Kas ir amorfa cietviela?

Trīs vielas stāvokļi – ciets, šķidrs un gāzveida – rodas vielu veidojošo molekulu atšķirīgās kustības pakāpes dēļ. Molekulām un atomiem gāzēs ir plašs kustības diapazons, kas izplatās, jo molekulas ir vāji saistītas. Šķidrumiem ir ierobežotāks kustības diapazons, tomēr to molekulas joprojām brīvi pārvietojas šajās robežās, mainot pozīciju. Šī brīvība ir tā, kas piešķir šķidrumiem to pastāvīgas formas trūkumu.

No otras puses, molekulas cietās vielās ir saistītas kopā bez īstas kustības brīvības. Tomēr molekulas joprojām mainās, svārstās savās saitēs. Svārstību kustība ir tā, kas ļauj cietām vielām uzkarst. Jo ātrāk molekulas satricinās savās saitēs, jo karstāks objekts kļūst.

Kristāliskās cietās vielās, kas veido 90 procentus no pasaules cietajām vielām, molekulas ir saistītas sakārtotā veidā. Šis sakārtotais modelis precīzi atkārtojas visā struktūrā, veidojot molekulu režģi. Un otrādi, amorfai cietai vielai var būt atkārtots raksts nelielām tās sastāva daļām, bet ne visā.

Amorfās cietās vielas var būt dabiskas vai mākslīgas. Zibens spēriena smiltis dabiski izraisīs stikla veidošanos tā trieciena punktā. Tomēr komerciālais stikls ir cilvēka radīts, izmantojot procesu, kas rada tādus pašus apstākļus kā zibens, bet kontrolētā vidē. Papildus stiklam viena no visplašāk izmantotajām amorfajām cietajām vielām ir plastmasa. Plastmasa ir izgatavota no polimēriem, garām molekulu virknēm, kas mērķtiecīgi savienotas kopā.

Turklāt amorfās cietās vielas var izgatavot no kristāliskām cietām vielām. Piemēram, stikls ir izgatavots no kvarca smiltīm, kristāliskas cietas vielas. Smiltis tiek uzkarsētas līdz galējām temperatūrām, kas tās efektīvi izkausē, un pēc tam ātri atdzesē vai pārdzesē, tāpēc molekulām nav laika sakārtoties atpakaļ režģa formā. Šī pārdzesēšana rada stikla molekulāro izkārtojumu, kas ir līdzīgs tam, kā kāds būtu uzņēmis šķidruma momentuzņēmumu.

Tā kā amorfo cieto vielu struktūras šķiet līdzīgas šķidrumiem, tās dažreiz sauc par pārdzesētiem šķidrumiem. Šī līdzība ir arī iemesls, kāpēc izveidojās mīts, ka stikls patiesībā ir lēni kustīgs šķidrums. Turklāt, atšķirībā no kristāliskas cietas vielas, amorfā cietā viela karstuma ietekmē uzreiz nesašķidrinās, bet tā vietā kļūst arvien mīkstāka.