Hva er et amorft fast stoff?

Et amorft fast stoff er ethvert materiale som ikke har molekylene sine anordnet i et gitter eller en krystallstruktur. Amorfe faste stoffer er relativt sjeldne, og utgjør bare 10 prosent av faste stoffer i verden. Det mest kjente eksemplet på et amorft faststoff er glass, og faktisk er disse faste stoffer noen ganger generelt betegnet som glass.

De tre stofftilstandene - fast, flytende og gass - oppstår på grunn av ulik bevegelsesgrad for molekylene som utgjør stoffene. Molekyler og atomer i gasser har et bredt spekter av bevegelser og sprer seg fordi molekylene er svakt knyttet sammen. Væsker har et mer begrenset bevegelsesområde, men molekylene deres beveger seg fortsatt fritt innenfor disse områdene og skifter posisjon. Denne friheten er det som gir væsker deres mangel på permanent form.

Molekyler i faste stoffer er derimot bundet sammen uten reell bevegelsesfrihet. Molekylene skifter imidlertid fremdeles og svinger i bindingene. Den svingende bevegelsen er det som gjør at faste stoffer kan varme opp. Jo raskere molekylene rister i sine bindinger, desto varmere blir gjenstanden.

I krystallinske faste stoffer, som utgjør 90 prosent av de faste stoffene i verden, bindes molekyler i en ordnet mønster. Dette ordnede mønsteret gjentas nøyaktig gjennom hele strukturen, og skaper et gitter av molekyler. Motsatt kan et amorft faststoff ha et repeterende mønster for små deler av sminke, men ikke for helheten.

Amorfe faste stoffer kan lages naturlige eller menneskeskapte. Lyn som slår sand vil naturlig føre til at glass dannes på sitt streikpunkt. Kommersielt glass er imidlertid menneskeskapt, ved å bruke en prosess som skaper de samme forholdene som lynet, men i et kontrollert miljø. I tillegg til glass er en av de mest brukte amorfe faste stoffene plast. Plast er laget av polymerer, lange strenger av molekyler målrettet kjedet sammen.

I tillegg kan amorfe faste stoffer fremstilles av krystallinske faste stoffer. For eksempel er glass laget av kvartssand, et krystallinsk fast stoff. Sanden blir oppvarmet til ekstreme temperaturer, som effektivt smelter den, og deretter avkjølt raskt, eller superkjølt, slik at molekylene ikke har tid til å ordne seg tilbake til en gitterform. Denne superkjølingen resulterer i et molekylært arrangement av glasset som ligner på om noen hadde tatt et øyeblikksbilde av væsken.

Siden amorfe faststoffers strukturer ser ut som væsker, kalles de noen ganger superkjølte væsker. Denne likheten er også grunnen til at myten utviklet at glass faktisk er en flytende sakte. I tillegg, i motsetning til et krystallinsk fast stoff, blir et amorft faststoff ikke umiddelbart flytende når det utsettes for varme, men blir i stedet stadig mykt.