Amorf (materie): verschil tussen versies

Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud

In de regel

Huidige versie van 12 jul 2024 om 08:34

Amorf is een begrip uit de natuurwetenschappen. Amorf materiaal of een amorfe stof is een vaste stof zonder een kristallijne structuur: de atomen, ionen of moleculen zijn in amorfe materialen volledig willekeurig gerangschikt. Vaste stof zonder kristalstructuur is meestal bros en transparant, zoals glas, of semitransparant. Men beschrijft amorfe materie ook als glasachtig en glazig.^[1]

Amorf komt van het Oudgriekse ἄμορφος, amorphos wat letterlijk 'zonder vorm' betekent, namelijk ἀ-: 'zonder' en μορφή: 'uiterlijk, gedaante, vorm'.

Voorbeelden

Voorbeelden van amorfe materialen en stoffen zijn:

Glas, zoals gewoon vensterglas. Een van de wél kristallijne vormen van glas (siliciumdioxide of silica) is kwarts.
Kunststoffen zijn amorf, met eventueel enigszins semikristallijne delen. Veel synthetische polymeren, zoals polystyreen, hebben een amorfe structuur.^[1]
Amorf silicium
Metallische glazen: vanaf 1974 commercieel op de markt gebracht, in eerste instantie onder de merknaam metglass.
Mineraloïden zijn amorfe, glasachtige mineralen die in de natuur worden aangetroffen, zoals obsidiaan en opaal.
Organische vaste stoffen zoals bijenwas en paraffine, maar bijvoorbeeld ook barnsteen.
Suikerspin wordt gemaakt door gesmolten suiker heel dun weg te spuiten, waardoor deze, als gevolg van het grote contactoppervlak aan de lucht, heel snel afkoelt.

Vorming van amorfe vaste stof

Een amorfe fase van materie ontstaat door materiaal vanuit de vloeibare aggregatietoestand snel af te koelen. Voor metalen moet dat met een snelheid van meer dan 1.000 K per seconde, een productieproces dat afschrikken wordt genoemd. De atomen of moleculen hebben bij het stollen dan niet voldoende tijd om zich naar een kristalrooster te rangschikken, ook al is de kristallijne fase energetisch gunstiger. De materiaaleigenschappen van amorfe materialen zijn beduidend anders dan die van de kristallijne varianten.^[1]

Materiaaleigenschappen

Omdat er nog veel onduidelijk is over het hoe en waarom van de eigenschappen van amorfe stoffen, wordt er veel onderzoek naar gedaan.

De temperatuur waarbij een amorfe stof smelt wordt de glastemperatuur (T_g) genoemd. De stof is boven de glastemperatuur zeer viskeus. Soms is de glastemperatuur niet goed te bepalen, omdat de overgang, het smelttraject, van vaste stof naar vloeistof geleidelijk verloopt.

Soms is het moeilijk een amorfe vorm van een stof te maken. Het afkoelen moet zeer snel gebeuren. Sommige materialen raken makkelijk in de toestand van onderkoelde vloeistof, die vervolgens zeer snel kan kristalliseren.

Amorfe structuren ontstaan vaak door het toevoegen van een andere stof. Zo ontstaat glas uit siliciumdioxide SiO₂ door toevoegen van soda. Deze techniek wordt al duizenden jaren toegepast. Van het amorfe glas kunnen, juist door de amorfe structuur, gemakkelijk allerlei vormen gemaakt worden. Met kristallijne stoffen gaat dat veel minder goed, vooral als ze hard zijn, zoals siliciumdioxide. Een ductiel (zachter) kristallijn materiaal, zoals metaal, kan wel gevormd worden in allerlei vormen, bijvoorbeeld door de stof te verhitten (smeden).^[1]

Amorfe materialen hebben, door de grotere afstand tussen de atomen, een lagere dichtheid dan een kristallijne vorm van een materiaal .^[1] Bovendien zijn de stoffen minder hard, en brosser.

