Il solidi amorfi Sono quelli che non hanno una struttura ordinata a lungo raggio. Sono l'opposto di ciò che è noto come solido cristallino. Le sue particelle sono associate in modo disordinato, simile a quello dei liquidi, ma con una forza sufficiente per fondersi in una struttura solida..
Questo carattere amorfo è più comune di quanto potresti pensare; è infatti uno dei possibili stati che la materia condensata può adottare. Con ciò si intende che qualsiasi composto capace di solidificare e, quindi, cristallizzare, può anche agglomerarsi in modo disordinato se le condizioni sperimentali lo consentono..
Quanto sopra di solito si applica alle sostanze pure, siano esse elementi o composti. Ma vale anche nel caso delle miscele. Molte miscele solide sono amorfe, come zucchero filato, cioccolato, maionese o purè di patate..
Il fatto che un solido sia amorfo non lo rende meno prezioso di uno cristallino. Il disturbo strutturale a volte lo dota di proprietà uniche che non esibirebbe in una condizione cristallina. Ad esempio, nell'industria fotovoltaica il silicio amorfo è preferito al cristallino per alcune applicazioni su piccola scala.
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La struttura di un solido amorfo è disordinata; manca di periodicità o pattern strutturale. L'immagine sopra illustra questo punto. A corrisponde a un solido cristallino, mentre B rappresenta un solido amorfo. Nota che in B i diamanti viola sono disposti arbitrariamente, anche se sia in A che in B ci sono lo stesso tipo di interazioni.
Se si osserva anche B, si vedrà che ci sono spazi che sembrano essere vuoti; cioè la struttura presenta difetti o irregolarità. Pertanto, parte del disordine microscopico o interno di un solido amorfo è dovuto al fatto che le sue particelle sono "disposte" in modo tale che la struttura risultante abbia molte imperfezioni..
In un primo momento è stata menzionata la portata nel grado di ordinamento dei solidi amorfi. In B ci sono solo un paio di rombi che sembrano essere ben allineati. Ci possono essere regioni ordinate; ma solo a corto raggio.
Si dice quindi che un solido amorfo sia costituito da minuscoli cristalli incommensurabili di strutture diverse. La somma di tutte queste strutture finisce per diventare labirintica e priva di significato: la struttura globale diventa amorfa, composta da infiniti blocchi cristallini sparsi ovunque..
Le proprietà di un solido amorfo variano a seconda della natura delle sue particelle costituenti. Tuttavia, ci sono alcune caratteristiche generali che possono essere menzionate. I solidi amorfi possono essere vetrosi, quando presentano aspetti simili ai cristalli; o gelatinoso, resinoso o polveroso.
Poiché le loro strutture sono disordinate, non generano spettri di diffrazione di raggi X. Allo stesso modo, i loro punti di fusione non sono precisi, ma coprono un intervallo di valori..
Ad esempio, il punto di fusione per un solido amorfo può variare da 20 a 60 ° C. Nel frattempo, i solidi cristallini si sciolgono a una temperatura specifica o in un intervallo ristretto se contengono molte impurità..
Un'altra caratteristica dei solidi amorfi è che quando si rompono o si fratturano, non producono frammenti geometrici con facce piane, ma frammenti irregolari con facce curve. Quando non sono vitrei, appaiono come corpi polverosi e opachi.
Piuttosto che un solido amorfo, questo concetto dovrebbe essere trattato come uno "stato amorfo". Tutti i composti (ionici, molecolari, polimerici, metallici, ecc.) Sono in grado, in una certa misura e se le condizioni sperimentali lo consentono, di formare solidi amorfi e non cristallini..
Ad esempio, nelle sintesi organiche i composti solidi sono inizialmente ottenuti come masse polverose. Il suo contenuto di impurità è così elevato da influenzare notevolmente il suo ordine molecolare. Ecco perché quando il prodotto si ricristallizza più e più volte, il solido diventa sempre più cristallino; sta perdendo il suo carattere amorfo.
Questo non vuol dire, tuttavia, che i solidi amorfi siano necessariamente materiali impuri; molti di loro sono amorfi per la loro stessa natura chimica.
Una sostanza pura può solidificare in modo amorfo se il suo liquido viene improvvisamente raffreddato, in modo tale che le sue particelle non cristallizzino, ma adottino una configurazione vetrosa. Il raffreddamento è talmente veloce che le particelle non hanno abbastanza tempo per accogliere i blocchi cristallini che a malapena riescono a "nascere".
L'acqua, ad esempio, è in grado di esistere in uno stato vetroso, amorfo e non solo come ghiaccio.
Praticamente qualsiasi materiale cristallino può conformarsi a una forma amorfa (e viceversa). Questo accade con alcuni minerali, che per ragioni geochimiche non hanno potuto stabilire formalmente i loro cristalli convenzionali. Altri invece non formano cristalli ma vetro; questo è il caso dell'ossidiana.
D'altra parte, i polimeri tendono a solidificarsi in modo amorfo, poiché le loro molecole sono troppo grandi per definire una struttura ordinata. È qui che entrano in gioco resine, gomme, polistirolo espanso (anime), plastica, teflon, bachelite, tra gli altri..
I solidi biologici sono per lo più amorfi, come: tessuto d'organo, pelle, capelli, cornea, ecc. Allo stesso modo, il grasso e le proteine formano masse amorfe; che però, con un'adeguata preparazione, può cristallizzare (cristalli di DNA, proteine, grassi).
Sebbene sia stato lasciato quasi per ultimo, il solido amorfo più rappresentativo è di gran lunga il vetro stesso. La sua composizione è essenzialmente la stessa di quella del quarzo: SiODue. Sia il cristallo di quarzo che il vetro sono reti covalenti tridimensionali; solo che il reticolo di vetro è disordinato, con legami Si-O di diverse lunghezze.
Il vetro è il solido amorfo per eccellenza e si dice che i materiali che assumono un aspetto simile abbiano uno stato vetroso..
Abbiamo il carbone amorfo, il carbone attivo è uno dei più importanti per le sue capacità assorbenti. Allo stesso modo, ci sono silicio amorfo e germanio, con applicazioni elettroniche in cui agiscono come semiconduttori..
E infine, ci sono leghe amorfe che non stabiliscono una struttura cristallina a causa della disparità dei loro atomi di metallo..
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