Sólidos amorfos: estrutura, propriedades, exemplos - Ciência - 2023

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o sólidos amorfos São aqueles que não possuem uma estrutura ordenada de longo alcance. Eles são o oposto do que é conhecido como sólido cristalino. Suas partículas estão associadas de forma desordenada, semelhante à dos líquidos, mas com força suficiente para se aglutinarem em uma estrutura sólida.

Esse caráter amorfo é mais comum do que você imagina; é de fato um dos estados possíveis que a matéria condensada pode adotar. Por isto entende-se que qualquer composto capaz de se solidificar e, portanto, cristalizar, também pode se aglomerar de forma desordenada se as condições experimentais o permitirem.

O dito acima geralmente se aplica a substâncias puras, sejam elementos ou compostos. Mas também é válido no caso de misturas. Muitas misturas sólidas são amorfas, como algodão doce, chocolate, maionese ou purê de batata.

O fato de um sólido ser amorfo não o torna menos valioso do que um cristalino. A desordem estrutural às vezes confere-lhe propriedades únicas que não exibiria em uma condição cristalina. Por exemplo, na indústria fotovoltaica, o silício amorfo é preferido em relação ao cristalino para certas aplicações em pequena escala.

Estrutura de sólidos amorfos

A estrutura de um sólido amorfo é confusa; falta periodicidade ou padrão estrutural. A imagem acima ilustra esse ponto. A corresponde a um sólido cristalino, enquanto B representa um sólido amorfo. Observe que em B os losangos roxos são arranjados arbitrariamente, embora tanto em A quanto em B existam o mesmo tipo de interação.

Se você também olhar para B, verá que há espaços que parecem estar vazios; ou seja, a estrutura apresenta defeitos ou irregularidades. Portanto, parte da desordem microscópica ou interna de um sólido amorfo se deve ao fato de suas partículas estarem "dispostas" de tal forma que a estrutura resultante apresenta muitas imperfeições.

A princípio, foi feita menção ao escopo no grau de ordenação dos sólidos amorfos. Em B, há apenas alguns losangos que parecem estar perfeitamente alinhados. Pode haver regiões ordenadas; mas apenas de perto.

Diz-se que um sólido amorfo é feito de minúsculos cristais incomensuráveis de diferentes estruturas. A soma de todas essas estruturas acaba se tornando labiríntica e sem sentido: a estrutura geral torna-se amorfa, formada por intermináveis blocos cristalinos espalhados por toda parte.

Propriedades

As propriedades de um sólido amorfo variam dependendo da natureza de suas partículas constituintes. No entanto, existem certas características gerais que podem ser mencionadas. Os sólidos amorfos podem ser vítreos, quando apresentam aspectos semelhantes aos dos cristais; ou gelatinoso, resinoso ou empoeirado.

Como suas estruturas são desordenadas, não geram espectros confiáveis de difração de raios X. Da mesma forma, seus pontos de fusão não são precisos, mas abrangem uma gama de valores.

Por exemplo, o ponto de fusão para um sólido amorfo pode variar de 20 a 60 ° C. Enquanto isso, os sólidos cristalinos derretem a uma temperatura específica ou em uma faixa estreita se contiverem muitas impurezas.

Outra característica dos sólidos amorfos é que, ao se rompem ou fraturam, não dão origem a fragmentos geométricos com faces planas, mas sim fragmentos irregulares com faces curvas. Quando não são vítreos, aparecem como corpos empoeirados e opacos.

Preparação

Mais do que um sólido amorfo, este conceito deve ser tratado como um 'estado amorfo'. Todos os compostos (iônicos, moleculares, poliméricos, metálicos, etc.) são capazes, em certa medida, e se as condições experimentais permitirem, de formar sólidos amorfos e não cristalinos.

Por exemplo, em sínteses orgânicas, os compostos sólidos são inicialmente obtidos como massas poeirentas. Seu conteúdo de impurezas é tão alto que elas afetam profundamente sua ordem molecular. É por isso que quando o produto recristaliza repetidamente, o sólido se torna cada vez mais cristalino; está perdendo seu caráter amorfo.

Isso não significa, entretanto, que sólidos amorfos sejam materiais necessariamente impuros; vários deles são amorfos por sua própria natureza química.

Uma substância pura pode se solidificar amorfamente se seu líquido for resfriado repentinamente, de modo que suas partículas não cristalizem, mas adotem uma configuração vítrea. O resfriamento é tão rápido que as partículas não têm tempo suficiente para acomodar os blocos cristalinos que mal conseguem "nascer".

A água, por exemplo, é capaz de existir em um estado vítreo e amorfo, e não apenas como gelo.

Exemplos de sólidos amorfos

Minerais e plásticos

Praticamente qualquer material cristalino pode se conformar a uma forma amorfa (e vice-versa). Isso acontece com alguns minerais, que por razões geoquímicas não conseguiram estabelecer formalmente seus cristais convencionais. Outros, por outro lado, não formam cristais, mas vidro; tal é o caso da obsidiana.

Por outro lado, os polímeros tendem a se solidificar de forma amorfa, pois suas moléculas são muito grandes para definir uma estrutura ordenada. É aqui que entram as resinas, borrachas, espuma de poliestireno (anime), plásticos, Teflon, Baquelite, entre outros.

Tecido biológico

Os sólidos biológicos são principalmente amorfos, como: tecido de órgãos, pele, cabelo, córnea, etc. Da mesma forma, a gordura e as proteínas formam massas amorfas; No entanto, com uma preparação adequada, eles podem se cristalizar (cristais de DNA, proteínas, gorduras).

Óculos

Embora tenha sido deixado quase por último, o sólido amorfo mais representativo é de longe o próprio vidro. Sua composição é essencialmente a mesma do quartzo: SiO₂. Tanto o cristal de quartzo quanto o vidro são redes covalentes tridimensionais; apenas que a estrutura de vidro é confusa, com ligações Si-O de comprimentos diferentes.

O vidro é o sólido amorfo por excelência, e os materiais que assumem uma aparência semelhante apresentam um estado vítreo.

Carbono e metais

Temos o carvão amorfo, sendo o carvão ativado um dos mais importantes pelas suas capacidades absorventes. Além disso, existem silício amorfo e germânio, com aplicações eletrônicas onde atuam como semicondutores.

E, finalmente, existem ligas amorfas, que devido à disparidade de seus átomos de metal conformados não estabelecem uma estrutura cristalina.

Referências

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