Poliamorfism

În știința materialelor , poliamorfismul este posibilitatea ca o substanță să existe sub diferite forme amorfe . Este analogul polimorfismului a materialelor cristaline .

Deși dispunerea atomică a unui material amorf nu are o ordonare pe termen lung, unele proprietăți ale diferitelor poliamfe, cum ar fi densitatea , pot fi diferite. De fapt, multe substanțe amorfe pot exista cu caracteristici diferite (de exemplu, polimeri ), dar se vorbește despre poliamorfism numai atunci când există două stări amorfe distincte cu o tranziție de fază clară și discontinuă (ordinul întâi) între ele. Când vine vorba de două lichide stabile, vorbim de tranziție fază lichid-lichid .

Poliamorfism solid-solid

Exemple:

Poliamorfism lichid-lichid

Tranzițiile de fază lichid-lichid au fost prezise, ​​prin calcule de dinamică moleculară , pentru multe substanțe, inclusiv apă , siliciu , dioxid de carbon , carbon , hidrogen și azot . În unele cazuri, calculele prezic că curba de echilibru lichid-lichid (în diagrama P - T ) se termină într-un punct critic , cum ar fi echilibrul lichid-vapori . În cazul apei, apropierea acestui punct critic a fost invocată de mai multe ori pentru a explica anumite anomalii termodinamice.

Experimental, tranzițiile lichid-lichid au fost observate în principal în lichide supraîncălzite - deci metastabile  - (amestecuri Y 2 O 3 –Al 2 O 3, apă și alte lichide moleculare ), dar și în unele lichide stabile ( fosfor , sulf ). Singurul punct critic lichid-lichid cu adevărat evidențiat este cel al sulfului, în 2020.

Note și referințe

Note

  1. Existența unei faze gazoase și a unei faze lichide , omniprezentă, nu este calificată drept poliamorfism. Tranzițiile amorfo-amorfe de ordinul întâi sunt totuși analogi tranziției lichid-gaz și, în special, cel mai adesea, au un punct critic .

Referințe

  1. (în) BC Hancock EY Shalaev și SL Shamblin, "  poliamorfismul o perspectivă a științei farmaceutice  " , The Journal of Pharmacy and Pharmacology  (în) , vol.  54, n o  8,2002, p.  1151-1152 ( PMID  12195833 , DOI  10.1211 / 002235702320266343 ).
  2. (ro) Peter H. Poole, Francisco Sciortino, Ulrich Essmann și H. Eugene Stanley, „  Comportamentul de fază al apei metastabile  ” , Nature , vol.  360,26 noiembrie 1992, p.  324-328 ( DOI  10.1038 / 360324a0 ).
  3. (în) Stephen Harrington, Rong Zhang și Peter H. Poole, „  Tranziția fazei lichid-lichid: dovezi din simulări  ” , Physical Review Letters , vol.  78,24 martie 1997, p.  2409-2412 ( DOI  10.1103 / PhysRevLett.78.2409 ).
  4. (ro) Srikanth Sastry și C. Austen Angell, "  Tranziție lichid-lichid-fază în siliciu supraîncălzit  " , Nature Materials , vol.  2,12 octombrie 2003, p.  739-743 ( DOI  10.1038 / nmat994 ).
  5. (în) Brian Boates, domnul Amanuel Teweldeberhan și Stanimir A. Bonev, „  Stabilitatea dioxidului de carbon dens lichid  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences , vol.  109, nr .  37,11 septembrie 2012, p.  14808-14812 ( DOI  10.1073 / pnas.1120243109 ).
  6. (în) James N. Glosli și Francis H. Ree, „  Faza lichid-lichid de transformare în carbon  ” , Physical Review Letters , vol.  82,7 iunie 1999, p.  4659-4662 ( DOI  10.1103 / PhysRevLett.82.4659 ).
  7. (în) Miguel A. Morales, Carlo Pierleoni, Eric Schwegler și DM Ceperley, "  Dovezi pentru o tranziție lichid-lichid de ordinul întâi în hidrogenul de înaltă presiune din simulări ab initio  " , Proceedings of the National Academy of Sciences , vol.  107, nr .  29,20 iulie 2010, p.  12799-12803 ( DOI  10.1073 / pnas.1007309107 ).
  8. (în) Brian Boates și Stanimir A. Bonev, "  Faza de tranziție lichid-lichid de ordinul întâi în azot comprimat  " , Physical Review Letters , vol.  102,5 ianuarie 2009, Articol nr .  015 701 ( DOI  10.1103 / PhysRevLett.102.015701 ).
  9. (ro) S. Aasland și PF McMillan, "  Etapa de separare lichid-lichid condusă de densitate în sistem Y 2 O 3 -Al 2 O 3 » , Natura , vol.  369,23 iunie 1994, p.  633-636 ( DOI  10.1038 / 369633a0 ).
  10. (în) Osamu Mishima și H. Eugene Stanley, „  Relația între apă lichidă, supercooled și sticloasă  ” , Nature , vol.  396,26 noiembrie 1998, p.  329-335 ( DOI  10.1038 / 24540 ).
  11. (în) Kyung Hwan Kim, Katrin Amann-Winkel, Nicolas Giovambattista Alexander Späh, Fivos Perakis și colab. , „  Observarea experimentală a tranziției lichid-lichid în apă supraîncălzită în vrac sub presiune  ” , Știință , vol.  370, nr .  651920 noiembrie 2020, p.  978-982 ( DOI  10.1126 / science.abb9385 ).
  12. (în) Sander Woutersen Bernd Ensing, Michiel Hilbers Zuofeng Zhao și C. Austen Angell, "  O tranziție lichid-lichid în soluție apoasă super-răcită legată de tranziția HDA-LDA  " , Știință , vol.  359,9 martie 2018, p.  1127-1131 ( DOI  10.1126 / science.aao7049 ).
  13. (în) Hajime Tanaka, Hiroshi Rei Hurita și Mataki, „  Tranziție lichid-lichid în fosfitul trifenil lichid molecular  ” , Physical Review Letters , vol.  92,15 ianuarie 2004, p.  025701-025704 ( DOI  10.1103 / PhysRevLett.92.025701 ).
  14. (în) Rei Kurita și Hajime Tanaka, „  Despre abundența generală și felul fazei de tranziție lichid-lichid în sistemele moleculare  ” , Journal of Physics: Condensed Matter  (în) , vol.  17, n o  27,Iunie 2005, p.  293-302 ( DOI  10.1088 / 0953-8984 / 17/27 / L01 ).
  15. (în) Yoshinori Katayama, Takeshi Mizutani, Wataru Utsumi, Osamu Shimomura Masaaki Yamakata și Ken-ichi Funakoshi, "  O fază lichid-lichid de prim ordin de tranziție în fosfor  " , Nature , vol.  403,13 ianuarie 2000, p.  170-173 ( DOI  10.1038 / 35003143 ).
  16. (ro) Laura Henry, Mohamed Mezouar, Gaston Garbarino, David Sifré, Gunnar Weck și Frédéric Datchi, „  Tranziție lichid - lichid și punct critic în sulf  ” , Nature , vol.  584,20 august 2020, p.  382-386 ( DOI  10.1038 / s41586-020-2593-1 ).