Stato amorfo

  1. Stato amorfo

Stato amorfo

Lo stato liquido e lo stato gassoso sono fluidi. Questa fluidità, o capacità di fluire che caratterizza gli stati liquido e gassoso, suggerisce che le singole particelle non siano vincolate su posizioni specifiche, mentre le particelle nello stato solido non necessitano di alcun contenitore per mantenere la loro forma.

Tracciare una linea di confine tra lo stato solido di una sostanza e il suo stato liquido non è così immediato come si può immaginare. Lo stato vetroso non è definito con precisione ed è in realtà un liquido con una viscosità così alta da mantenere la sua forma per tempi lunghissimi. Il vetro da finestra sembra abbastanza solido, tuttavia è risultato che il vetro di finestre molto antiche si è deformato. Noi possiamo descrivere il vetro da finestra come un liquido molto viscoso; a temperatura ambiente possiamo considerarlo un liquido congelato piuttosto che un solido.

Un criterio utile per distinguere un solido cristallino da una sostanza vetrosa è che un solido cristallino possiede un punto di fusione ben definito. A meno che un composto puro si decomponga per riscaldamento, esso può essere caratterizzato in base al suo punto di fusione, definito in modo preciso ed inequivocabile. Il vetro d'altra parte non attraversa una transizione ben definita tra il suo stato solido e quello liquido; al contrario la sua viscosità semplicemente diminuisce all'aumentare della temperatura finche rammolisce visibilmente e si trasforma alla fine in un liquido fluido. La diminuzione della viscosità all'aumentare della temperature è un tipico comportamento dei liquidi e quindi il vetro si comporta come tale attraverso un ampio spettro di temperature.

Se un solido fonde esattamente ad un unica temperatura ne consegue che esso solidifica alla stessa temperatura. Quando l'acqua congela la molecole si assestano in modo da mantenere l'equilibrio termodinamico, bilanciando entalpia ed entropia fino a raggiungere uno stato con la minor energia libera, ma i vetri sono impediti nel raggiungere lo stato a minore energia libera possibile. Lo stato vetroso si verifica quando un liquido si raffredda rapidamente e diventa così viscoso che le molecole perdono la possibilità di disporsi ordinatamente nello stato cristallino. Le molecole possono avere la tendenza a raggrupparsi in una disposizione ordinata e regolare, ma ciascuna deve aspettare che le altre ragguingano una posizione definita mentre molte sono impedite in questo dai movimenti di ancora altre nelle vicinanze. Infine ad una qualche temperatura inferiore alla temperatura in cui il vetro — se raffreddato più lentamente— si sarebbe stabilizzato in uno stato cristallino ordinato, il liquido vetroso è diventato così viscoso da apparire solido. Esso è quindi bloccato in uno stato instabile. I vetri sono anche noti come solidi amorfi.