Vergelijking van amorfe en kristallijne siliciumdioxide
Amorfe siliciumdioxide SiO₂
Kristallijne SiO₂

Voetnoten

↑ ^a ^b ^c ^d ^e M. F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon (2019). Materials : engineering, science, processing and design, Kidlington, Oxford, United Kingdom. ISBN 978-0-08-102376-1.

[:0-1] M. F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon (2019). Materials : engineering, science, processing and design, Kidlington, Oxford, United Kingdom. ISBN 978-0-08-102376-1.

[1]

@@ Regel 1: / Regel 1: @@
-[[Bestand:Nev opal09.jpg|250px|right|thumb|Opaal is een voorbeeld van een amorf mineraal]][[Bestand:Silica.svg|thumb|250px|De structuur van kwartsglas laat zien dat de regelmaat van een [[kristalrooster]] ontbreekt <small>(Het vierde zuurstofatoom ligt steeds boven het siliciumatoom).</small>]]
+[[Afbeelding:Nev opal09.jpg|thumb|Opaal is een voorbeeld van een amorf mineraal]]
+[[Afbeelding:Crystalline polycrystalline amorphous2.svg|thumb|Overzicht van de ordening van atomen in kristallijne, polykristallijne en amorfe materie]]
-'''Amorf''' komt van het [[Oudgrieks|Griekse]] αμορφος, ''a-morphos'': 'zonder vorm' (< α: 'zonder' en μορφή: 'uiterlijk, gedaante')
+'''Amorf''' is een begrip uit de [[natuurwetenschap]]pen. '''Amorf materiaal''' of een '''amorfe stof''' is een [[vaste stof]] zonder een [[Kristalliniteit|kristallijne]] structuur: de [[Atoom|atomen]], [[Ion (deeltje)|ionen]] of [[Molecuul|moleculen]] zijn in amorfe [[Materiaal|materialen]] volledig willekeurig gerangschikt. Vaste stof zonder [[kristalstructuur]] is meestal [[Brosheid|bros]] en [[Transparantie (optiek)|transparant]], zoals [[glas]], of semitransparant. Men beschrijft amorfe materie ook als glasachtig en glazig.<ref name=":0">{{Citeer boek|titel=Materials : engineering, science, processing and design |auteur=M. F. Ashby |medeauteurs=Hugh Shercliff, David Cebon |url=https://www.worldcat.org/oclc/1097951622 |plaats=Kidlington, Oxford, United Kingdom|datum=2019 |ISBN=978-0-08-102376-1}}</ref>
-'Amorf' is een term uit de [[fysica|natuurkunde]] en de [[chemie|scheikunde]]: '''amorf materiaal''' of een '''amorfe stof''' is een [[vaste stof]] die geen (macro)[[kristallijn]]e structuur heeft.
-Een amorfe vorm  wordt verkregen door een stof vanuit zijn vloeibare [[aggregatietoestand]] heel snel af te koelen, voor metalen moet dat met een snelheid van meer dan 1.000 [[Kelvin (eenheid)|K]] per seconde. De [[molecuul|moleculen]] hebben dan niet voldoende tijd om zich te schikken naar een [[kristalrooster]]. De [[natuurkunde|fysische]] eigenschappen van amorfe materialen zijn beduidend anders dan die van de kristallijne varianten.
+Amorf komt van het [[Oudgrieks]]e ἄμορφος, ''amorphos'' wat letterlijk 'zonder vorm' betekent, namelijk ἀ-: 'zonder' en μορφή: 'uiterlijk, gedaante, vorm'.
 == Voorbeelden ==
-Voorbeelden van amorfe stoffen zijn:
+Voorbeelden van amorfe materialen en [[Stof (scheikunde)|stoffen]] zijn:
+* [[Glas]], zoals gewoon vensterglas. Een van de wél [[Kristalstructuur|kristallijne]] vormen van glas ([[siliciumdioxide]] of silica) is [[kwarts]].
