АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ (от греческого amorphos - бесформенный), конденсированное состояние вещества, главный признак которого - отсутствие атомной или молекулярной решетки, т.е. трехмерной периодичности структуры, характерной для кристаллического состояния. Аморфные тела изотропны, т.е. их свойства (механические, оптический, электрич. и др.) не зависят от направления. АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. обычно устанавливают, во-первых, по небольшому числу максимумов на дифракционной картине (как правило, 2-4) на фоне диффузного гало, для которых характерны большая полуширина и быстрое убывание интенсивности с ростом угла дифракции; во-вторых, по отсутствию в колебательном или электронном спектре расщеплений полос, связанных с симметрией структуры (см. Дифракционные методы, Молекулярные спектры).

Расплавы всех веществ выше их температуры плавления Т_пл, находятся обычно в термодинамически равновесном состоянии, в котором любая термодинамическое функция состояния (удельная объем, энтальпия, энтропия) однозначно определяется температурой, давлением и др. параметрами. При Т_пл вещество переходит в равновесное твердое состояние-кристаллизуется (см. рис.). Однако в определенных условиях при температурах ниже Т_пп может быть получено неравновесное состояние переохлажденной жидкости, а при дальнейшем охлаждении ниже температуры стеклования Т_ст - неравновесное твердое АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. (см. Стеклообразное состояние). В этом состоянии вещество может быть устойчиво в течение длительного времени; известны, например, вулканич. стекла (обсидиан и др.), возраст которых исчисляется миллионами лет. Термодинамич. функции стеклообразного АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. определяются не только температурой и давлением, но зависят также от предыстории образца (например, скорости охлаждения). Физ. и химический свойства вещества в стеклообразном АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. обычно близки к свойствам кристаллич. модификации того же вещества, однако они могут существенно отличаться. Так, стеклообразный GeO₂ растворим в воде и растворах щелочей, реагирует с фтористоводородной и соляной кислотами, тогда какмодификация GeO₂ в воде практически не растворима, очень медленно раств. в растворах щелочей при нагревании, не реагирует с указанными кислотами.

Температурные интервалы существования аморфного и кристаллического состояний вещества: сплошная линия -равновесное состояние, штрихпунктирная - неравновесное.

Переход из переохлажденного жидкого в стеклообразное АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. происходит обычно в узком температурном интервале и сопровождается резким изменением свойств, в частности вязкости (на 10-15 порядков), температурного коэффициент расширения (в 10-100 раз), модулей упругости (в 10-1000 раз), теплоемкости, плотности и др., чем формально напоминает фазовый переход II рода. Однако образование стеклообразного АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. не сопровождается появлением зародышей новой фазы и физических границы раздела фаз. Т_ст не является термодинамическое характеристикой в-ва и в зависимости от условий измерения может меняться на несколько десятков градусов. Это обусловлено тем, что в температурном интервале стеклования резко замедляется перестройка структуры ближнего порядка жидкости (структурная релаксация), т.е. кинетическая природой стеклования. Ниже Т_ст структурные превращения в веществе прекращаются совсем (при конечном времени наблюдения), частицы (атомы, молекулы, фрагменты молекул) способны лишь к колебательным и мелкомасштабным вра-щат. движениям, трансляционная подвижность, характерная для жидкого состояния, теряется. Т. обр., различие в свойствах жидкого и твердого А. с. определяется характером теплового движения частиц.

Существуют вещества, которые не удается получить в кристаллич. состоянии. К таким веществам относятся статистич. сополимеры и атактич. полимеры, в макромолекулах которых последовательность мономерных звеньев нерегулярна в направлении оси цепи. Считается, что из-за отсутствия периодичности в строении макромолекул ни при каких условиях не может возникнуть трехмерная периодической структура и, следовательно, эти вещества существуют только в АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. Вопрос о термодинамическое природе равновесного твердого АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. пока остается открытым (см. Третье начало термодинамики). Ряд жесткоцепных полимеров с высокими Т_ст существует только в стеклообразном состоянии, так как при нагревании выше Т_ст они разлагаются. Попытки создания физических моделей АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ с. пока к успеху не привели.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей