Στερεά: ιδιότητες, δομή, πυκνότητα και παραδείγματα

2024 Συγγραφέας: Angel Austin | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 05:22

Στερεές ουσίες είναι εκείνες που μπορούν να σχηματίσουν σώματα και να έχουν όγκο. Διαφέρουν από τα υγρά και τα αέρια στο σχήμα τους. Τα στερεά διατηρούν το σχήμα του σώματος λόγω του γεγονότος ότι τα σωματίδια τους δεν μπορούν να κινηθούν ελεύθερα. Διαφέρουν ως προς την πυκνότητα, την πλαστικότητα, την ηλεκτρική αγωγιμότητα και το χρώμα τους. Έχουν και άλλες ιδιότητες. Έτσι, για παράδειγμα, οι περισσότερες από αυτές τις ουσίες λιώνουν κατά τη θέρμανση, αποκτώντας μια υγρή κατάσταση συσσωμάτωσης. Κάποια από αυτά όταν θερμαίνονται μετατρέπονται αμέσως σε αέριο (εξάχνωση). Υπάρχουν όμως και αυτές που αποσυντίθενται σε άλλες ουσίες.

Τύποι στερεών

Όλα τα στερεά χωρίζονται σε δύο ομάδες.

Άμορφο, στο οποίο μεμονωμένα σωματίδια είναι διατεταγμένα τυχαία. Με άλλα λόγια: δεν έχουν σαφή (καθορισμένη) δομή. Αυτά τα στερεά είναι ικανά να λιώσουν μέσα σε ένα καθορισμένο εύρος θερμοκρασίας. Τα πιο κοινά από αυτά περιλαμβάνουν γυαλί και ρητίνη.
Κρυσταλλικά, τα οποία, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε 4 τύπους: ατομική, μοριακή, ιοντική, μεταλλική. Σε αυτά, τα σωματίδια βρίσκονται μόνο σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο σχέδιο, δηλαδή, στους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος. Η γεωμετρία του σε διαφορετικές ουσίες μπορεί να ποικίλλει πολύ.

Οι στερεές κρυσταλλικές ουσίες υπερισχύουν των άμορφων ως προς τον αριθμό τους.

Τύποι κρυσταλλικών στερεών

Σε στερεή κατάσταση, σχεδόν όλες οι ουσίες έχουν κρυσταλλική δομή. Διαφέρουν ως προς τη δομή τους. Τα κρυσταλλικά πλέγματα στους κόμβους τους περιέχουν διάφορα σωματίδια και χημικά στοιχεία. Είναι σύμφωνα με αυτούς που πήραν τα ονόματά τους. Κάθε τύπος έχει ιδιότητες ειδικά για αυτόν:

Στο ατομικό κρυσταλλικό πλέγμα, τα σωματίδια ενός στερεού συνδέονται με έναν ομοιοπολικό δεσμό. Ξεχωρίζει για την αντοχή του. Λόγω αυτού, τέτοιες ουσίες έχουν υψηλό σημείο τήξης και βρασμού. Αυτός ο τύπος περιλαμβάνει χαλαζία και διαμάντι.
Στο μοριακό κρυσταλλικό πλέγμα, ο δεσμός μεταξύ των σωματιδίων διακρίνεται από την αδυναμία του. Οι ουσίες αυτού του τύπου χαρακτηρίζονται από ευκολία βρασμού και τήξης. Είναι πτητικά, λόγω των οποίων έχουν μια συγκεκριμένη μυρωδιά. Αυτά τα στερεά περιλαμβάνουν τον πάγο και τη ζάχαρη. Οι κινήσεις των μορίων σε στερεά αυτού του τύπου διακρίνονται από τη δραστηριότητά τους.
Στο πλέγμα ιοντικών κρυστάλλων στους κόμβους, τα αντίστοιχα σωματίδια εναλλάσσονται, φορτίζονται θετικά καιαρνητικός. Συγκρατούνται μεταξύ τους με ηλεκτροστατική έλξη. Αυτός ο τύπος πλέγματος υπάρχει σε αλκάλια, άλατα, βασικά οξείδια. Πολλές ουσίες αυτού του τύπου είναι εύκολα διαλυτές στο νερό. Λόγω του αρκετά ισχυρού δεσμού μεταξύ των ιόντων, είναι πυρίμαχα. Σχεδόν όλα είναι άοσμα, αφού χαρακτηρίζονται από μη πτητικότητα. Ουσίες με ιοντικό πλέγμα δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα, καθώς δεν περιέχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια. Χαρακτηριστικό παράδειγμα ιοντικού στερεού είναι το επιτραπέζιο αλάτι. Ένα τέτοιο κρυσταλλικό πλέγμα το κάνει εύθραυστο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οποιαδήποτε μετατόπιση σε αυτό μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση δυνάμεων απώθησης ιόντων.
Στο μεταλλικό κρυσταλλικό πλέγμα στους κόμβους υπάρχουν μόνο θετικά φορτισμένα χημικά ιόντα. Ανάμεσά τους υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια από τα οποία διέρχεται τέλεια η θερμική και η ηλεκτρική ενέργεια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οποιαδήποτε μέταλλα διακρίνονται από ένα χαρακτηριστικό όπως η αγωγιμότητα.

