고체상의 종류 (비결정, 결정, 반결정)

1. 고체의 정의

 

고체란 유동성이 없고 일정한 형태와 부피를 가진 물질을 의미한다.

 

2. 고체상(Phase)의 종류

 

고체상은 아래와 같이 3가지 형태로 분류할 수 있다.

 

① 비결정 또는 비정질 (Non crystalline or Amorphous) : 분자가 무질서하게 배열된 상태 (영역)

② 결정 (crystalline) : 분자가 규칙적으로 배열된 상태 (영역)

③ 반결정 (Semi-crystalline) : 고체상태에서 부분적으로 비결정과 결정이 혼재된 상태 (영역)

 

 

① 비결정 또는 비정질(Non crystalline or Amorphous) 이란?

 

원자구조의 주기성을 나타내지 않을 경우 비결정이라고 한다. (또는 주기적 원자배열이 깨진 고체의 상태를 의미한다.)

 

즉, 비결정(비정질)은 물질의 내부 원자들이 규칙적인 배열구조를 갖추지 못한 상태(무질서한 상태)이며,

원자 간의 결합이 약해서 쉽게 깨지거나 부서지며, 어렵지 않게 형태변형이 가능하다.

 

대표적으로 유리, 폴리스티렌 등은 비결정 고체이다.

 

 

② 결정(crystalline) 이란?

 

원자구조가 주기적인 형태를 나타낼 경우 결정이라고 한다.

 

결합을 끊기 위한 에너지가 일정하므로 녹는점이 일정하다.

 

열전도율, 전지전도율, 굴절율, 굳기 등 물리적 성질이 결정 구조 방향에 따라 다르며, 대부분의 금속과 광물은 결정질이다.

(소금, 얼음, 다이아몬드, 구리, CsCl 등)

 

결정성 고분자는 비정질 고분자에 비해 염색하기 어려운데, 그 이유는 염료가 비정질보다 결정질에 침투하는 것이 어렵기 때문이다. 

 

 

③ 반결정 (Semi-crystalline) 이란?

 

결정영역과 무정형 영역이 동시에 존재하면, 이를 semi-crystalline(반결정) 상태라고 한다.

 

고분자 사슬들은 매우 길기 때문에, 좁은 공간에 사슬이 규칙적으로 100% 결정을 이루는 것이 불가능하다.

 

그렇기 때문에 일반적으로 semi-crystalline polymer(반결정성 고분자)를 crystalline polymer(결정성 고분자)로도 표현할 수 있다.