สถานะพื้นฐานของสสารมีสามสถานะ ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ พวกมันถูกจำแนกตามโครงสร้างของโมเลกุล ไอออน และอะตอมที่จัดเรียงอย่างเหมาะสมหรือกระจัดกระจาย ของแข็งสามารถจำแนกตามโครงสร้างผลึกได้เป็นผลึกและอสัณฐาน ของแข็งทั้งสองชนิดนี้สามารถแยกความแตกต่างได้ตามคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ
ผลึกกับอสัณฐาน
ความแตกต่างระหว่างผลึกและอสัณฐานคือโครงสร้าง ในขณะที่ผลึกมีรูปร่างคงที่กว่าและไอออนจะถูกจัดเรียงในรูปแบบเฉพาะที่เรียกว่าคริสตัลแลตทิซ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของอสัณฐาน โมเลกุลภายในของแข็งจะกระจัดกระจายและไม่จัดเรียงในลำดับใดโดยเฉพาะ
ตารางเปรียบเทียบระหว่างผลึกและอสัณฐาน
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | ผลึก | อสัณฐาน |
| โครงสร้าง | ไอออนที่มีลวดลายปกติ | ไอออนที่มีลวดลายแบบสุ่ม |
| จุดหลอมเหลว | อุณหภูมิหลอมเหลวคงที่ | อุณหภูมิหลอมเหลวไม่คงที่ |
| คุณสมบัติทางกายภาพ | Anisotropic | ไอโซโทรปิก |
| สมมาตร | สมมาตร | ไม่สมมาตร |
| ตัวอย่าง | ควอตซ์ | กระจก |
คริสตัลลีนคืออะไร?
ผลึกที่เป็นของแข็งยังแสดงว่าคริสตัลเป็นวัสดุที่เป็นของแข็งที่ประกอบด้วยอะตอมหรือไอออนที่จัดเรียงอยู่ในโครงสร้างจุลทรรศน์ที่ได้รับคำสั่งซึ่งก่อให้เกิดผลึกขัดแตะซึ่งกระจายไปทั่วทุกทิศทาง ของแข็งที่เป็นผลึกทั้งหมดมีจุดหลอมเหลวคงที่ การจัดเรียงอะตอมภายในผลึกเรียกว่าโครงสร้างผลึก อะตอมสร้างการจัดเรียงเป็นระยะ แม้ว่าจะไม่ใช่ของแข็งทั้งหมดที่เป็นผลึก
โครงสร้างผลึกโดดเด่นด้วยเซลล์ยูนิต จากนั้นเซลล์ของยูนิตจะถูกวางซ้อนกันในรูปแบบสามมิติเพื่อสร้างคริสตัล คริสตัลมักจะถูกจดจำด้วยรูปร่างที่แตกต่าง ซึ่งประกอบด้วยพื้นผิวเรียบพร้อมกับมุมที่แหลมคม เป็นการยากที่จะแยกความแตกต่างระหว่างผลึกและไม่ใช่ผลึกด้วยความรู้สึกหรือมองดูพวกมัน สามารถแยกความแตกต่างได้ตามคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ
ของแข็งที่เป็นผลึกต้องใช้อุณหภูมิที่สูงเกินไปเพื่อสลายแรงระหว่างโมเลกุล มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวคงที่เนื่องจากมีการจัดเรียงโมเลกุลสม่ำเสมอ แม้ว่าเมื่อถูกตัดไปในทิศทางใดคุณสมบัติทางกายภาพจะเปลี่ยนไปและด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าแอนไอโซทรอปิก
ในบางกรณีผลึกที่เป็นของแข็งส่งผลให้เกิดอสัณฐานตามกระบวนการทำความเย็น ตัวอย่างเช่น ควอตซ์เป็นคริสตัลที่มีอะตอมของออกซิเจนและซิลิกอนในรูปแบบที่จัดเรียงตัว แต่เมื่อเย็นลง อาจส่งผลให้แก้วมีโครงสร้าง A บ่อยครั้งที่กระบวนการของผลึกถูกหลีกเลี่ยงเพื่อให้ได้ของแข็งอสัณฐานเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายสำหรับวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม
คริสตัลยังสามารถแบ่งออกได้เป็น 7 ประเภทที่แตกต่างกันตามโครงและเส้น ได้แก่ tetragonal, hexagonal, orthorhombic, trigonal, triclinic, cubic และ monoclinic ผลึกของแข็งยังถูกกำหนดโดยชนิดของอนุภาคที่ประกอบขึ้นจากและพันธะเคมีของพวกมัน บนพื้นฐานของของแข็งที่เป็นผลึกนั้นสามารถมีได้ 4 ชนิดคือ ไอออนิก โควาเลนต์ เมทัลลิก และโมเลกุล
อสัณฐานคืออะไร?
