מאפייני מצב מוצק

ה מצב מוצק החומר הוא אחד שבו האטומים או המולקולות שלו קומפקטיים, מחוברים יחד, ומעניקים לו עקביות וצורה פיזיקלית. יש לו תכונות המבדילות אותו ממצבי הצבירה האחרים: נוזלי וגזי, ויעניקו לו את התכונות הפיזיקליות והתנהגויות כימיות שנצפו באופן נרחב.

המאפיינים העיקריים של מצב מוצק הם:

באופן כללי, מוצקים מציגים את המאפיינים הבאים, שכל אחד מהם יוסבר בנפרד, ביתר פירוט:

• מבנה פנימי: אמורפי או גבישי
• נקודת המסה
• צְפִיפוּת
• קַשִׁיוּת
• מְשִׁיכוּת
• גְמִישׁוּת
• מוליכות תרמית
• מוליכות חשמלית
• מַגנֶטִיוּת

מבנה פנימי: אמורפי או גבישי

למוצקים יש, לפי סידור האטומים שלהם, שתי תצורות פנימיות אפשריות:

• מוצקים אמורפיים
• מוצקים גבישיים

ה מוצקים אמורפיים הם אלה המרכיבים מבנה לא סדיר וחסר סדר בקרב חלקיקיהם. סוגים אלה של מוצקים הם איזוטרופיים, ולכן ההתמזגות שלהם אינה מתרחשת בטמפרטורה מוגדרת. כאשר הם נשברים, מוצקים אלה נותרים בחתיכות בגדלים מגוונים מאוד ובצורות מגוונות; למשל זכוכית.

ה מוצקים גבישיים הם אלה שבזכות האיחודים בין האטומים או המולקולות שלהם יוצרים מבנים גבישיים, מסודרים וקומפקטיים. סוגים אלה של מוצקים נמסים בטמפרטורה קבועה. כשהם שבורים הם משאירים פיסות של צורות רגילות. מוצקים אלה כוללים סוכר ומלח.

נקודת המסה

נקודת ההיתוך היא טֶמפֶּרָטוּרָה שאליו ה מוצק מתחיל להשתנות למצב נוזלי. במקרה של תרכובות כימיות אנאורגניות, שהן חומרים מינרליים, טמפרטורה זו גבוהה מאוד. במתכות, למשל, נקודת ההיתוך יכולה להגיע לאלפי מעלות צלזיוס.

מצד שני, בתרכובות כימיות אורגניות, כמו פחמימות, חלבונים ואלכוהול, אם להזכיר כמה דוגמאות, נקודת ההיתוך נמוכה בהרבה. ולמעשה, במוצקים אורגניים רבים, מגיעים לטמפרטורה של כניסה אוטומטית, ובמקום להתחיל להמיס הם מתחילים להישרף בעירה.

צְפִיפוּת

צפיפות היא המאפיין הפיזי של החומר המעיד על ה כמות המסה בכל יחידת נפח. במוצקים הוא בדרך כלל גדול יותר מאשר בנוזלים ובגזים, מכיוון שהחלקיקים קומפקטיים ומסודרים יותר. עם זאת, יכול להיות חריג בחומרים מוצקים נקבוביים מאוד.

קַשִׁיוּת

קשיות היא התנגדות שמתנגדת למשטח המוצק שיש לשרוט או שנלבש על ידי אחר. דוגמאות למוצקים בעלי קשיות גבוהה הם יהלום וטונגסטן קרביד. שני החומרים משמשים לייצור טיפים למכונות חנות מחרטה, בהן חותכים פלדה לעיצוב חלקים מכניים. דוגמאות למוצקים רכים הם טלק וגבס.

מְשִׁיכוּת

משיכות היא היכולת הייחודית של כמה מתכות להיות מעוצב ועשוי חוטים, בלי לשבור את המאמץ שמודפס עליהם. דוגמאות למוצקים רקיעיים הם נחושת, אלומיניום, זהב, כסף. למעשה, מטרת יצירת החוטים היא להוביל זרם חשמלי, וכל המתכות שהוזכרו הן מוליכות טובות.

גְמִישׁוּת

יכולת גמישות היא היכולת של חומרים מוצקים להיות מעוותים וכי נוצרים איתם גאומטריות שונות, מבלי להישבר. מאפיין זה משמש במתכות ליצירת יריעות דקות. לדוגמא, אלומיניום מובא לעובי קטן מאוד ליצירת נייר אלומיניום. יש גם יריעות מתכת לייצור מטבעות.

מוליכות תרמית

מוליכות תרמית היא המאפיין של חומרים המאפשרים אנרגיית חום מועברת דרכם. המוצקים בעלי המוליכות התרמית הטובה ביותר הם המתכות נחושת, זהב וכסף. מצד שני, נקראים מוצקים שעושים ההפך בידוד תרמי. דוגמאות למוצקים לבידוד תרמי הם פוליאוריטן ופוליסטירן.

מוליכות חשמלית

מוליכות חשמלית היא רכושם של חומרים המאפשרים אנרגיה חשמלית מסתובבת דרכם. המוצקים בעלי המוליכות החשמלית הטובה ביותר הם המתכות נחושת, זהב וכסף. מצד שני, נקראים מוצקים שעושים ההפך מבודדי חשמל. דוגמאות למבודדים חשמליים מוצקים הם פוליאתילן ופוליפרופילן.

מַגנֶטִיוּת

מגנטיות היא תכונה טבעית של מוצקים כמו מגנטיט (Fe₃אוֹ₄), ומורכב מה- יכולת למשוך חפצי מתכת אחרים. כדי שמשיכה תתרחש, על אחד משני המוצקים המתכתיים להיות בעל מגנטיות טבעית או מושרה באמצעות שדה חשמלי. מוצקים המכילים מגנטיות נקראים מגנטים אוֹ מגנטים, בדרך כלל.

סוגי קישורי מצב מוצק

במצב מוצק יכולים להיות שלושה סוגים של קשר בין האטומים המרכיבים אותו:

• קשר יוני
• קשר קוולנטי
• קשר מתכתי

ה קשר יוני זה קורה בין שני אטומים או קבוצות אטומים הנושאים מטען חשמלי. נשאים אלה של מטען חשמלי נקראים יונים, ועליהם להצטרף לחיובי אחד לשלילי, לנטרל את האשמותיהם זה בזה. דוגמה למוצק קשור באופן יוני הוא נתרן כלורי (NaCl, מלח שולחן).

מוצקים יוניים יכולים מתמוססים במים, כך שהיונים שלהם מופרדים, ומשאירים במדיום המימי את מטענים חיוביים ושליליים. שילוב זה של המוצק היוני עם המים הוא פיתרון, שבזכות המטענים המפוזרים יהיה לו יכולת להוביל זרם חשמלי.

ה קשר קוולנטי מתרחש בין שני אטומים, שבאחד מהם יש אלקטרוני ערכיות פנויים. אטום נוסף שחסר באלקטרונים הללו יקבל אותם. דוגמה למוצק בעל קשרים קוולנטיים הוא סוכר או סוכרוז, בנוסחה C₁₂ה₂₂אוֹ₁₁.

ה קשר מתכתי זה מתרחש בין האטומים של יסוד מתכת. תלוי בזה המדובר, האטומים יהוו סידור בצורת רשת שתעניק את התכונות הפיזיקליות והכימיות למוצק.

זה עשוי לעניין אותך:

• מאפייני המצב הנוזלי.
• מאפייני גז.