Άμορφα Στερεά

Εισαγωγή

Άμορφα στερεά είναι στερεά που έχουν τις ιδιότητες ενός στερεού αλλά δεν έχουν συγκεκριμένη γεωμετρική διάταξη (π.χ. γυαλί, καουτσούκ κ.λπ.). Τα συστατικά σωματίδια ενός άμορφου στερεού δεν έχουν σταθερή τρισδιάστατη δομή. Χωρίς τη μεγάλη τρισδιάστατη σειρά των κρυσταλλικών υλικών, τα άμορφα στερεά έχουν μια πιο τυχαία διαμόρφωση μορίων που παρουσιάζουν τάξη μικρής εμβέλειας σε μερικές μοριακές διαστάσεις. Επίσης, οι φυσικές ιδιότητες των άμορφων υλικών διαφέρουν πολύ από αυτές των κρυσταλλικών υλικά.

Ελλείψει μιας οργανωμένης τρισδιάστατης διάταξης ατόμων ή ιόντων, άμορφα στερεά είναι παρόμοια με υγρά. Ο μετασχηματισμός στερεού σε υγρό συμβαίνει σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, καθώς αυτές οι ουσίες δεν έχουν απότομο σημείο τήξης. Οι φυσικές ιδιότητες των άμορφων ουσιών είναι συνήθως ισότροπες , που σημαίνει ότι παραμένουν αμετάβλητα με τη μέτρηση της κατεύθυνσης και έχουν το ίδιο μέγεθος σε όλες τις κατευθύνσεις. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπάρχει διατεταγμένη τρισδιάστατη δομή.

Για λόγους παραβίασης, ο ορισμός του άμορφου θα πρέπει να είναι αυτός που είναι εύκολα κατανοητός, προσβάσιμος και αποδεδειγμένος. Οι φυσικές ιδιότητες των άμορφων ουσιών είναι γενικά ισότροπες, που σημαίνει ότι δεν επηρεάζονται από την κατεύθυνση της μέτρησης και έχουν το ίδιο μέγεθος προς όλες τις κατευθύνσεις.

Ιδιότητες άμορφων στερεών

• Έλλειψη παραγγελίας μεγάλης εμβέλειας

Έναάμορφο στερεό δεν έχει σταθερή σειρά ρύθμισης. Μπορεί, ωστόσο, να έχουν περιορισμένες περιοχές διατεταγμένης δομής, π.χ. τάξη μικρής εμβέλειας. Οι κρυσταλλίτες είναι οι κρυσταλλικοί τμήματα μιας κατά τα άλλα άμορφης ουσίας.

• Δεν υπάρχει ξεχωριστό σημείο τήξης

Οι άμορφες ουσίες δεν έχουν σαφές σημείο τήξης και λιώνουν σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Το γυαλί, για παράδειγμα, μαλακώνει και τελικά λιώνει σε ένα εύρος θερμοκρασιών όταν θερμαίνεται. Ως αποτέλεσμα, το γυαλί μπορεί να καλουπωθεί ή να φυσηθεί σε διάφορα σχήματα.

• Η μετατροπή από κρυσταλλική σε μη κρυσταλλική κατάσταση

Όταν ένα άμορφο στερεό θερμαίνεται και στη συνέχεια ψύχεται ήπια με ανόπτηση, κρυσταλλώνεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Εξαιτίας αυτού, τα αντικέ γυάλινα αντικείμενα φαίνονται γαλακτώδη λόγω της κρυστάλλωσης.

Παράδειγμα Άμορφου Στερεού

Άμορφα στερεά περιλαμβάνει πράγματα όπως γυαλί, πίσσα, καουτσούκ και πλαστικά. Έχει πολλές κρυσταλλικές στερεές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της ακαμψίας και της σκληρότητας. Δεν σχηματίζουν μια διατεταγμένη διάταξη και λιώνουν σταδιακά σε ένα εύρος θερμοκρασίας. Ως αποτέλεσμα, τα άμορφα στερεά όπως το γυαλί, η πίσσα, το καουτσούκ και τα πλαστικά ονομάζονται επίσης υπερψυγμένα υγρά αντί για στερεά.

Κρυσταλλικά Στερεά

Ένας τύπος στερεάς κατάστασης είναι τα κρυσταλλικά στερεά. Η πλειοψηφία των στερεών ουσιών είναι κρυσταλλικές. Τα στερεά είναι ουσίες με σημείο τήξης πέρα ​​από τη θερμοκρασία δωματίου σε ατμοσφαιρική πίεση. Τα κρυσταλλικά στερεά είναι στερεά με κανονική και τρισδιάστατη μακροχρόνια διάταξη των συστατικών σωματιδίων. Χλωριούχο νάτριο, χαλαζίας, διαμάντι και άλλα κρυσταλλικά στερεά είναι παραδείγματα.

Τα χαρακτηριστικά των κρυσταλλικών στερεών

• Είναι συμμετρικά και έχουν καθορισμένα σχήματα.
• Αυτά είναι σκληρά και ανυποχώρητα.
• Το σημείο τήξης τους είναι υψηλό.
• Συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα κρυσταλλικό σύστημα.
• Είναιισότροπα

Τύποι κρυσταλλικών στερεών

• Κρυσταλλικό μοριακό στερεό

Οι δυνάμεις Van der Waals συγκρατούν τα στοιχεία των μοριακών κρυστάλλων μαζί. Και λόγω αυτών των μειωμένων δυνάμεων, οι μοριακοί κρύσταλλοι είναι ευαίσθητοι και έχουν χαμηλά σημεία τήξης. Αυτοί οι κρύσταλλοι μπορούν να βρεθούν στο διοξείδιο του άνθρακα, στο μεθάνιο, στο παγωμένο νερό και στους περισσότερους οργανικούς υδρογονάνθρακες. Αυτή η τάξη χωρίζεται περαιτέρω σε τρεις ομάδες.

