Un solido amorfo è qualsiasi materiale che non ha le sue molecole disposte in una struttura reticolare o cristallina. I solidi amorfi sono relativamente rari e costituiscono solo il 10% dei solidi nel mondo. L’esempio più noto di un solido amorfo è il vetro, e infatti questi solidi sono talvolta generalmente chiamati vetri.
I tre stati della materia – solido, liquido e gassoso – si verificano a causa dei diversi gradi di movimento delle molecole che compongono le sostanze. Le molecole e gli atomi nei gas hanno un ampio raggio di movimento, diffondendosi perché le molecole sono debolmente legate tra loro. I liquidi hanno un raggio di movimento più ristretto, eppure le loro molecole si muovono ancora liberamente all’interno di quei confini, cambiando posizione. Questa libertà è ciò che conferisce ai liquidi la loro mancanza di forma permanente.
Le molecole nei solidi, d’altra parte, sono legate insieme senza una reale libertà di movimento. Le molecole si spostano ancora, tuttavia, oscillando nei loro legami. Il movimento oscillatorio è ciò che permette ai solidi di riscaldarsi. Più velocemente le molecole si agitano nei loro legami, più l’oggetto diventa caldo.
Nei solidi cristallini, che costituiscono il 90% dei solidi del mondo, le molecole sono legate secondo uno schema ordinato. Questo schema ordinato si ripete esattamente in tutta la struttura, creando un reticolo di molecole. Al contrario, un solido amorfo può avere uno schema ripetuto per piccole porzioni della sua composizione, ma non per la sua interezza.
I solidi amorfi possono essere prodotti naturali o artificiali. La sabbia che colpisce un fulmine causerà naturalmente la formazione di vetro nel punto di impatto. Il vetro commerciale, tuttavia, è prodotto dall’uomo, utilizzando un processo che crea le stesse condizioni dei fulmini, ma in un ambiente controllato. Oltre al vetro, uno dei solidi amorfi più utilizzati è la plastica. La plastica è composta da polimeri, lunghe stringhe di molecole volutamente incatenate insieme.
Inoltre, i solidi amorfi possono essere costituiti da solidi cristallini. Ad esempio, il vetro è costituito da sabbia di quarzo, un solido cristallino. La sabbia viene riscaldata a temperature estreme, che la fanno sciogliere efficacemente, e quindi raffreddata rapidamente, o superraffreddata, in modo che le molecole non abbiano il tempo di riorganizzarsi in una forma reticolare. Questo superraffreddamento si traduce in una disposizione molecolare del vetro simile a se qualcuno avesse scattato un’istantanea del liquido.
Poiché le strutture dei solidi amorfi appaiono simili ai liquidi, sono talvolta chiamati liquidi superraffreddati. Questa somiglianza è anche il motivo per cui il mito ha sviluppato che il vetro è in realtà un liquido che si muove lentamente. Inoltre, a differenza di un solido cristallino, un solido amorfo non si liquefa immediatamente se esposto al calore, ma diventa sempre più morbido.