-* [[suikerspin]], die wordt gemaakt door gesmolten [[tafelsuiker|suiker]] heel dun weg te spuiten, waardoor het heel snel afkoelt.
+* [[Kunststof]]fen zijn amorf, met eventueel enigszins [[semikristallijn]]e delen. Veel [[Chemische synthese|synthetische]] [[Polymeer|polymeren]], zoals [[polystyreen]], hebben een amorfe structuur.<ref name=":0" />
-* [[glas]], zoals gewoon vensterglas. Een van de kristallijne vormen van glas is [[kwarts]].
+* [[Amorf silicium]]
-* [[metallisch glas|metallische glazen]], die vanaf 1974 commercieel op de markt kwamen in eerste instantie onder de merknaam [[Metglass]].
+* Metallische glazen: vanaf 1974 commercieel op de markt gebracht, in eerste instantie onder de merknaam metglass.
-* Veel [[polymeer|polymeren]], zoals [[polystyreen]] hebben een amorfe structuur.
+* [[Mineraloïde]]n zijn amorfe, glasachtige [[Mineraal (geologie)|mineralen]] die in de natuur worden aangetroffen, zoals [[obsidiaan]] en [[opaal]].
-* Organische vaste stoffen zoals [[bijenwas]] en [[paraffine]], maar bijvoorbeeld ook [[barnsteen]].
+* [[organische verbinding|Organische]] vaste stoffen zoals [[bijenwas]] en [[paraffine]], maar bijvoorbeeld ook [[barnsteen]].
-* Glasachtige stoffen die in de natuur worden aangetroffen, zoals [[obsidiaan]] en [[opaal]].
+* [[suikerspin (snoepgoed)|Suikerspin]] wordt gemaakt door gesmolten [[tafelsuiker|suiker]] heel dun weg te spuiten, waardoor deze, als gevolg van het grote contactoppervlak aan de [[lucht]], heel snel afkoelt.
+== Vorming van amorfe vaste stof ==
-== Natuurkundige eigenschappen ==
+Een amorfe fase van materie ontstaat door materiaal vanuit de vloeibare [[aggregatietoestand]] snel af te koelen. Voor [[Metaal|metalen]] moet dat met een snelheid van meer dan 1.000 [[Kelvin (eenheid)|K]] per seconde, een productieproces dat [[afschrikken]] wordt genoemd. De atomen of moleculen hebben bij het [[Stolling|stollen]] dan niet voldoende tijd om zich naar een kristalrooster te rangschikken, ook al is de kristallijne fase [[Gibbs vrije energie|energetisch]] gunstiger. De [[Lijst van materiaaleigenschappen|materiaaleigenschappen]] van amorfe materialen zijn beduidend anders dan die van de kristallijne varianten.<ref name=":0" />
-Amorfe stoffen ontstaan uit een vloeibare [[fase (stof)|fase]] door snel afkoelen. Doordat de stof zo [[afschrikken|snel afkoelt]], krijgen de atomen en moleculen, die in de vloeistof snel en willekeurig door elkaar bewegen, geen tijd om zich in de [[kristalstructuur]] te vestigen, ook al is de kristallijne fase energetisch gunstiger.
+== Materiaaleigenschappen ==
-Er bestaan nog veel vragen over het hoe en waarom van de [[natuurkunde|natuurkundige]] eigenschappen van amorfe stoffen, en er wordt dan ook nog steeds veel onderzoek naar gedaan.
+Omdat er nog veel onduidelijk is over het hoe en waarom van de eigenschappen van amorfe stoffen, wordt er veel onderzoek naar gedaan.
-De temperatuur waarbij een amorfe stof smelt wordt de [[glastemperatuur]] genoemd T<sub>b</sub>. Meestal is de stof boven de glastemperatuur zeer [[Viscositeit|viskeus]]. Soms is de glastemperatuur niet goed te bepalen, omdat de [[faseovergang|overgang]] van vaste stof naar vloeistof heel geleidelijk verloopt.
