kietasis kūnas

kietàsis knas, medžiagos agregatinė būsena, kuriai normaliomis sąlygomis būdinga patvari forma. Kietojo kūno atomai, jonai arba molekulės menkai virpa apie pastovias, jų sąveikos nulemtas pusiausvyros padėtis. Jei vienodos atomų grupės išsidėsčiusios tvarkingai (erdvėje pasikartoja periodiškai), kietasis kūnas yra kristalinis (kristalai), jei netvarkingai – amorfinis (amorfinė medžiaga). Kristalinis kietasis kūnas, susidedantis iš daugybės įvairiai išsidėsčiusių mažų kristalų, vadinamas polikristalu, susidedantis iš vieno makroskopiškai vienalyčio kristalo, – monokristalu. Pagal atomų ir jonų ryšio tipą kietasis kūnas gali būti joninis (pvz., NaCl), atominis (deimantas), metalinis (Cu, Al), molekulinis (Ar, CH₄), vandenilinis (H₂O, HF). Dažnai tame pačiame kietajame kūne (Bi, As, Sb) būna kelių tipų cheminis ryšys. Kietojo fizikinių savybių prigimtį aiškina kvantinė teorija. Mechanines savybes (pvz., kietumą, tamprumą, lankstumą) lemia atomų sąveika, kuri priklauso nuo atomų (molekulių) elektroninės struktūros. Izotropinių kietųjų kūnų tampriąsias savybes nusako tampros (Youngo) modulis ir Poissono koeficientas. Kietojo kūno šilumines savybes (šilumos laidumą, plėtimąsi, talpą) lemia atomų, molekulių, jonų virpesių apie pusiausvyros padėtis ypatumai. Kylant temperatūrai kietųjų kūnų atomų (jonų, molekulių) virpesių amplitudė didėja; temperatūrai pakilus iki tam tikros reikšmės kietasis kūnas lydosi arba sublimuoja (lydymasis, sublimacija). Kristaliniai kietieji kūnai lydosi staigiai ir tam tikroje temperatūroje, amorfiniai kietieji kūnai kylant temperatūrai po truputį minkštėja. Kietųjų kūnų atomai (jonai), ypač kai temperatūra aukšta, gali netvarkingai slinkti iš vienos vietos į kitą (difuzija). Kietųjų kūnų elektrinės savybės priklauso nuo išorinių, silpniausiai su atomų branduoliais susijusių, elektronų. Dėl stiprios atomų išorinių elektronų elektrinės sąveikos atomų valentinių elektronų ir jų sužadintųjų būsenų lygmenys išplatėja į energijos juostas, t. y. susidaro valentinė, draudžiamosios energijos (draudžiamoji) ir laidumo juosta (juostų teorija). Elektronų pasiskirstymo pobūdis šiose juostose, jų sklaida dėl sąveikos su virpančiais atomais, jonais, fononais ir defektais lemia kietojo kūno elektrinį laidį. Jei kietasis kūnas neturi energijos juostų, kurias tik iš dalies užpildo elektronai, jis yra izoliatorius, jei absoliučiojo nulio temperatūroje energijos juosta nevisiškai užpildyta, kietasis kūnas yra metalas. Jei draudžiamosios energijos tarpas siauras (apie mažiau kaip 3 eV), kietasis kūnas yra puslaidininkis. Kietojo kūno optines savybes lemia optinio dažnio elektromagnetinės spinduliuotės ir kietojo kūno elektronų bei fononų sąveika. Ta sąveika lemia kietojo kūno skaidrumą, sukelia šviesos atspindį, sugertį, lūžimą ir sklaidą, fotolaidumą, liuminescenciją. Kietojo kūno optinės savybės gali pasikeisti dėl elektrinių ir magnetinių laukų poveikio (elektrooptiniai reiškiniai, magnetooptiniai reiškiniai), t. p. deformuojant. Kietojo kūno įmagnetėjimo pobūdis ir stiprumas priklauso nuo atomų bei laidumo elektronų magnetinių momentų dydžio ir atomų sąveikos. Gana aukštoje temperatūroje visiems kietiesiems kūnams būdingas diamagnetizmas arba paramagnetizmas. Kai temperatūra pasidaro žemesnė už Curie temperatūrą, kai kurie paramagnetikai virsta feromagnetikais arba antiferomagnetikais.

200