Պինդ մարմին

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Պինդ մարմինը նյութի հիմնական վիճակներից մեկն է։ Պինդ մարմնի հատկանիշներն են կառուցվածքային պնդությունը և ձևի ու ծավալի փոփոխման դեմ դիմակայությունը։ Ի տարբերություն հեղուկի, պինդ մարմինը չի հոսում՝ իր պարունակող անոթի ձևը ընդունելու համար, և ի տարբերություն գազի, այն չի ընդանրձակվում բոլոր կարելի ծավալը լցնելու համար։ Պինդ մարմնի ատոմները ամուր կապված են իրար, լինի դա կանոնավոր երկրաչափական ցանցով (բյուրեղային պինդ մարմիններ, որոնք ընդգրկում են մետաղները և հասարակ ջրի սառույցը) թե անկանոն կերպով (անձև պինդ մարմին ինչպես հասարակ պատուհանի ապակի

Ֆիզիկայի այն ճյուղը, որն ուսումնասիրում է պինդ մարմինները կոչվում է պինդ մարմնի ֆիզիկա, որն իր հերթին սեղմ նյութի ֆիզիկայի հիմնական ճյուղն է (որը նաև ընդգրկում է հեղուկները)։ Նյութագիտությունը նախնականորեն վերաբերվում է պինդ մարմինների ֆիզիկական և քիմիական հատկություններին։ Պինդ մարմնի քիմիան հատկապես վերաբերվում է նոր նյութերի սինթեզին, ինչպես նաև ճանաչման և քիմիական կառուցվածքի գիտության։

Մանրադիտակային նկարագություն[խմբագրել]

Պինդ մարմնի կազմող ատոմները, մոլեկուլները կամ իոնները կարելի է կանոնավոր կրկնվող օրինակով կամ անկանոն դասավորված լինեն։ Այն նյութերը, որոնց բաղադրիչները կանոնավոր օրինակով են դասավորված կոչվում են բյուրեղներ: Որոշ պարագաներում, այդ կանոնավոր դասավորումը կարող է առանց խանգարումի երկար տարածքում շարունակվել, օրինակ՝ ադամանդները, որոնք միայնակ բյուրեղից են կազմված։ Պինդ մարմինները որոնք բավականին մեծ են տեսնելու և դիպչելու համար հազվադեպ են միայնակ բյուրեղից կազմված լինում, այլ միայնակ բյուրեղների մի մեծ քանակից, որոնք կրիստալիտ (crystallite) են կոչվում, և որոնց չափը կարող է լինել մի քանի նանոմետրից մինչ քանի մետր։ Այս նյութերը կոչվում են պոլիբյուրեղ (պոլիկրիստալ)։ Մոտավորապես բոլոր հասարակ մետաղները և շատ կերամիկաները պոլիբյուրեղ են։

Ուրիշ նյութերում, ատոմների մեջ ոչ մի երկար շարունակվող կարգ չկա։ Այս պինդ մարմինները կոչվում են անձև (ամորֆ) պինդ մարմիններ, որոնց օրինակներից են պոլիստիրոլը և ապակին: Պինդ մարմնի բյուրեղ կամ ամորֆ լինելը կապված է նյութին և այն պայմաններին, որում այդ պինդ մարմինը կազմվել է։ Դանդաղ սառեցմամբ կազմված պինդ մարմինները հակված են բյուրեղ լինելու, իսկ արագ սառեցմամբ կազմված պինդ մարմինները ավելի հավանական է ամորֆ լինեն։ Նաև, բյուրեղյա մարմնի առանձնահատուկ բյուրեղային կառուցվածքն է կապված նյութին և կազմվելու ձևին։

Որոշ հասարակ իրեր, ինչպիսին են սառույցը կամ մետաղադրամը, ծայրեծայր քիմիականորեն նույնատեսակ են, իսկ շատ ուրիշները պարունակում են մի շարք տարբեր նյութեր՝ սեղմված իրար կողքի։ Օրինակ՝ մի տիպիկ քար տարբեր շատ միներալների և միներալոյդների հավաքածոն է, առանց որևէ հատուկ քիմիական բաղադրության։ Փայտը բնական օրգանական նյութ է, որը բաղկացած է նախնականապես օրգանական լիգնինի մատրիցում տեղավորված բջջանյութի (զելյուլոզայի) մանրաթելերից։

Պինդ մարմինների դասեր[խմբագրել]

Պինդ մարմնի ատոմների միջև ուժերը կարող են տարբեր ձևեր ստանալ։ Օրինակ՝ նատրիումի քլորիդի (հասարակ աղի) բյուրեղը կազմված է իոնային նատրիումից և քլորից, որոնք իրար են միացված իոնային կապերի միջոցով։ Ադամանդում կամ սիլիցիումում, ատոմները համատեղ են դնում ինենց էլեկտրոնները և ձևակերպում կովալենտ կապեր: Մետաղներում, էլեկտրոնները համատեղացվում են մետաղային կապով: Որոշ պինդ մարմիններ, հատկապես շատ օրգանական բաղադրություններ, իրար են միացած վան դեր Վաալս ուժերով, որոնք ամեն մոլեկուլի վրայի լիցքի ամոպի բևեռացումի արդյունքն է։ Պինդ մարմինների տեսակների միջև տարբերությունները իրենց ներքին կապերի արդյունքն է։

  • Մետաղներ
  • Հանքաքարեր (միներալներ)
  • Կերամիկաներ
  • Ապակե կերամիկաներ
  • Օրգանական պինդ մարմիններ
  • Փայտ
  • Պոլիմերներ
  • Կոմպոզիտ նյութեր
  • Կիսահաղորդիչներ
  • Նանոնյութեր
  • Կենսանյութեր