Vad är ett amorft fast ämne?
Ett amorft fast ämne är vilket material som helst som inte har sina molekyler arrangerade i ett gitter eller en kristallin struktur. Amorfa fasta ämnen är relativt sällsynta och utgör endast 10 procent av fasta ämnen i världen. Det mest kända exemplet på ett amorft fast ämne är glas, och i själva verket är dessa fasta ämnen ibland allmänt benämnda glas.
De tre tillstånden av materien - fast, flytande och gas - uppstår på grund av de olika rörelsegraderna för molekylerna som utgör ämnena. Molekyler och atomer i gaser har ett brett rörelseområde och sprider sig eftersom molekylerna är svagt sammanlänkade. Vätskor har ett mer begränsat rörelseområde, men deras molekyler rör sig fortfarande fritt inom dessa gränser och ändrar position. Denna frihet är det som ger vätskor deras brist på permanent form.
Molekyler i fasta ämnen är å andra sidan bundna utan någon verklig rörelsefrihet. Molekylerna ändras fortfarande och svänger i sina bindningar. Den oscillerande rörelsen är det som gör att fasta ämnen kan värmas upp. Ju snabbare molekylerna skakar i sina bindningar, desto varmare blir objektet.
I kristallina fasta ämnen, som utgör 90 procent av de fasta ämnena i världen, är molekyler bundna i en ordnad mönstrad. Detta ordnade mönster upprepas exakt genom hela strukturen och skapar ett gitter av molekyler. Omvänt kan ett amorft fast ämne ha ett upprepande mönster för små delar av dess sammansättning, men inte för dess helhet.
Amorfa fasta ämnen kan tillverkas naturligt eller av människan. Blixten slår sand kommer naturligt att göra att glas bildas vid dess strejkpunkt. Kommersiellt glas är dock konstgjorda med hjälp av en process som skapar samma förhållanden som blixt, men i en kontrollerad miljö. Förutom glas är en av de mest använda amorfa fasta partiklarna plast. Plast är tillverkat av polymerer, långa strängar av molekyler medvetet kedjade ihop.
Dessutom kan amorfa fasta ämnen tillverkas av kristallina fasta ämnen. Till exempel är glas tillverkat av kvartssand, ett kristallint fast ämne. Sanden värms upp till extrema temperaturer, som effektivt smälter den och kyls sedan snabbt, eller superkyls, så att molekylerna inte har tid att ordna sig tillbaka till en gitterform. Denna superkylning resulterar i ett molekylärt arrangemang av glaset som liknar om någon hade tagit en ögonblicksbild av vätskan.
Eftersom amorfa fasta strukturer verkar likna vätskor kallas de ibland superkylda vätskor. Denna likhet är också varför myten utvecklade att glas faktiskt är en långsamt rörlig vätska. Till skillnad från ett kristallint fast ämne, vätsker ett amorft fast ämne inte omedelbart när det utsätts för värme utan blir i stället allt mjukt.