갈륨 :
갈륨은 응고하는 동안 독특한 위상 전이를 겪습니다. 그것은 고온, 페이스 중심 입방 (FCC) 구조에서 저온의 사형 정열 구조로 변형됩니다. 이러한 변화는 액체 상태에 비해 고체 상태에서보다 느슨하게 포장 된 배열을 초래하는 방식으로 원자의 재 배열을 포함한다. 원자 간격의 이러한 증가는 갈륨이 얼어 붙을 때 확장되게합니다.
실리콘 :
실리콘은 또한 갈륨과 유사한 동결시 위상 전이를 겪습니다. 고온, 액체 실리콘은 다이아몬드 입방 구조를 가지며, 고체 형태는 얼굴 중심 입방 (FCC) 구조를 채택합니다. 원자 배열의 이러한 변화는 액체에 비해 덜 조밀 한 고체 구조를 생성하여 동결 동안 팽창을 초래합니다.
비스무트 :
동결에 대한 Bismuth의 확장은 "조정 번호의 변화를 가진 결정화"라는 현상에 기인합니다. 액체 상태에서, 비스무트 원자는보다 컴팩트 한 방식으로 배열되며, 각 원자는 이웃 원자와 3 개의 공유 결합을 형성한다. 동결시, 비스무트는 각각의 원자가 5 개의 공유 결합을 형성하는 롬보드 랄 결정 구조로 전이한다. 이러한 조정 수의 증가는 더 많은 공간이 필요하므로 비스무트가 얼어 붙을 때 비스무트가 확장됩니다.
갈륨, 실리콘 및 비스무트의 이러한 비정상적인 확장 거동은 다양한 응용 분야에서 중요한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 동결시 갈륨의 팽창은 고온에서도 완벽한 씰이 필요한 밸브 및 펌프와 같은 고온 응용 분야에서 실란트로 유용합니다. 유사하게, 고형화 동안 실리콘의 확장은 반도체 산업에서 이용되어 실리콘 장치의 전자 특성에 대한 변형-유도 변형을 생성한다.
갈륨, 실리콘 및 Bismuth는 동결시 확장되는 물질의 주목할만한 예이지만 유일한 것은 아닙니다. 물과 안티몬과 같은 몇 가지 다른 요소와 화합물 도이 특이한 행동을 나타냅니다. 이러한 뛰어난 속성을 이해하는 것은 재료 과학, 화학 및 야금을 포함한 다양한 과학 및 공학 분야에서 중요합니다.
