Vad är definitionen av ett fast ämne?

Ett fast ämne är ett ämne som kännetecknas av partiklar arrangerade så att deras form och volym är relativt stabila. Beståndsdelarna i ett fast ämne tenderar att packas ihop mycket närmare än partiklarna i en gas eller vätska. Anledningen till att ett fast ämne har en styv form är att atomerna eller molekylerna är tätt anslutna via kemiska bindningar. Bindningen kan producera antingen ett regelbundet gitter (sett i is, metaller och kristaller) eller en amorf form (sett i glas eller amorft kol). Ett fast ämne är ett av de fyra grundläggande tillstånden i materien, tillsammans med vätskor, gaser och plasma.

Fasta tillståndsfysik och fast tillståndskemi är två vetenskapsgrenar som ägnas åt att studera egenskaper och syntes av fasta ämnen.

Exempel på fasta ämnen

Ämnet med en definierad form och volym är fast. Det finns många exempel:

• En tegelsten
• Ett öre
• En bit trä
• En bit av aluminiummetall (eller vilken metall som helst vid rumstemperatur utom kvicksilver)
• Diamant (och de flesta andra kristaller)

Exempel på saker som är inte fasta partiklar inkluderar flytande vatten, luft, flytande kristaller, vätgas och rök.

Klasser av fasta ämnen

De olika typerna av kemiska bindningar som sammanfogar partiklarna i fasta ämnen utövar karakteristiska krafter som kan användas för att klassificera fasta ämnen. Joniska bindningar (t.ex. i bordsalt eller NaCl) är starka bindningar som ofta resulterar i kristallina strukturer som kan dissocieras för att bilda joner i vatten. Kovalenta bindningar (t.ex. i socker eller sackaros) involverar delning av valenselektroner. Elektroner i metall verkar flöda på grund av metallbindning. Organiska föreningar innehåller ofta kovalenta bindningar och interaktioner mellan separata delar av molekylen på grund av van der Waals-krafter.

Viktiga klasser av fasta ämnen inkluderar:

• mineraler: Mineraler är naturliga fasta ämnen som bildas av geologiska processer. Ett mineral har en enhetlig struktur. Exempel inkluderar diamant, salter och glimmer.
• metaller: Fasta metaller inkluderar element (t.ex. silver) och legeringar (t.ex. stål). Metaller är vanligtvis hårda, smidiga, formbara och utmärkta ledare för värme och elektricitet.
• Keramik: Keramik är fasta ämnen som består av oorganiska föreningar, vanligtvis oxider. Keramik tenderar att vara hård, spröd och korrosionsbeständig.
• Organiska fasta ämnen: Organiska fasta ämnen inkluderar polymerer, vax, plast och trä. De flesta av dessa fasta ämnen är termiska och elektriska isolatorer. De har vanligtvis lägre smält- och kokpunkter än metaller eller keramik.
• Kompositmaterial: Kompositmaterial är sådana som innehåller två eller flera faser. Ett exempel skulle vara en plast som innehåller kolfiber. Dessa material ger egenskaper som inte ses i källkomponenterna.
• halvledare: Halvledande fasta ämnen har elektriska egenskaper mellan dessa hos ledare och isolatorer. Det fasta materialet kan vara antingen rena element, föreningar eller dopade material. Exempel inkluderar kisel och galliumarsenid.
• nanomaterial: Nanomaterial är små fasta partiklar vid nanometerstorleken. Dessa fasta ämnen kan visa mycket olika fysikaliska och kemiska egenskaper från storskaliga versioner av samma material. eller exempelvis är guld-nanopartiklar röda och smälter vid en lägre temperatur än guldmetall.
• Biomaterials: Dessa är naturliga material, såsom kollagen och ben, som ofta kan monteras själv.