Условие задачи

Что называют стеклом?

Решение

Нам необходимо определить, что такое стекло. Данная задача относится к разделу физики (материаловедение) и физической химии, поскольку затрагивает понятия строения вещества и переходов агрегатных состояний.

Рассмотрим основные моменты:

1. Определение аморфного тела. В отличие от кристаллических твердых тел, в которых атомы или молекулы упорядочены в длинномерную периодическую решётку, атомы в аморфном веществе расположены случайным образом, что характерно для жидкости. Однако, в стекле атомы зафиксированы и вещество обладает твёрдым состоянием.

2. Образование стекла. Стекло получают путем быстрого охлаждения расплава (обычно получил из оксидов, самым известным является оксид кремния · SiO₂). При быстром охлаждении времени для формирования кристаллической решётки не хватает, и вещество «застывает» в неупорядоченном состоянии. Такой процесс называют закалкой или обессоливанием.

3. Физико-химические свойства:
• Стекло не имеет четко определённой температуры плавления, а характеризуется температурой стеклования (T₍g₎) – температурой, при которой стекло переходит из твердого состояния в так называемое вязко-пластичное состояние.
• Оно оптически однородно, изотропно, что важно для применения в оптике и электронике.

4. Структурная особенность. Хотя стекло имеет случайное расположение соединений, оно все же обладает некоторой коротко-диапазонной упорядоченностью – то есть ближайшие соседи атомов находятся на определённых расстояниях, но дальнодействующий порядок отсутствует.

Таким образом, стеклом называют аморфное (не кристаллическое) твердое тело, полученное (обычно путём быстрого охлаждения расплава), в котором атомы или молекулы не образуют регулярной периодической решётки, характерной для кристаллов, однако сохраняют локальную (короткодистантную) упорядоченность.