Domanda:
Esistono solidi ionici amorfi?
F'x
2012-04-26 06:04:35 UTC
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Questa domanda sulla cristallizzazione NaCl mi ha fatto pensare: ci sono solidi ionici amorfi? Come i cristalli ionici sono materiali cristallini di ioni attratti elettrostaticamente, gli ioni possono formare una fase amorfa? Non vedo motivo per cui no, ma non riesco nemmeno a pensare a nessun esempio ...

Vuoi dire che ce ne sono che si formeranno naturalmente, o ci sono modi per prendere sostanze che normalmente formerebbero solidi cristallini e farle invece formare solidi amorfi (secondo è sicuramente possibile)
@soandos esempi di entrambi sarebbero carini ... ma stavo pensando al primo. In effetti, penso di avere già un esempio del secondo, dato che puoi sicuramente congelare i liquidi ionici in uno stato vetroso amorfo ...
questo è sulla falsariga di quello che stavo pensando. Tenderei a dubitare dell'esistenza del primo tipo.
Cinque risposte:
Terry Bollinger
2012-04-26 08:08:40 UTC
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La difficoltà nel creare un vetro con legame ionico è che la creazione di veri vetri dipende da una combinazione di legame direzionale tra atomi (o molecole) e una velocità di raffreddamento che non dà a quei legami il tempo di spostarsi in posizioni ottimali. Il risultato è un po 'come ammucchiare sfere appiccicose che si bloccano prima di poter trovare una disposizione di impilamento ottimale.

I legami ionici puri al contrario sono più simili a sfere scivolose che vengono attratte l'una verso il centro dell'altro, ma non non hanno preferenze particolari su quali parti delle loro superfici entrano in contatto.

Dato che, il risultato più probabile di un raffreddamento molto rapido di un solido ionico fuso sarà la produzione di solidi ionici micro o nanocristallini che possono somigliare superficialmente a vetri, ma che sotto la cristallografia a diffrazione di raggi X o neutroni dimostrerebbero effettivamente di avere una struttura cristallina su una scala molto fine.

Detto questo, puoi comunque trovare una ricetta per provare a creare un solido ionico veramente vetroso, soprattutto perché non esiste un legame ionico puro. Vorresti raffreddare uno strato molto sottile di sale fuso ad una velocità incredibilmente alta, almeno milioni di gradi al secondo se ricordo giustamente le velocità di raffreddamento del metallo vetroso. Per ionico, vorresti anche che il risultato fosse abbastanza vicino allo zero assoluto, poiché qualsiasi grado di "viscosità direzionale" che puoi ottenere dai solidi ionici è probabilmente inferiore ai legami metallici.

Infine , se davvero vuoi provare a fare di qualcosa come un progetto serio, ovviamente devi controllare la letteratura in dettaglio. La mia regola pratica è che se scavi abbastanza in profondità, non ci sono quasi idee decentemente plausibili a cui puoi pensare nelle scienze fisiche su cui qualcuno non abbia almeno scritto un articolo su qualche giornale, e forse abbia anche fatto alcuni esperimenti. / p>

Tuttavia, quello che stai chiedendo è un'idea intrigante per un vero esperimento, e non sono passati molti anni che sia i vetri metallici che i quasicristalli rivestiti di piastrelle di Penrose erano nuove idee.