Γενικές έννοιες ενός άκαμπτου σώματος

Στερεά και ουσίες είναι πρακτικά το ίδιο πράγμα. Αυτοί οι όροι αναφέρονται σε μία από τις 4 καταστάσεις συνάθροισης. Τα στερεά έχουν σταθερό σχήμα και τη φύση της θερμικής κίνησης των ατόμων. Επιπλέον, οι τελευταίοι κάνουν μικρές ταλαντώσεις κοντά στις θέσεις ισορροπίας. Ο κλάδος της επιστήμης που ασχολείται με τη μελέτη της σύνθεσης και της εσωτερικής δομής ονομάζεται φυσική στερεάς κατάστασης. Υπάρχουν άλλοι σημαντικοί τομείς γνώσης που ασχολούνται με τέτοιες ουσίες. Η αλλαγή στο σχήμα κάτω από εξωτερικές επιρροές και κίνηση ονομάζεται μηχανική ενός παραμορφώσιμου σώματος.

Λόγω των διαφορετικών ιδιοτήτων των στερεών, έχουν βρει εφαρμογή σε διάφορες τεχνικές συσκευές που δημιούργησε ο άνθρωπος. Τις περισσότερες φορές, η χρήση τους βασίστηκε σε ιδιότητες όπως σκληρότητα, όγκος, μάζα, ελαστικότητα, πλαστικότητα, ευθραυστότητα. Η σύγχρονη επιστήμη επιτρέπει τη χρήση άλλων ποιοτήτων στερεών που μπορούν να βρεθούν μόνο στο εργαστήριο.

Τι είναι οι κρύσταλλοι

Οι κρύσταλλοι είναι στερεά σώματα με σωματίδια διατεταγμένα με συγκεκριμένη σειρά. Κάθε χημική ουσία έχει τη δική της δομή. Τα άτομά του σχηματίζουν μια τρισδιάστατη περιοδική διάταξη που ονομάζεται κρυσταλλικό πλέγμα. Τα στερεά έχουν διαφορετικές δομικές συμμετρίες. Η κρυσταλλική κατάσταση ενός στερεού θεωρείται σταθερή επειδή έχει μια ελάχιστη ποσότητα δυναμικής ενέργειας.

Η συντριπτική πλειοψηφία των στερεών υλικών (φυσικών) αποτελείται από έναν τεράστιο αριθμό μεμονωμένων κόκκων με τυχαία προσανατολισμό (κρυσταλλίτες). Τέτοιες ουσίες ονομάζονται πολυκρυσταλλικές. Αυτά περιλαμβάνουν τεχνικά κράματα και μέταλλα, καθώς και πολλά πετρώματα. Το μονοκρυσταλλικό αναφέρεται σε μεμονωμένους φυσικούς ή συνθετικούς κρυστάλλους.

Πιο συχνά, τέτοια στερεά σχηματίζονται από την κατάσταση της υγρής φάσης, που αντιπροσωπεύεται από τήγμα ή διάλυμα. Μερικές φορές λαμβάνονται από την αέρια κατάσταση. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κρυστάλλωση. Χάρη στην επιστημονική και τεχνολογική πρόοδο, η διαδικασία για την καλλιέργεια (σύνθεση) διαφόρων ουσιών έχει αποκτήσει βιομηχανική κλίμακα. Οι περισσότεροι κρύσταλλοι έχουν φυσικό σχήμα με τη μορφή κανονικούπολύεδρα. Τα μεγέθη τους είναι πολύ διαφορετικά. Έτσι, ο φυσικός χαλαζίας (πέτρα κρύσταλλος) μπορεί να ζυγίζει έως και εκατοντάδες κιλά και τα διαμάντια - έως και αρκετά γραμμάρια.