•  Μη πολικό μοριακό στερεό

Τα μη κατευθυνόμενα άτομα ή τα μη πολικά μόρια όπως το υδρογόνο, το οξυγόνο και το μεθάνιο είναι τα συστατικά σωματίδια αυτών των μορφών κρυσταλλικών στερεών. Και η ασθενής δύναμη έλξης του Λονδίνου λειτουργεί μεταξύ των συστατικών σωματιδίων.

•  Πολικά μόρια που συνδέονται

Η πολικότητα του δεσμού καθορίζεται από την έλξη διπόλου-διπόλου μεταξύ των μορίων και το συστατικό σωματίδιο αυτής της μορφής κρυσταλλικού στερεού είναι πολικό.

• Ένα μόριο με δεσμό υδρογόνου

Αυτές οι μορφές κρυσταλλικών στερεών έχουν μόρια πολικών συστατικών που συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου. Ο πάγος είναι μια απεικόνιση αυτής της μορφής κρυστάλλου.

Η διαφορά μεταξύ άμορφων και κρυσταλλικών στερεών

Ιδιοκτησία	Κρυσταλλικό	Άμορφο
Φύση	True Solids	Ψευδο-στερεά ή υπερψυκτικά υγρά
Γεωμετρία	Τα σωματίδια ομαδοποιούνται σε ένα επαναλαμβανόμενο σχέδιο σε κρυσταλλικά στερεά. Τακτοποιούνται τακτικά και τακτοποιημένα, με αποτέλεσμα να έχουν ξεχωριστό σχήμα.	Τα σωματίδια κατανέμονται τυχαία σε άμορφα στερεά. Δεν είναι διατεταγμένα με τάξη, με αποτέλεσμα να έχουν ανομοιόμορφα σχήματα.
Η θερμότητα του Fusion	Έχουν μια ξεχωριστή θερμότητα σύντηξης.	Δεν έχουν ξεχωριστή θερμότητα σύντηξης.
Ισοτροπισμός	Τα κρυσταλλικά στερεά είναι φυσικά ανισότροπα. i.eΤο μέγεθος των φυσικών χαρακτηριστικών ποικίλλει ανάλογα με τον προσανατολισμό του κρυστάλλου.	Τα άμορφα στερεά είναι  ισοτροπικό. Δηλαδή, οι φυσικές ιδιότητες έχουν το ίδιο μέγεθος σε όλες τις στερεές κατευθύνσεις.
Ιδιότητα διάσπασης	Τα δύο νέα μέρη θα έχουν λείες επιφάνειες όταν τεμαχίζονται με αιχμηρή άκρη.	Τα δύο μισά θα έχουν ανώμαλες επιφάνειες κατά την κοπή άμορφων στερεών με αιχμηρή άκρη.
Ακαμψία	Τα κρυσταλλικά στερεά είναι άκαμπτα στερεά που δεν παραμορφώνονται όταν υποβάλλονται σε ήπιες καταπονήσεις.	Τα άμορφα στερεά δεν είναι σκληρά. ως εκ τούτου είναι ευαίσθητα σε μικρές αλλαγές στο σχήμα.

Συμπέρασμα

Τα άμορφα στερεά προσφέρουν ευκαιρίες και προβλήματα στη φαρμακευτική επιχείρηση, που κυμαίνονται από τη βελτίωση της βιοδιαθεσιμότητας των ελάχιστα διαλυτών φαρμάκων μέχρι την απομόνωση και τη σύνθεση μορίων που δεν κρυσταλλώνονται και έχουν κακές φυσικές ιδιότητες. Αυτές οι τρεις περιπτωσιολογικές μελέτες δείχνουν την ποικιλία των προκλήσεων που συνεπάγεται η ανάπτυξη άμορφων API με ποικίλες συμπεριφορές που κυμαίνονται από "καλή συμπεριφορά" έως "κακή συμπεριφορά".

Ενώσεις όπως η Ένωση Α, που έχουν υψηλή Tg, ισχυρή χημική σταθερότητα και απλή προσέγγιση απομόνωσης, θα πρέπει να είναι σχετικά εύκολο να δημιουργηθούν, αλλά ενώσεις όπως η C, που έχουν χαμηλή Tg, κακή χημική σταθερότητα και δύσκολη διαδικασία απομόνωσης, θα παρουσιάζουν πολλά προβλήματα. Η ενδιάμεση περίπτωση αντιπροσωπεύεται από ενώσεις στις οποίες ένα κρυσταλλικό υλικό μετατρέπεται σε άμορφο και ίσως σταθεροποιείται από έναν φορέα (Ένωση Β). Το πρόβλημα εδώ είναι ξεκάθαρα να αποφευχθεί η κρυστάλλωση, διασφαλίζοντας παράλληλα ότι το πλεονέκτημα διαλυτότητας διατηρείται και μεταφράζεται.