Qu'est-ce qu'un solide amorphe?
Un solide amorphe est un matériau dont les molécules ne sont pas disposées en réseau ou structure cristalline. Les solides amorphes sont relativement rares et ne représentent que 10% des solides dans le monde. L'exemple le plus connu d'un solide amorphe est le verre et, en fait, ces solides sont parfois appelés verres.
Les trois états de la matière - solide, liquide et gazeux - se produisent en raison des degrés variables de mouvement des molécules qui composent les substances. Les molécules et les atomes dans les gaz ont un large éventail de mouvements, s’étalant parce que les molécules sont faiblement liées les unes aux autres. Les liquides ont une amplitude de mouvement plus restreinte, mais leurs molécules continuent à se déplacer librement dans ces limites, changeant de position. Cette liberté est ce qui donne aux liquides leur manque de forme permanente.
Les molécules dans les solides, en revanche, sont liées sans réelle liberté de mouvement. Les molécules se déplacent toujours, oscillant toutefois dans leurs liaisons. Le mouvement oscillant est ce qui permet aux solides de chauffer. Plus les molécules tremblent rapidement, plus l'objet devient chaud.
Dans les solides cristallins, qui constituent 90% des solides du monde, les molécules sont liées dans un motif structuré. Ce modèle ordonné se répète exactement dans toute la structure, créant un réseau de molécules. Inversement, un solide amorphe peut avoir un motif répétitif pour de petites parties de sa composition, mais pas pour son intégralité.
Les solides amorphes peuvent être naturels ou synthétiques. La foudre qui frappe le sable provoquera naturellement la formation de verre à son point de frappe. Le verre commercial, cependant, est fabriqué par l'homme, en utilisant un processus qui crée les mêmes conditions que la foudre, mais dans un environnement contrôlé. En plus du verre, l'un des solides amorphes les plus utilisés est le plastique. Le plastique est fabriqué à partir de polymères, de longues chaînes de molécules soigneusement enchaînées.
De plus, les solides amorphes peuvent être fabriqués à partir de solides cristallins. Par exemple, le verre est fabriqué à partir de sable de quartz, un solide cristallin. Le sable est chauffé à des températures extrêmes qui le font fondre, puis refroidi rapidement ou en surfusion, afin que les molécules n'aient pas le temps de se réorganiser en réseau. Cette surfusion produit un arrangement moléculaire du verre similaire à celui obtenu si quelqu'un avait pris une photo instantanée du liquide.
Comme les structures des solides amorphes ressemblent aux liquides, on les appelle parfois liquides en surfusion. Cette similitude est également la raison pour laquelle le mythe est que le verre est en réalité un liquide qui se déplace lentement. De plus, contrairement à un solide cristallin, un solide amorphe ne se liquéfie pas immédiatement lorsqu'il est exposé à la chaleur, mais devient de plus en plus mou.