Στα άμορφα στερεά, τα άτομα βρίσκονται σε συνεχή ταλάντωση γύρω από τυχαία σημεία. Διατηρούν μια ορισμένη σειρά μικρής εμβέλειας, αλλά δεν υπάρχει παραγγελία μεγάλης εμβέλειας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόριά τους βρίσκονται σε απόσταση που μπορεί να συγκριθεί με το μέγεθός τους. Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα τέτοιου στερεού στη ζωή μας είναι η υαλώδης κατάσταση. Οι άμορφες ουσίες θεωρούνται συχνά ως υγρό με απείρως υψηλό ιξώδες. Ο χρόνος της κρυστάλλωσής τους είναι μερικές φορές τόσο μεγάλος που δεν φαίνεται καθόλου.

Είναι οι παραπάνω ιδιότητες αυτών των ουσιών που τις κάνουν μοναδικές. Τα άμορφα στερεά θεωρούνται ασταθή επειδή μπορούν να γίνουν κρυσταλλικά με την πάροδο του χρόνου.

Τα μόρια και τα άτομα που συνθέτουν ένα στερεό είναι συσκευασμένα σε υψηλή πυκνότητα. Πρακτικά διατηρούν την αμοιβαία θέση τους σε σχέση με άλλα σωματίδια και συγκρατούνται μαζί λόγω της διαμοριακής αλληλεπίδρασης. Η απόσταση μεταξύ των μορίων ενός στερεού σε διαφορετικές κατευθύνσεις ονομάζεται παράμετρος πλέγματος. Η δομή της ύλης και η συμμετρία της καθορίζουν πολλές ιδιότητες, όπως η ζώνη ηλεκτρονίων, η διάσπαση και η οπτική. Όταν ασκείται μια αρκετά μεγάλη δύναμη σε ένα στερεό, αυτές οι ιδιότητες μπορούν να παραβιαστούν στον ένα ή τον άλλο βαθμό. Σε αυτή την περίπτωση, το στερεό σώμα υπόκειται σε μόνιμη παραμόρφωση.

Τα άτομα των στερεών κάνουν ταλαντωτικές κινήσεις, οι οποίες καθορίζουν την κατοχή τους σε θερμική ενέργεια. Δεδομένου ότι είναι αμελητέα, μπορούν να παρατηρηθούν μόνο σε εργαστηριακές συνθήκες. Η μοριακή δομή ενός στερεού επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τις ιδιότητές του.

Μελέτη στερεών

Τα χαρακτηριστικά, οι ιδιότητες αυτών των ουσιών, οι ιδιότητές τους και η κίνηση των σωματιδίων μελετώνται από διάφορες υποενότητες της φυσικής στερεάς κατάστασης.

Για τη μελέτη χρησιμοποιούνται: ραδιοφασματοσκοπία, δομική ανάλυση με χρήση ακτίνων Χ και άλλες μέθοδοι. Έτσι μελετώνται οι μηχανικές, φυσικές και θερμικές ιδιότητες των στερεών. Η σκληρότητα, η αντοχή στο φορτίο, η αντοχή σε εφελκυσμό, οι μετασχηματισμοί φάσης μελετώνται από την επιστήμη των υλικών. Απηχεί σε μεγάλο βαθμό τη φυσική στερεάς κατάστασης. Υπάρχει μια άλλη σημαντική σύγχρονη επιστήμη. Η μελέτη των υπαρχόντων και η σύνθεση νέων ουσιών πραγματοποιούνται με τη χημεία στερεάς κατάστασης.

