固體( 英語:solid )是物質存在的一種狀態,是四種基本物质状态之一。與液體和氣體相比,固體有固定的體積及形狀,形狀也不會隨著容器形狀而改變。固體的質地較液體及氣體堅硬,固體的原子之間有緊密的結合。固體可能是晶体,其空間排列是有規則的晶格排列(例如金屬及冰),也可能是無定形體,在空間上是不規則的排列(例如玻璃)。一般而言,固体是宏观物体,一个物体要达到一定的大小才能夠被称为固体,但是对其大小無明确的规定。
物理學中研究固體的分支稱為固体物理学,是凝聚态物理学的主要分支之一。材料科学探討各種常見固體的物理及化學特性。固體化學研究固體結構、性質、合成、表徵等的一門化學分支,也和一些固體材料的化學合成有關。
特性
固體有三種特性:
- 固體裡的粒子是緊緊相扣,不易進行運動。
- 固體是固定在物質裡一個特定空間。
- 當有外力對物質施加作用時,固體形狀會被扭曲,導致變形。
儘管任何固體都有熱能,粒子間可以相互震動,此粒子運動幅度相當的小,很難靠感覺來觀察。
通过其组成部分之间相互作用,固体的特性可能与组成它的粒子的特性有很大区别。
微觀描述
固体可依其原子、分子或離子的排列方式是否有特定週期性的規則,分類為晶體或無定形體(非晶体),而晶体又分为单晶体和多晶体。固體是結晶體或是無定形體,和其材料及冷卻凝固的條件有關,緩慢冷卻形成的固體比較容易形成結晶體,而快速冷卻形成的固體比較容易形成無定形體。
有些物質中只含有一種化合物,像冰塊或氯化鈉等,但也有許多物體是由多種化合物所組成,像岩石就是由許多不同的的礦物及准矿物所組成,無法用一個化學式來表示其中的成份,而木材是自然形成的有機材料,主要由纤维素及木質素所組成。複合材料是由多種材料所組成,可藉由材料及成份的調整來達到預期的特性。
晶体
原子排列方式不同的二氧化矽,左圖是類似玻璃的不規則排列,右圖則是規則排列
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