Твердое состояние вещества

При достаточном охлаждении любое вещество может быть переведено в твердое состояние, т.е. вещество в этом состоянии представляет собой совокупность частиц, обладающих малым запасом энергии, которой недостаточно даже для скачкообразных, прерывистых перемещений в объеме тела. По этой причине твердое тело обладает упругой формой и не сжимается.

Однако наличие формы не является основным признаком твердого состояния. Известно много веществ, которые, хотя и обладают собственной формой, но по ряду свойств сходны с жидкостями, например воск, стекло, янтарь и др. Они не имеют строго определенной температуры плавления, при которой большинство свойств изменяются скачком; они размягчаются постепенно в определенном интервале температур. При охлаждении этих расплавов можно наблюдать постепенное нарастание вязкости, приводящее к потере текучести, но кристаллической структуры в них так и не образуется. Затвердевшее стекло и подобные ему вещества рассматривают как переохлажденные жидкости, находящиеся в неустойчивом стеклообразном состоянии.

Таким образом, все твердые тела делят на кристаллические и аморфные. Кристаллическое тело обладает определенной, фиксированной температурой плавления, при которой происходит скачкообразное изменение агрегатного состояния (переход из твердого состояния в жидкое или, минуя жидкое состояние, непосредственно в газообразное – процесс сублимации или возгонка). В кристаллических телах атомы, молекулы или ионы расположены в определенном, характерном для каждого вещества порядке, и этот порядок распространяется на весь объем – дальний порядок. В аморфных телах, как в жидкостях, ближний порядок в расположении частиц. Для многих веществ известны и кристаллическая и аморфная формы (SiO₂). Кристаллическая форма – наиболее устойчивая, вещества постепенно переходят из аморфного состояния в кристаллическое.

Порядок в пространственном расположении частиц у кристаллических тел – кристаллическая решетка – определяет основные признаки кристаллического состояния. Это: а) резко выраженная температура плавления; б) определенная геометрическая форма одиночных кристаллов; в) анизотропия - неодинаковость физических свойств кристаллов в разных направлениях (аморфные тела изотропны).

В зависимости от природы частиц, из которых построена кристаллическая решетка, и природы сил взаимодействия между ними, различают ионные, атомные, молекулярные и металлические кристаллы.