อสัณฐานมาจากคำภาษากรีกหมายถึง "ไม่มีรูปร่าง" มีการจัดเรียงตัวของอนุภาคที่เป็นของแข็งไม่สม่ำเสมอ บล็อคเหล่านี้คล้ายกับหน่วยโครงสร้างพื้นฐานที่พบในเฟสผลึกที่สอดคล้องกันของสารประกอบที่คล้ายคลึงกัน
ของแข็งที่ไม่มีรูปร่างไม่มีลำดับระยะยาวของวัสดุผลึกที่เหมาะสม สารสามารถเป็นได้ทั้งของแข็งหรือของเหลว ขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อระหว่างหน่วยการสร้างพื้นฐาน ของแข็งมีการเชื่อมต่อในระดับสูงในขณะที่ของเหลวมีการเชื่อมต่อในระดับต่ำ
ของแข็งอสัณฐานไม่มีจุดหลอมเหลวคงที่ และการเปลี่ยนแปลงของของแข็งเป็นของเหลวสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงอุณหภูมิต่างๆ ของแข็งอสัณฐานโดยทั่วไปเป็นไอโซโทรปิก (มีคุณสมบัติสม่ำเสมอในทุกทิศทาง)
ของแข็งที่เป็นผลึกใดๆ สามารถทำให้เป็นอสัณฐานได้โดยกระบวนการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว พวกเขาไม่อนุญาตให้จัดเรียงอนุภาคในรูปแบบผลึก ของแข็งอสัณฐานสามารถเปลี่ยนกลับเป็นของแข็งที่เป็นผลึก โดยจะปล่อยทิ้งไว้ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวเป็นระยะเวลานาน โครงสร้างภายในของสารอสัณฐานถูกสร้างขึ้นจากบล็อกโครงสร้างที่เชื่อมต่อถึงกันซึ่งมีความคล้ายคลึงกับวัสดุที่เป็นผลึก
ของแข็งอสัณฐานประกอบด้วยสารทั้งจากธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของอสัณฐานที่สังเกตได้คือแก้ว ของแข็งอสัณฐานอื่นๆ ไม่กี่ชนิด ได้แก่ สารหล่อลื่นแบบฟิล์ม แก้วโลหะ โพลีเมอร์ และเจล ถ้าเฟสของของเหลวเย็นลงอย่างรวดเร็ว สารใดๆ ก็สามารถแข็งตัวเป็นของแข็งอสัณฐานได้
ความแตกต่างหลักระหว่างผลึกและอสัณฐาน
- ผลึกของแข็งมีโครงสร้างอย่างยิ่งในธรรมชาติ โมเลกุลภายในของแข็งถูกจัดเรียงในรูปแบบการจัดเรียงเรียกอีกอย่างว่าผลึกแลตทิซ ในทางกลับกัน ของแข็งอสัณฐานไม่ได้มีโครงสร้างเลย โมเลกุลภายในของแข็งนั้นมีลักษณะที่ไม่มีการรวบรวมกัน
- ของแข็งที่เป็นผลึกมีจุดหลอมเหลวคงที่ แต่ของแข็งอสัณฐานไม่มีจุดหลอมเหลวคงที่ พวกมันละลายในอุณหภูมิต่างๆ
- ของแข็งผลึกเป็นแอนไอโซทรอปิกในขณะที่ของแข็งอสัณฐานคือไอโซทรอปิก
- ของแข็งผลึกมีลักษณะสมมาตรในขณะที่ของแข็งอสัณฐานมีลักษณะไม่สมมาตร
- ตัวอย่างของ Crystalline คือผลึก และตัวอย่างของอสัณฐานคือแก้ว
บทสรุป
สสารมี 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส ทั้งหมดขึ้นอยู่กับปัจจัยว่าโมเลกุลจะรวมตัวกันใกล้หรือไกลแค่ไหน ของแข็งยังแบ่งออกเป็นสองประเภทกว้าง ๆ คือผลึกและอสัณฐาน สามารถแยกความแตกต่างจากกันตามโครงสร้าง จุดหลอมเหลว คุณสมบัติทางกายภาพ และสมมาตร
ผลึกของแข็งมีรูปร่างและโครงสร้างที่แน่นอน โมเลกุลภายในของแข็งถูกจัดเรียงในรูปแบบเฉพาะ มีจุดหลอมเหลวคงที่ ผลึกแบบแอนไอโซทรอปิก ในทางกลับกันอสัณฐานยังเป็นที่รู้จักกันในนามของแข็งเทียม โมเลกุลภายในไม่ได้จัดเรียงในรูปแบบหรือรูปแบบใดๆ มีจุดหลอมเหลวต่างๆ พวกมันมีรูปร่างผิดปกติ
อ้างอิง
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X01000977
- https://books.google.com/books?hl=th&lr=&id=Pl1b_yhKH-YC&oi=fnd&pg=PP1&dq=crystalline&ots=d7r_cEFX-f&sig=yfunsduS0YhIFEujbVKyNyTgUKc
- https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00018738600101911
- https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1659873
