Hyppää pääsisältöön

Hyvä kysymys: Miksi lasi särkyy, mutta metalli ei?

Rikkinäinen lasi
Rikkinäinen lasi lasi

Metalli on elastista, lasi ei. Ratkaiseva ero löytyy atomitasolta.

Metallikappaleessa atomit asettuvat siisteihin riveihin, koska niiden väliset voimat tasapainottavat toisensa symmetrisesti. Atomit pyrkivät asettumaan samoille etäisyyksille tietyissä kulmissa toisiinsa nähden. Näin syntyy metallin selkeä rakenne.

Lasin ja metallin atomirakenne
Lasin (vasemmalla) rakenne on epäsäännöllinen. Metallin, tässä tapauksessa teräksen, atomit (oikealla) muodostavat symmetrisen rivistön. Lasin ja metallin atomirakenne metalli

Atomien väliset sidokset eivät metallissa ole välttämättä erityisen vahvoja. Metallin vahvuus johtuu siitä, että sen symmetrinen atomirakenne pystyy venymään ja painumaan kasaan menettämättä järjestystään. Kun metallikappaleeseen kohdistuu isku tai vääntö, atomien rivistöt liikkuvat joukolla voiman pakottamiin asentoihin ja palautuvat sitten takaisin alkuperäiseen rakenteeseensa. Toisin sanoen metalli on taipuisaa.

Aina metallirakenne ei palaudu alkuperäiseen asentoonsa. Mutkalle väännetty haarukka jää mutkalle. Mutta tällöinkin kappaleen sisällä atomit säilyttävät järjestyksensä.

Metallin symmetrinen atomirakenne pystyy venymään ja painumaan kasaan menettämättä järjestystään, lasin atomeiden kehikot eivät iskun jälkeen palaudu.

Lasin atomit muodostavat kehikoita, joissa samanlaista järjestystä ei ole. Kun lasin sidokset rikkoutuvat, niiden järjestys ei palaudu. Lisäksi jokainen särkynyt kytkös mahdollistaa uusia rikki vääntäviä vaikutuksia aineen sisällä.

Lasi on kuin ihmisjoukko, jossa jokainen ottaa ristiin rastiin satunnaista lähistöllä seisoskelevaa kädestä kiinni. Jos tämän ihmismassan pitäisi nyt lähteä liikkeelle tai taipua muihin muotoihin, monien käsien olisi päästettävä irti otteesta. Näin joukko hajoaa useaksi rykelmäksi eli lasinsirpaleeksi.

Artikkelia varten haastateltiin fysiikan tiedekasvatuskoordinaattori Tapio Rasaa Helsingin yliopistostosta.

Kysy hyvä kysymys!

Mihin kysymykseen haluaisit kuulla vastauksen tutkijalta? Lähetä kysymyksesi meille, niin selvitämme vastauksen.