Solidul este una dintre cele patru stări fundamentale ale materiei (celelalte fiind lichid, gaz și plasmă). În solide moleculele sunt împachetate strâns. Se caracterizează prin rigiditate structurală și rezistență la schimbări de formă sau volum. Spre deosebire de lichide, un obiect solid nu curge să ia forma recipientului său, nici nu se extinde pentru a umple întregul volum disponibil ca un gaz. Atomii dintr-un solid sunt legați unul de celălalt, fie într-o rețea geometrică obișnuită (solide cristaline, care includ metale și gheața obișnuită), fie neregulat (un solid amorf, cum ar fi sticla obișnuită). Materialele solide nu pot fi comprimate cu presiune redusă, în timp ce gazele pot fi comprimate cu presiune redusă, deoarece moleculele de gaze sunt împachetate slab.
Ramura fizicii care se ocupă cu substanțele solide se numește fizică solidului și este ramura principală a fizicii materiei condensate (care include și lichidele). Știința materialelor se referă în primul rând la proprietățile fizice și chimice ale substanțelor solide. Chimia stării solide este în special preocupată de sinteza materialelor noi, precum și de știința identificării și a compoziției chimice.
Atomii, moleculele sau ionii care alcătuiesc solidele pot fi aranjați într-un model repetat ordonat sau neregulat. Materialele ale căror constituenți sunt aranjate într-un model regulat sunt cunoscute sub numele de cristale. În unele cazuri, ordonarea regulată poate continua fără întreruperi pe o scară largă, de exemplu în diamante, fiecare diamant fiind un singur cristal. Obiectele solide care sunt suficient de mari pentru a se vedea și a fi manipulate sunt rareori compuse dintr-un singur cristal, ele sunt compuse dintr-un număr mare de cristale unice, cunoscute sub numele de cristalite, ale căror dimensiuni pot varia de la câțiva nanometri la câțiva metri. Astfel de materiale se numesc policristaline. Aproape toate metalele comune, și multe ceramici, sunt policristaline.
(Reprezentarea schematică a unei rețele cristaline ordonate cu compoziție chimică identică – cuarț.)
În alte materiale, nu există ordonare pe scară largă în poziția atomilor. Aceste solide sunt cunoscute sub denumirea de solide amorfe; exemplele includ polistiren și sticlă.
Indiferent dacă un solid este cristalin sau amorf, depinde de materialul implicat și de condițiile în care a fost format. Solidele care se formează prin răcire lentă tind să fie cristaline, în timp ce solidele care sunt răcite rapid sunt mult mai probabil să fie amorfe. De asemenea, structura cristalină specifică adoptată de un solid cristalin depinde de materialul implicat și de modul în care a fost format.
Deși multe obiecte obișnuite, cum ar fi un cub de gheață sau o monedă, sunt formate din materiale identice din punct de vedere chimic, multe alte materiale comune includ mai multe substanțe diferite. De exemplu, o rocă tipică este un agregat de mai multe minerale și mineraloide diferite, fără o compoziție chimică specifică. Lemnul este un material organic natural care constă în principal din fibre de celuloză înglobate într-o matrice de lignină organică. În știința materialelor, compozitele mai multor materiale constitutive pot fi proiectate pentru a avea proprietățile dorite.
Forțele dintre atomii dintr-un solid pot lua o varietate de forme. De exemplu, un cristal de clorură de sodiu (sare obișnuită) este alcătuit din sodiu și clor ionic, care sunt ținute împreună prin legături ionice. În diamant sau siliciu, atomii împart electroni și formează legături covalente. În metale, electronii sunt împărțiți în legături metalice. Unele substanțe solide, în special cei mai mulți compuși organici, sunt menținute împreună cu forțele van der Waals rezultate din polarizarea norului de sarcină electronică pe fiecare moleculă. Diferențele dintre tipurile de solide rezultă din diferențele dintre legăturile lor.
Materialele compozite conțin două sau mai multe faze macroscopice, dintre care una este adesea ceramică. De exemplu, o matrice continuă și o fază dispersată de particule sau fibre ceramice.
Proprietățile fizice ale elementelor și compușilor care furnizează dovezi concludente ale compoziției chimice includ: mirosul, culoarea, volumul, densitatea (masa pe unitatea de volum), punctul de topire, punctul de fierbere, capacitatea termică, forma fizică și forma la temperatura camerei (solid, lichid, gaz; cristale cubice, trigonale etc.), duritate, porozitate, indice de refracție și multe altele.
Lasă un răspuns