ของแข็ง
หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมาก
ทำให้อนุภาคอยู่ใกล้ชิดกันดังนั้นจึงมีรูปร่างและปริมาตรของมันเอง
โดยไม่เปลี่ยนไปตามรูปร่างของภาชนะที่บรรจุ เช่น เหล็ก เกลือแกง
และด่างทับทิม
คุณสมบัติทั่วไปของของแข็ง
สารที่อยู่ในสถานะของแข็งจะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมากกว่าของเหลวและก๊าซ
จึงเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารในสถานะของแข็งส่วนใหญ่มีค่าสูงกว่ของเหลวและก๊าซ
นอกจากนี้ของแข็งยังมีสมบัติเฉพาะตัวที่สำคัญอีกหลายประการคือ
มีรูปร่างแน่นอนไม่ขึ้นอยู่กับภาชนะที่บรรจุ มีปริมาตรคงที่ที่อุณหภูมิและความดันคงที่
ไม่สามารถไหลได้ตามภาวะปกติเนื่องจากอนุภาคของแข็งอยู่ชิดกันมาก
การจัดเรียงอนุภาคอยู่ในตำแหน่งที่แน่นอน
การจัดเรียงอนุภาคของของแข็ง
การจัดเรียงอนุภาคในของแข็งแบ่งตามลักษณะการจัดเรียงอนุภาคของสารได้
2 ชนิด คือ
1.
ของแข็งที่มีลักษณะเป็นผลึก (crystalline solid)
เป็นของแข็งที่มีพื้นผิวที่ทํามุมกันด้วยค่าที่แน่นอน
ซึ่งแสดงถึงการจัดเรียงเป็นระเบียบของอนุภาคของของแข็ง
ผลึกที่มีขนาดใหญ่เมื่อทําให้เล็กลงก็ยังคงรักษาลักษณะรูปผลึกเดิมอยู่
สารบางอย่างอาจมีรูปผลึกได้หลายแบบซึ่งเราจะเรียกว่า ปรากฏการณ์อัญรูป (polymorphism)
เช่น เพชร แกรไฟต์ สารบางชนิดอาจจะมีรูปร่างผลึกที่เหมือนกันได้
ซึ่งจะเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า ภาวะรูปร่างเหมือน (isomorphism) เช่น โซเดียมคลอไรด์ โพแทสเซียมคลอไรด์ เป็นต้น นอกจากนี้ ผลึกยังมีสมบัติที่เรียกว่า anisotropy อันได้แก่ความแข็งแรงทนทานทางกล ดรรชนีหักเห และการนําไฟฟ้า
ถ้าวัดในทิศทางที่ต่างกันค่าที่ได้จะไม่เท่ากัน
คุณสมบัติของแข็งที่มีลักษณะเป็นผลึก
อนุภาคเรียงตัวกันอย่างมีระเบียบแบบแผนทางเรขาคณิตเป็นสามมิติ
เรียกว่า Crystal
lattice
ผิวหน้าเรียบ
มุมระหว่างผิวหน้ามีค่าแน่นอน
มีจุดหลอมเหลวแน่นอน
มีสมบัติไม่เหมือนกันทุกทิศทาง
1.1) โครงสร้างผลึก (crystal
structure) ของวัสดุ เรามักจะนึกถึงอะตอมหรือไอออนในรูปของทรงกลมที่จัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบในระบบโครงข่ายสามมิติ
หรือที่เรียกว่า แลตทิซ (lattice) จุดตัดบนโครงข่ายสามมิตินี้เรียกว่า จุดแลตทิซ (lattice
point) ซึ่งแสดงถึงอะตอมของในโครงข่าย แต่ละส่วนย่อยที่จัดเรียงตัวซ้ำๆกันในแลตทิซเรียกว่า ยูนิตเซลล์ (unit cell) ซึ่งกำหนดด้วยความยาวแต่ละด้าน
a,b,c
1.2) ยูนิตเซลล์มีทั้งหมด 7 แบบ
แต่ละแบบมีความยาวของแต่ละด้านและมุมที่ด้านประกอบกันแตกต่างกันออกไป
เราเรียกยูนิตเซลล์ทั้ง 7 แบบนี้ว่า ระบบผลึก (crystal system) ยกตัวอย่างเช่น
ระบบผลึกคิวบิก (cubic) เป็นระบบผลึกที่แต่ละด้านมีความยาวเท่ากันและทำมุมกัน
90 องศา หรือ ระบบผลึกออร์โธรอมบิก (orthorhombic) ที่แต่ละด้านทำมุมกัน 90 องศา
แต่ว่ามีความยาวไม่เท่ากัน
2.
ของแข็งอสัณฐาน (amorphous solid)
ของแข็งที่อนุภาคอยู่ปะปนกันอย่างไม่เป็นระเบียบ
ไม่มีรูปร่างที่แน่นอนเช่น แก้ว โพลิเมอร์ ยางธรรมชาติ ฯลฯ มีสมบัติทั่วๆ
ไปคล้ายผลึก แตกต่างกันที่ไม่มีรูปทรงเรขาคณิตที่แน่นอน
ดังนั้นจึงมีสมบัติที่เรียกว่า isotropy คือ
ค่าดรรชนีหักเห การนําไฟฟ้า และคุณสมบัติอื่นๆ จะเหมือนกันหมดทุกทิศทาง
นอกจากนี้ของแข็งอสัณฐานจะมีจุดหลอมเหลวไม่เด่นชัด
เมื่อได้รับความร้อนจะค่อยๆ อ่อนตัวจนกระทั่งไหลได้
อุณหภูมิที่ของแข็งชนิดนี้หลอมตัวจึงอยู่ในช่วงที่ยาว
ต่างจากผลึกซึ่งจะมีจุดหลอมเหลวที่เด่นชัดและอุณหภูมิที่ของแข็งชนิดนี้หลอมตัวอยู่ในช่วงที่แคบ
-
อนุภาคเรียงตัวโดยไม่มีระเบียบแบบแผน
-
ผิวหน้าไม่เรียบ และมุมต่างๆ กัน
-
ช่วงการหลอมเหลวกว้าง
-
มีสมบัติเหมือนกันทุกทิศทาง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น