+De temperatuur waarbij een amorfe stof smelt wordt de [[glastemperatuur]] (T<sub>g</sub>) genoemd. De stof is boven de glastemperatuur zeer [[Viscositeit|viskeus]]. Soms is de glastemperatuur niet goed te bepalen, omdat de [[faseovergang|overgang]], het [[smelttraject]], van vaste stof naar [[vloeistof]] geleidelijk verloopt.
-Soms is het moeilijk een amorfe vorm van een stof te maken. Het afkoelen moet zeer snel gebeuren. Sommige materialen raken makkelijk in de toestand van onderkoelde vloeistof, die zeer snel kan kristalliseren.
+Soms is het moeilijk een amorfe vorm van een stof te maken. Het afkoelen moet zeer snel gebeuren. Sommige materialen raken makkelijk in de toestand van [[Superkoeling|onderkoelde]] vloeistof, die vervolgens zeer snel kan kristalliseren.
-Amorfe structuren ontstaan vaak door het toevoegen van een andere stof. Zo ontstaat [[glas]] uit [[siliciumdioxide]] (SiO<sub>2</sub>) door toevoegen van [[natriumcarbonaat|soda]]. Deze techniek bestaat al duizenden jaren. Van het amorfe glas kunnen, juist door de amorfe structuur, gemakkelijk allerlei vormen gemaakt worden. Van kristallijne stoffen gaat dat veel minder goed, vooral niet als ze hard zijn (zoals siliciumoxide). Een zachtere kristallijne stof, zoals metalen, kan wel gevormd worden in allerlei vormen, door de stof te [[smeden]] bijvoorbeeld.
+Amorfe structuren ontstaan vaak door het toevoegen van een andere stof. Zo ontstaat glas uit [[siliciumdioxide]] SiO<sub>2</sub> door toevoegen van [[Natriumcarbonaat|soda]]. Deze techniek wordt al duizenden jaren toegepast. Van het amorfe glas kunnen, juist door de amorfe structuur, gemakkelijk allerlei vormen gemaakt worden. Met kristallijne stoffen gaat dat veel minder goed, vooral als ze [[Hardheid (materiaalkunde)|hard]] zijn, zoals siliciumdioxide. Een [[Ductiliteit|ductiel]] (zachter) kristallijn materiaal, zoals [[metaal]], kan wel gevormd worden in allerlei vormen, bijvoorbeeld door de stof te verhitten ([[smeden]]).<ref name=":0" />
-Amorfe materialen hebben, door de grotere afstand tussen de atomen, een lagere dichtheid dan de overeenkomstige kristallijne vorm. Bovendien zijn de stoffen minder [[Hardheid (materiaalkunde)|hard]], en meer [[brosheid|bros]].
+Amorfe materialen hebben, door de grotere afstand tussen de atomen, een lagere [[Dichtheid (natuurkunde)|dichtheid]] dan een kristallijne vorm van een materiaal .<ref name=":0" /> Bovendien zijn de stoffen minder hard, en [[Brosheid|brosser]].
+<gallery caption="Vergelijking van amorfe en kristallijne siliciumdioxide" widths="300px" heights="200px" perrow="2">
-==Zie ook==
+Silica.svg|Amorfe siliciumdioxide SiO<sub>2</sub>
-*[[Amorf Silicium]]
+SiO² Quartz.svg|Kristallijne SiO<sub>2</sub>
-*[[Semikristalliniteit]]
+</gallery>
+{{Zusterproject klein|commonscat=Amorphous matter|commonscat titel=Amorf|wiktionary=Amorf}}
+{{Appendix|Voetnoten}}
-[[Categorie:Materiaalkunde]]
 [[Categorie:Aggregatietoestand]]
+[[Categorie:Materiaalkunde]]
 [[Categorie:Vastestoffysica]]