Свойства на твърдите вещества
В сравнение с другите две състояния на материята - газообразно и течно - твърдите вещества имат най-висок порядък. Именно този висок ред обяснява много от физичните свойства на твърдите тела.
Свиваемостта на твърдите тела е практически нулева. Всички твърди вещества имат определен обем. Едно от най-известните свойства на твърдите тела е способността им да запазват формата си. В сравнение с газовете и течностите, твърдите вещества могат да издържат на значителни външни натоварвания. Плътността на всяко вещество в твърдо състояние е много по-голяма, отколкото в газообразно състояние, и малко по-голяма, отколкото в течно състояние. Изключение прави водата, която в течно състояние има по-висока плътност от леда. Кристалните твърди вещества имат добре дефинирана точка на топене, но аморфните твърди вещества, като стъкла, омекват в определен диапазон от температури.
Всички твърди вещества имат определено налягане на парите, въпреки че то обикновено е много ниско. Това е особено вярно за твърди вещества от йонен тип.
Всички частици (атоми, йони или молекули) в кристалната решетка на твърдите тела осцилират. Понякога частица на повърхността на твърдо тяло придобива достатъчно кинетична енергия, за да преодолее силите на привличане, които я свързват в твърдото тяло. Тогава тя излита от повърхността. Именно тези частици, летящи от повърхността, определят налягането на парите над повърхността на твърдите вещества.
Енталпиите на топене на твърди вещества са много по-малки от енталпиите на изпаряване на съответните течности.
Твърдите тела могат значително да се различават едно от друго по своите пластични свойства. Някои от тях,например йонните вещества обикновено се напукват при натоварване. Това свойство се нарича крехкост. Други, като гумата, са еластични. След отстраняване на външното натоварване те се връщат в първоначалната си форма. Много метали имат свойствата на ковкост и пластичност. Ковкият метал може да бъде издухан в тънък лист, а ковкият метал може да бъде изтеглен в тънка тел.
Твърдите вещества се различават значително по способността си да провеждат топлина и електричество. Всички метали имат добра топло- и електрическа проводимост. Неметалните вещества обикновено са изолатори (диелектрици), въпреки че, както вече споменахме, графитът провежда електричество. Графитът е пример за анизотропно вещество: свойствата му не са еднакви в различни посоки. Например графитът провежда електричество само по своите слоеве. Кристалите могат да имат и други анизотропни свойства. Например, техният индекс на пречупване (на светлината) може да се променя в зависимост от посоката.
Ако свойствата на дадено вещество са еднакви във всички посоки, такова вещество се нарича изотропно. Кубичните кристали са изотропни, защото имат висока симетрия.
Физичните свойства на твърдите тела зависят до голяма степен от вида на химичната връзка и от структурата. Връзката между вида на химичната връзка и свойствата на веществата беше разгледана в гл. 2. Наблюдаваните в случая закономерности са посочени в табл. 3.9.
Таблица 3.9. Строеж и свойства на твърдите тела