ludzi), że użycie „dowodu” nigdy nie powinno pozostawić tablicy poświęconej matematyce. „Dowód” nie należy do nauk fizycznych.
Rozumiem, że okulary schładzają się zbyt szybko. Możesz stworzyć amorficzny związek jonowy dowolnego typu, szybko go schładzając (patrz komentarz do pytania)
#4
+3
Michael Lynch
2014-12-15 16:32:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tym, którzy wątpią w istnienie jonowych ciał stałych, radziłbym przeszukać w Google ciecze jonowe, które są szeroko komercjalizowane. Prawdopodobnie zestalają się w temperaturach poniżej zera.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie101653n?journalCode=iecred

Wiele soli farmaceutycznych można otrzymać w stanie amorficznym w stanie stałym przez suszenie rozpyłowe, liofilizację lub mielenie.

#5
+1
Abel Friedman
2014-10-12 06:00:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Podręcznikowy przykład to kryształy poddane izotropowaniu w geologicznych skalach czasowych pod wpływem promieniowania jonizującego. Podgrzej je, aby pokonać barierę aktywacji, a uwolnią nagromadzoną energię i ponownie staną się krystaliczne.

Odpowiednim słowem kluczowym jest „ efekt Wignera”.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...