Χαρακτηριστικά στερεών

Η φύση της κίνησης των εξωτερικών ηλεκτρονίων των ατόμων ενός στερεού καθορίζει πολλές από τις ιδιότητές του, για παράδειγμα, τις ηλεκτρικές. Υπάρχουν 5 κατηγορίες τέτοιων σωμάτων. Ορίζονται ανάλογα με τον τύπο του ατομικού δεσμού:

Ιωνικό, το κύριο χαρακτηριστικό του οποίου είναι η δύναμη της ηλεκτροστατικής έλξης. Τα χαρακτηριστικά του: αντανάκλαση και απορρόφηση φωτός στην υπέρυθρη περιοχή. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο ιοντικός δεσμός χαρακτηρίζεται από χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Ένα παράδειγμα τέτοιας ουσίας είναι το άλας νατρίου του υδροχλωρικού οξέος (NaCl).
Ομοιοπολικό,πραγματοποιείται από ένα ζεύγος ηλεκτρονίων που ανήκει και στα δύο άτομα. Ένας τέτοιος δεσμός χωρίζεται σε: μονό (απλό), διπλό και τριπλό. Αυτά τα ονόματα υποδηλώνουν την παρουσία ζευγών ηλεκτρονίων (1, 2, 3). Οι διπλοί και τριπλοί δεσμοί ονομάζονται πολλαπλοί δεσμοί. Υπάρχει μια άλλη διαίρεση αυτής της ομάδας. Ανάλογα λοιπόν με την κατανομή της πυκνότητας των ηλεκτρονίων, διακρίνονται οι πολικοί και οι μη πολικοί δεσμοί. Το πρώτο σχηματίζεται από διαφορετικά άτομα και το δεύτερο είναι το ίδιο. Μια τέτοια στερεά κατάσταση της ύλης, παραδείγματα της οποίας είναι το διαμάντι (C) και το πυρίτιο (Si), διακρίνεται από την πυκνότητά της. Οι πιο σκληροί κρύσταλλοι ανήκουν ειδικά στον ομοιοπολικό δεσμό.
Μεταλλικό, που σχηματίζεται από το συνδυασμό των ηλεκτρονίων σθένους των ατόμων. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται ένα κοινό νέφος ηλεκτρονίων, το οποίο μετατοπίζεται υπό την επίδραση της ηλεκτρικής τάσης. Ένας μεταλλικός δεσμός σχηματίζεται όταν τα συνδεδεμένα άτομα είναι μεγάλα. Είναι ικανά να δωρίσουν ηλεκτρόνια. Σε πολλά μέταλλα και σύνθετες ενώσεις, αυτός ο δεσμός σχηματίζει μια στερεή κατάσταση της ύλης. Παραδείγματα: νάτριο, βάριο, αλουμίνιο, χαλκός, χρυσός. Από τις μη μεταλλικές ενώσεις, μπορούν να σημειωθούν τα ακόλουθα: AlCr₂, Ca₂Cu, Cu_{5 Zn 8}. Οι ουσίες με μεταλλικό δεσμό (μέταλλα) είναι διαφορετικές ως προς τις φυσικές τους ιδιότητες. Μπορούν να είναι υγρά (Hg), μαλακά (Na, K), πολύ σκληρά (W, Nb).
Μοριακό, που προκύπτει σε κρυστάλλους, οι οποίοι σχηματίζονται από μεμονωμένα μόρια μιας ουσίας. Χαρακτηρίζεται από κενά μεταξύ μορίων με μηδενική πυκνότητα ηλεκτρονίων. Οι δυνάμεις που δεσμεύουν τα άτομα σε τέτοιους κρυστάλλους είναι σημαντικές. Τα μόρια έλκονταιμεταξύ τους μόνο με ασθενή διαμοριακή έλξη. Γι' αυτό οι δεσμοί μεταξύ τους καταστρέφονται εύκολα όταν θερμαίνονται. Οι δεσμοί μεταξύ των ατόμων είναι πολύ πιο δύσκολο να σπάσουν. Ο μοριακός δεσμός υποδιαιρείται σε προσανατολισμό, διασπορά και επαγωγικό. Ένα παράδειγμα τέτοιας ουσίας είναι το στερεό μεθάνιο.
Υδρογόνο, το οποίο εμφανίζεται μεταξύ των θετικά πολωμένων ατόμων ενός μορίου ή μέρους του και του μικρότερου αρνητικά πολωμένου σωματιδίου άλλου μορίου ή άλλου μέρους. Αυτοί οι δεσμοί περιλαμβάνουν τον πάγο.

