非晶态固体

简介

特点

结构模型

简介

非晶态固体 noncrystalline solid

又称无定形体或玻璃体。其内部原子或分子的排列无周期性，如同液体那样杂乱无章地分布，可看作过冷液体，如玻璃、松香、明胶等。非晶态固体有如下通性；宏观性质具有均匀性，这种均匀性来源于原子无序分布的统计性规律；物理性质一般不随测定方向而变，称为各向同性；不能自发地形成多面体外形；无固定的熔点；由于无周期性结构，不能对X射线产生衍射效应。

特点

X射线衍射实验表明,非晶态固体（或称为无定形体、玻璃体）具有短程秩序，但完全不具有长程秩序。由附图看出：就每个原子周围零点几纳米内的情况而言，晶态与非晶态固体十分相似，即每个原子的最近邻原子的数目一定,化学键的键长相等,键角基本上一样。至于每个原子与相距在几纳米以外的原子的关系，则在晶体中与在非晶态固体中有本质的不同。晶体具有长程序，由其中一原子出发，只有在特定方向上和特定距离处才能找到其他原子。而在非晶态固体中,由一个原子出发,在任何方向、任何距离处找到其他原子的几率完全相同。气体则既无短程序，也无长程序。

与晶体相比，非晶态固体结构的另一特点是：它的结构参数呈现着某种统计分布，而不像晶体中那样具有确定的数值。例如，在晶态中对于所有的原子，其键长、键角及配位数都是个确定的值，由原子和化学键所构成的封闭环中也具有确定数目的原子。而在非晶态中，键角的数值和类似的环中原子数目都明显地呈现着某种统计分布。

从热力学上讲，晶体结构处于平衡状态，而非晶态固体的结构则处于非平衡状态。后者有向平衡状态转变的趋势,但通常由于动力学原因，此种转变需时甚久,甚至于实际上难以实现。

结构模型

目前已对三类非晶态固体物质提出了较好的结构模型：①连续无规网模型，适用于通过共价键形成的玻璃体，如硅、二氧化硅、二氧化锗、二硫化锗、碲化硅等；②无规密堆积模型，适用于非晶态的金属和合金；③无规线圈模型，适用于柔顺性好的高聚物无定形固体。