Властивості твердих речовин
Порівняно з двома іншими станами речовини-газоподібні та рідко-тверді речовини мають найбільшу впорядкованість. Саме цією високою впорядкованістю пояснюються багато фізичних властивостей твердих речовин.
Стиснення твердих речовин практично дорівнює нулю. Усі тверді речовини мають певний обсяг. Однією з найбільш відомих властивостей твердих речовин є їхня здатність зберігати свою форму. Порівняно з газами та рідинами, тверді речовини можуть витримувати значні зовнішні навантаження. Щільність кожної речовини у твердому стані значно більша, ніж у газоподібному стані, і дещо більша, ніж у рідкому. Виняток становить вода, яка в рідкому стані має більшу щільність, ніж лід. Кристалічні тверді речовини мають певну температуру плавлення, але аморфні тверді речовини, як, наприклад, скла, розм'якшуються в деякому інтервалі температур.
Усі тверді речовини характеризуються певним тиском пари, хоча вона, зазвичай, дуже мало. Це особливо стосується твердих речовин іонного типу.
Усі частки (атоми, іони чи молекули) в кристалічній решітці твердих тіл роблять коливальні руху. Іноді якась частка на поверхні твердої речовини набуває достатньої кінетичної енергії, щоб подолати сили тяжіння, що зв'язують її в твердій речовині. Тоді вона летить з поверхні. Саме такі частинки, що відлітають з поверхні, зумовлюють тиск пари над поверхнею твердих речовин.
Ентальпії плавлення твердих речовин набагато менше, ніж ентальпії випаровування відповідних рідин.
Тверді речовини можуть значно відрізнятися одна від одної за своїми пластичними властивостями. Деякі з них,наприклад, іонні речовини, зазвичай розколюються під навантаженням. Така властивість називається крихкістю. Інші, як, наприклад, гума є пружними. Після видалення зовнішнього навантаження вони набувають своєї первісної форми. Багато металів мають властивості ковкості і тягучості. Ковкий метал можна перетворити ударами на тонкий лист, а тягучий метал витягнути в тонкий дріт.
Тверді речовини сильно відрізняються за здатністю проводити тепло та електричний струм. Всі метали мають хорошу теплопровідність і електропровідність. Неметалічні речовини зазвичай є ізоляторами (діелектриками), хоча, як ми вже згадували, графіт проводить електричний струм. Графіт - приклад анізотропної речовини: його властивості неоднакові у різних напрямках. Наприклад, графіт проводить електричний струм лише вздовж своїх шарів. Кристали можуть мати й інші анізотропні властивості. Наприклад, їх показник заломлення (світла) може змінюватись в залежності від напрямку.
Якщо властивості будь-якої речовини однакові у всіх напрямках, така речовина називається ізотропною. Кубічні кристали ізотропні, оскільки вони мають високу симетрію.
Фізичні властивості твердих речовин великою мірою залежать від типу хімічного зв'язку та від структури. Співвідношення між типом хімічного зв'язку та властивостями речовин обговорювалося в гол. 2. За закономірності, що спостерігаються при цьому, зазначені в табл. 3.9.
Таблиця 3.9. Структура та властивості твердих речовин