Al contrario, ci sono numerosi esempi di sali amorfi, metalli amorfi e ossidi di metalli amorfi nella letteratura di ricerca che non richiedono velocità di raffreddamento di "milioni di gradi al secondo" per essere formati.
Esempi benvenuti! I sali organici saranno molto più facili, ma se riesci a trovare un riferimento a un semplice sale elementare che non mostra una struttura micro o nano cristallina sotto diffrazione di raggi X ("amorfo" può essere un po 'ambiguo, e spesso include tali non-reali- stati di vetro), che sarebbe particolarmente interessante.
Inoltre, un chiarimento "giusto nel caso": "milioni di gradi al secondo" era solo l'unità usata in alcuni dei primi articoli che ho letto. L'unità equivalente di "gradi per microsecondo" cattura molto meglio gli intervalli modesti. Tale lavoro ha utilizzato film molto sottili raffreddati molto rapidamente per mantenere i legami cattywampus (termine tecnico, scusate) fino al livello atomico. I nanocristalli possono essere difficili da prevenire, quindi i primi metalli vetrosi erano limitati a film molto sottili. Il problema è stato risolto quando le persone hanno sviluppato leghe migliori, quelle che lasciano gli atomi a grattarsi la testa quando decidono rapidamente a chi legarsi.
Basta aggiungere molte unità ioniche diverse con rapporti complicati per formare un intricato reticolo di sale e la velocità di raffreddamento può essere ridotta a 1000C / s da un bicchiere. Dopotutto questa è la base degli occhiali metallici.
Jiahao Chen
2012-05-12 12:16:00 UTC
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Presumo che tu intendessi fasi solide amorfe, dal momento che puoi sempre fondere qualsiasi composto ionico per formare una fase liquida essenzialmente amorfa.

Google "sali amorfi" porta in primo piano un buon numero di risultati nella letteratura primaria , come questo e questo e questo. La caratteristica distintiva di tali fasi solide amorfe è che non mostrano alcuna transizione di fusione misurabile, cioè nessun calore latente di fusione può essere misurato in un esperimento di calorimetria. Ci sono anche esempi di ossidi semiconduttori amorfi e ossidi di metalli amorfi e metalli amorfi: sentiti libero di cercarli e vedere di persona. Quindi sì, esistono e in effetti sono di interesse per la ricerca.

soandos
2012-04-26 06:32:23 UTC
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Quanto segue non è una prova, ma un'idea che implicherebbe che non è possibile avere un tale materiale.

Il ragionamento è il seguente:

In qualsiasi ionico "mare" di atomi, ci sono due tipi di situazioni:

  1. Gli atomi hanno abbastanza energia per muoversi liberamente, ignorando le forze attrattive e repulsive degli altri ioni nel mare. Ciò causerebbe un fluido, poiché le particelle non mantengono una posizione da nessuna parte.
  2. Non hanno molta energia, e quindi saranno influenzate dalle cariche attrattive e repulsive nel "mare". Ne consegue quindi che esiste una configurazione ottimale che stabilizzerà tutte queste forze. Mentre suppongo che sia possibile che la configurazione ottimale non sia periodica (e quindi non cristallina), tenderei a credere che non sia possibile (sembrerebbe dalle tassellazioni che se si assumono alcune caratteristiche di base, devono essere regolari ). Allo stesso modo, credo che non sia possibile avere gradi di libertà in uno stato così ottimizzato (sebbene ci possa ovviamente essere più di uno stato localmente ottimale possibile) poiché ogni atomo è al minimo locale di energia, e manca la capacità di "risalire" il gradiente (se avesse più energia, sarebbe un liquido).

Credo quindi che sia improbabile che queste cose esistano.

Secondo il tuo argomento, come spieghi l'esistenza di un bicchiere? Come sono sicuro sai (questo è più per altre persone), l'uso della "prova" non dovrebbe mai lasciare una lavagna dedicata alla matematica. La "prova" non appartiene a una scienza fisica.
Gli occhiali si raffreddano troppo velocemente è la mia comprensione. Puoi creare un composto ionico amorfo di qualsiasi tipo raffreddandolo rapidamente (vedi commento alla domanda)
Michael Lynch
2014-12-15 16:32:56 UTC
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Vorrei consigliare a coloro che dubitano dell'esistenza di solidi ionici di Google liquidi ionici ampiamente commercializzati. Probabilmente si solidificano a temperature sotto lo zero.

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

Molti sali farmaceutici possono essere ottenuti allo stato solido amorfo mediante essiccazione a spruzzo, liofilizzazione o macinazione.

Abel Friedman
2014-10-12 06:00:30 UTC
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L'esempio del libro di testo sono i cristalli isotropizzati su scale temporali geologiche attraverso l'effetto delle radiazioni ionizzanti. Riscaldali per superare la barriera di attivazione e rilasciano l'energia accumulata e tornano a essere cristallini.

La parola chiave pertinente è " effetto Wigner".



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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