Pevná látka je jedním ze tří běžných stavů hmoty. Molekuly v pevných látkách jsou těsně spojeny a jejich pohyb je omezen především na drobné kmitání kolem rovnovážných poloh. To znamená, že pevné látky mají téměř stálý tvar a objem; jejich tvar se mění pouze při působení vnější síly nebo při změně teploty či tlaku. Tím se liší od kapalin a plynů, u kterých částice mohou relativně volně přemisťovat a hromadně se pohybovat — tento proces u kapalin a plynů se nazývá proudění.
Základní vlastnosti
- Určitý tvar a objem — pevné látky obvykle neprudí a zachovávají tvar dokud na ně nepůsobí síla nebo dokud nedojde k fázové změně.
- Nízká stlačitelnost — částice jsou u sebe natěsno, takže pevné látky se stlačují jen velmi obtížně.
- Mechanické vlastnosti — zahrnují tvrdost, křehkost, tažnost a houževnatost; různé materiály se chovají různě (např. sklo je křehké, železo je tažné).
- Elasticita a plastická deformace — při malé síle se pevné látky mohou vrátit do původního tvaru (elasticita); při vyšším zatížení mohou vykazovat trvalou deformaci (plasticita).
- Vedení tepla a elektrického proudu — závisí na vázání částic: kovové pevné látky obvykle vedou dobře elektrický proud, zatímco izolanty nikoli.
- Teplotní závislost — pevné látky se při zahřívání většinou rozpínají (tepelná roztažnost) a při ochlazení smršťují.
Klasifikace a vnitřní uspořádání
Pevné látky můžeme dělit podle vnitřní struktury na krystalické a amorfně (bezhmotné) uspořádané látky. U krystalů (např. křemen, sůl, kovy) jsou částice uspořádány v pravidelné mřížce s opakující se jednotkou zvanou buňka. U amorfních látek (např. sklo, některé polymery) chybí dlouhodobé prostorové uspořádání — jejich částice jsou uspořádány neuspořádaně.
Typ vazby mezi částicemi ovlivňuje vlastnosti pevné látky:
- iontová vazba (např. kuchyňská sůl) — obvykle tvrdé, křehké látky s vysokými teplotami tání;
- kovalentská síť (např. diamant) — extrémní tvrdost a vysoká teplota tání;
- kovová vazba (kovy) — dobré elektrické a tepelně vodivé vlastnosti, kujnost a tažnost;
- van der Waalsovy nebo vodíkové vazby (některé organické pevné látky) — nižší teploty tání, měkčí materiály.
Fázové přechody
Když se pevná látka přemění v kapalinu, nazývá se to tání. Při opačném procesu, kdy se kapaliny stávají pevnými, mluvíme o zmrznutí nebo tuhnutí. Přechod je často provázen uvolněním nebo příjmem latentního tepla a probíhá při charakteristické teplotě (teplotě tání/zmrznutí) dané látky.
Některé pevné látky mohou přejít přímo do plynného skupenství bez mezistupně kapaliny — například suchý led (pevný oxid uhličitý) — tomuto jevu se říká sublimace. Obrácený přechod plynu přímo na pevnou látku se nazývá desublimace nebo precipitace.
Příklady a použití
- Kovy (železo, měď, hliník) — konstrukční materiály, elektrické vodiče.
- Kameny a minerály (křemen, sůl, grafit) — stavebnictví, průmysl, šperkařství.
- Polymery (plastové hmoty) — obaly, spotřebiče, textilie.
- Sklo a keramika — okna, nádobí, izolační materiály.
- Organické pevné látky (cukry, vosky) — potraviny a výrobky každodenní potřeby.
Další poznámky
Na mikroskopické úrovni ovlivňují chování pevných látek také defekty mřížky (vakance, dislokace), které mají velký vliv na mechanické vlastnosti a chování při tečení či lámání. Věda o pevných látkách (fyzika kondenzovaných látek, materiálové inženýrství) zkoumá tyto struktury a vlastnosti, aby bylo možné navrhovat materiály s požadovanými vlastnostmi pro konkrétní použití.