Ιδιότητες των στερεών

Τι γνωρίζουμε σήμερα; Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει εδώ και καιρό τις ιδιότητες της στερεάς κατάστασης της ύλης. Όταν εκτίθεται σε θερμοκρασία, αλλάζει επίσης. Η μετάβαση ενός τέτοιου σώματος σε υγρό ονομάζεται τήξη. Η μετατροπή ενός στερεού σε αέρια κατάσταση ονομάζεται εξάχνωση. Όταν η θερμοκρασία πέσει, λαμβάνει χώρα η κρυστάλλωση του στερεού. Ορισμένες ουσίες υπό την επίδραση του κρύου περνούν στην άμορφη φάση. Οι επιστήμονες αποκαλούν αυτή τη διαδικασία υαλοποίηση.

Κατά τη διάρκεια των μεταπτώσεων φάσης, η εσωτερική δομή των στερεών αλλάζει. Αποκτά τη μεγαλύτερη τάξη με τη μείωση της θερμοκρασίας. Σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία T > 0 K, όποιες ουσίες υπάρχουν στη φύση στερεοποιούνται. Μόνο το ήλιο, το οποίο απαιτεί πίεση 24 atm για να κρυσταλλωθεί, αποτελεί εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα.

Η στερεά κατάσταση της ύλης της προσδίδει διάφορες φυσικές ιδιότητες. Χαρακτηρίζουν τη συγκεκριμένη συμπεριφορά των σωμάτωνυπό την επίδραση ορισμένων πεδίων και δυνάμεων. Αυτά τα ακίνητα χωρίζονται σε ομάδες. Υπάρχουν 3 τρόποι έκθεσης, που αντιστοιχούν σε 3 είδη ενέργειας (μηχανική, θερμική, ηλεκτρομαγνητική). Αντίστοιχα, υπάρχουν 3 ομάδες φυσικών ιδιοτήτων των στερεών:

Μηχανικές ιδιότητες που σχετίζονται με το στρες και την καταπόνηση των σωμάτων. Σύμφωνα με αυτά τα κριτήρια, τα στερεά διακρίνονται σε ελαστικά, ρεολογικά, αντοχής και τεχνολογικά. Σε ηρεμία, ένα τέτοιο σώμα διατηρεί το σχήμα του, αλλά μπορεί να αλλάξει υπό τη δράση μιας εξωτερικής δύναμης. Ταυτόχρονα, η παραμόρφωσή του μπορεί να είναι πλαστική (η αρχική μορφή δεν επιστρέφει), ελαστική (επιστρέφει στην αρχική της μορφή) ή καταστροφική (όταν επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο όριο, εμφανίζεται σήψη / κάταγμα). Η απόκριση στην εφαρμοζόμενη δύναμη περιγράφεται από τους συντελεστές ελαστικότητας. Ένα συμπαγές σώμα αντιστέκεται όχι μόνο στη συμπίεση, το τέντωμα, αλλά και τις μετατοπίσεις, τη στρέψη και την κάμψη. Η δύναμη ενός συμπαγούς σώματος είναι η ιδιότητά του να αντιστέκεται στην καταστροφή.
Θερμικό, που εκδηλώνεται όταν εκτίθεται σε θερμικά πεδία. Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες είναι το σημείο τήξης στο οποίο το σώμα περνά σε υγρή κατάσταση. Παρατηρείται σε κρυσταλλικά στερεά. Τα άμορφα σώματα έχουν μια λανθάνουσα θερμότητα σύντηξης, αφού η μετάβασή τους σε υγρή κατάσταση με την αύξηση της θερμοκρασίας γίνεται σταδιακά. Όταν φτάσει σε μια ορισμένη θερμότητα, το άμορφο σώμα χάνει την ελαστικότητά του και αποκτά πλαστικότητα. Αυτή η κατάσταση σημαίνει ότι έχει φτάσει τη θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού. Όταν θερμαίνεται, συμβαίνει η παραμόρφωση του στερεού. Και τις περισσότερες φορές επεκτείνεται. Ποσοτικά αυτότο κράτος χαρακτηρίζεται από έναν ορισμένο συντελεστή. Η θερμοκρασία του σώματος επηρεάζει τις μηχανικές ιδιότητες όπως η ρευστότητα, η ολκιμότητα, η σκληρότητα και η αντοχή.
Ηλεκτρομαγνητικό, που σχετίζεται με την πρόσκρουση σε στερεά ουσία ροών μικροσωματιδίων και ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων υψηλής ακαμψίας. Οι ιδιότητες ακτινοβολίας αναφέρονται επίσης υπό όρους σε αυτές.

