Ciało stałe
Ciało stałe jest jednym z trzech powszechnie występujących stanów skupienia materii. Cząsteczki w ciałach stałych są ściśle związane ze sobą, mogą jedynie drgać. Oznacza to, że ciała stałe mają określony kształt, który zmienia się tylko pod wpływem działania siły. Różni się to od cieczy i gazów, które poruszają się losowo, proces ten nazywamy przepływem.
Kiedy ciało stałe staje się cieczą, nazywa się to topnieniem. Ciecze stają się ciałami stałymi przez zamrażanie. Niektóre ciała stałe, jak suchy lód, mogą zamienić się w gaz bez wcześniejszego zamieniania się w ciecz. Nazywa się to sublimacją.
Schemat rozmieszczenia cząsteczek w ciele stałym.
Rodzaje ciał stałych
Siły pomiędzy atomami w ciele stałym mogą przybierać różne formy. Na przykład, kryształ chlorku sodu (soli kuchennej) składa się z jonów sodu i chloru, które są połączone wiązaniami jonowymi. W diamencie lub krzemie atomy dzielą się elektronami i tworzą wiązania kowalencyjne. W metalach elektrony są współdzielone w wiązaniach metalicznych. Niektóre ciała stałe, jak większość związków organicznych, są połączone siłami van der Waalsa wynikającymi z polaryzacji chmury ładunków elektronicznych w każdej cząsteczce. Różnice pomiędzy tymi rodzajami ciał stałych wynikają z różnic pomiędzy ich wiązaniami.
Metale
Większość metali jest mocna, gęsta i dobrze przewodzi elektryczność i ciepło. Masa pierwiastków w układzie okresowym, tych na lewo od ukośnej linii biegnącej od boru do polonu, to metale. Mieszaniny dwóch lub więcej pierwiastków, w których duży składnik jest metalem, są znane jako stopy.
Ludzie używają metali do wielu celów już od czasów prehistorycznych. Wytrzymałość i niezawodność metali doprowadziła do ich powszechnego stosowania przy budowie budynków i innych rzeczy, a także w większości pojazdów, wielu narzędziach, rurach, znakach drogowych i torach kolejowych. Żelazo i aluminium to dwa najczęściej używane metale. Są one również najbardziej rozpowszechnionymi metalami w skorupie ziemskiej. Żelazo jest najczęściej używane w postaci stopu, stali, która zawiera do 2,1% węgla, co czyni ją znacznie twardszą niż czyste żelazo.
Ponieważ metale są dobrymi przewodnikami elektryczności, są one cenne w narzędziach elektrycznych i do przenoszenia prądu elektrycznego na duże odległości z niewielkimi stratami energii. Z tego powodu, sieci elektryczne polegają na metalowych kablach, aby uzyskać energię elektryczną. Domowe systemy elektryczne, na przykład, są okablowane miedzią ze względu na jej dobre właściwości przewodzące. Wysoka przewodność cieplna większości metali sprawia, że są one również przydatne do gotowania na kuchence.
Minerały
Minerały to naturalne ciała stałe powstałe w wyniku wielu procesów geologicznych pod wysokim ciśnieniem. Aby substancja mogła być uznana za prawdziwy minerał, musi mieć strukturę krystaliczną o jednolitych cechach fizycznych. Minerały różnią się składem od czystych pierwiastków i prostych soli do bardzo złożonych krzemianów z tysiącami znanych form. W przeciwieństwie do nich, próbka skały jest przypadkowym skupiskiem minerałów i/lub mineraloidów i nie ma określonego składu chemicznego. Większość skał w skorupie ziemskiej zawiera kwarc (krystaliczny SiO2), skalenie, mikę, chloryt, kaolin, kalcyt, epidot, oliwin, augit, hornblendę, magnetyt, hematyt, limonit i kilka innych minerałów. Niektóre minerały, takie jak kwarc, mika czy skalenie są powszechne, podczas gdy inne zostały znalezione tylko w kilku miejscach na świecie. Najliczniejszą grupę minerałów stanowią krzemiany (większość skał składa się w ≥95% z krzemianów), które składają się głównie z krzemu i tlenu, a także z jonów glinu, magnezu, żelaza, wapnia i innych metali.
Wierzchołek nowojorskiego Chrysler Building, najwyższego na świecie budynku z cegły wspartego na stali.
Kolekcja różnych minerałów.
