Wat is een amorfe vaste stof?
Een amorfe vaste stof is elk materiaal dat niet zijn moleculen heeft gerangschikt in een rooster of kristallijne structuur. Amorfe vaste stoffen zijn relatief zeldzaam en maken slechts 10 procent van de vaste stoffen in de wereld uit. Het meest bekende voorbeeld van een amorfe vaste stof is glas, en in feite worden deze vaste stoffen soms in het algemeen bril genoemd.
De drie toestanden van materie - vaste, vloeistof en gas - treden op vanwege de verschillende mate van beweging van de moleculen die de stoffen vormen. Moleculen en atomen in gassen hebben een breed bewegingsbereik, die zich verspreiden omdat de moleculen zwak met elkaar zijn verbonden. Vloeistoffen hebben een beperkter bewegingsbereik, maar hun moleculen bewegen nog steeds vrij binnen die grenzen, veranderende positie. Deze vrijheid geeft vloeistoffen hun gebrek aan permanente vorm.
Moleculen in vaste stoffen zijn daarentegen samengebonden zonder echte bewegingsvrijheid. De moleculen verschuiven echter nog steeds, oscillerend in hun bindingen. De oscillatiNG -beweging is wat vaste stoffen in opwarming kunnen maken. Hoe sneller de moleculen in hun bindingen schudden, hoe heter het object krijgt.
In kristallijne vaste stoffen, die 90 procent van de vaste stoffen in de wereld uitmaken, zijn moleculen gebonden in een geordend patroon. Dit geordende patroon herhaalt zich precies in de hele structuur, waardoor een rooster van moleculen ontstaat. Omgekeerd kan een amorfe vaste stof een herhalend patroon hebben voor kleine delen van de make-up, maar niet vanwege zijn geheel.
Amorfe vaste stoffen kunnen natuurlijk of door de mens worden gemaakt. Blikseminvallend zand zal er natuurlijk voor zorgen dat glas zich op het slagpunt vormt. Commercieel glas is echter door de mens gemaakt en gebruikt een proces dat dezelfde omstandigheden creëert als bliksem, maar in een gecontroleerde omgeving. Naast glas is een van de meest gebruikte amorfe vaste stoffen plastic. Plastic is gemaakt van polymeren, lange reeksen moleculen die doelbewust aan elkaar zijn gekoppeld.
Bovendien kunnen amorfe vaste stoffen worden gemaakt van kristallijne vaste stoffen. Glas is bijvoorbeeld gemaakt van kwartszand, een kristallijne vaste stof. Het zand wordt verwarmd tot extreme temperaturen, die het effectief smelten, en vervolgens snel afgekoeld of overkoel, zodat de moleculen geen tijd hebben om zich terug te regelen in een roostervorm. Deze supercooling resulteert in een moleculaire opstelling van het glas vergelijkbaar met als iemand een momentopname van de vloeistof had gemaakt.
Aangezien de structuren van amorfe vaste stoffen op vloeistoffen lijken, worden ze soms overgekoelde vloeistoffen genoemd. Deze gelijkenis is ook de reden waarom de mythe ontwikkelde dat glas eigenlijk een langzaam bewegende vloeistof is. Bovendien, in tegenstelling tot een kristallijne vaste stof, is een amorfe vaste stof niet onmiddellijk vloeibaar bij blootstelling aan warmte, maar wordt in plaats daarvan steeds zachter.