Δομή ζώνης

Τα στερεά ταξινομούνται επίσης σύμφωνα με τη λεγόμενη δομή ζώνης. Ανάμεσά τους λοιπόν ξεχωρίζουν:

Αγωγοί, που χαρακτηρίζονται από το ότι οι ζώνες αγωγιμότητας και σθένους αλληλεπικαλύπτονται. Σε αυτή την περίπτωση, τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν ανάμεσά τους, λαμβάνοντας την παραμικρή ενέργεια. Όλα τα μέταλλα είναι αγωγοί. Όταν εφαρμόζεται μια διαφορά δυναμικού σε ένα τέτοιο σώμα, σχηματίζεται ηλεκτρικό ρεύμα (λόγω της ελεύθερης κίνησης των ηλεκτρονίων μεταξύ σημείων με το χαμηλότερο και το υψηλότερο δυναμικό).
Διηλεκτρικά των οποίων οι ζώνες δεν αλληλεπικαλύπτονται. Το διάστημα μεταξύ τους υπερβαίνει τα 4 eV. Απαιτείται πολλή ενέργεια για να μεταφέρει τα ηλεκτρόνια από το σθένος στη ζώνη αγωγιμότητας. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, τα διηλεκτρικά πρακτικά δεν μεταφέρουν ρεύμα.
Ημιαγωγοί που χαρακτηρίζονται από την απουσία ζωνών αγωγιμότητας και σθένους. Το διάστημα μεταξύ τους είναι μικρότερο από 4 eV. Για τη μεταφορά ηλεκτρονίων από το σθένος στη ζώνη αγωγιμότητας, απαιτείται λιγότερη ενέργεια από ό,τι για τα διηλεκτρικά. Οι καθαροί (μη κλειστοί και εγγενείς) ημιαγωγοί δεν περνούν καλά το ρεύμα.

Οι κινήσεις των μορίων στα στερεά καθορίζουν τις ηλεκτρομαγνητικές τους ιδιότητες.

Άλλοακίνητα

Τα στερεά σώματα υποδιαιρούνται επίσης ανάλογα με τις μαγνητικές τους ιδιότητες. Υπάρχουν τρεις ομάδες:

Διαμαγνήτες, οι ιδιότητες των οποίων εξαρτώνται ελάχιστα από τη θερμοκρασία ή την κατάσταση συσσωμάτωσης.
Παραμαγνήτες που προκύπτουν από τον προσανατολισμό των ηλεκτρονίων αγωγιμότητας και τις μαγνητικές ροπές των ατόμων. Σύμφωνα με το νόμο του Κιουρί, η ευαισθησία τους μειώνεται ανάλογα με τη θερμοκρασία. Έτσι, στους 300 K είναι 10-5.
Σώματα με διατεταγμένη μαγνητική δομή, με τάξη ατόμων μεγάλης εμβέλειας. Στους κόμβους του πλέγματος τους εντοπίζονται περιοδικά σωματίδια με μαγνητικές ροπές. Τέτοια στερεά και ουσίες χρησιμοποιούνται συχνά σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Οι πιο σκληρές ουσίες στη φύση

Τι είναι αυτά; Η πυκνότητα των στερεών καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τη σκληρότητά τους. Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν αρκετά υλικά που ισχυρίζονται ότι είναι το «πιο ανθεκτικό σώμα». Η πιο σκληρή ουσία είναι ο φουλερίτης (κρύσταλλος με μόρια φουλερενίου), που είναι περίπου 1,5 φορές σκληρότερος από το διαμάντι. Δυστυχώς, προς το παρόν διατίθεται μόνο σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες.

Σήμερα, η πιο σκληρή ουσία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον στη βιομηχανία είναι ο lonsdaleite (εξαγωνικό διαμάντι). Είναι 58% πιο σκληρό από το διαμάντι. Ο Lonsdaleite είναι μια αλλοτροπική τροποποίηση του άνθρακα. Το κρυσταλλικό του πλέγμα μοιάζει πολύ με το διαμάντι. Ένα κύτταρο lonsdaleite περιέχει 4 άτομα, ενώ ένα διαμάντι περιέχει 8. Από τους ευρέως χρησιμοποιούμενους κρυστάλλους, το διαμάντι παραμένει ο πιο σκληρός σήμερα.