Un solide amorphe est tout matériau dont les molécules ne sont pas disposées en réseau ou en structure cristalline. Les solides amorphes sont relativement rares, ne représentant que 10 pour cent des solides dans le monde. L’exemple le plus connu de solide amorphe est le verre, et en fait, ces solides sont parfois généralement appelés verres.
Les trois états de la matière – solide, liquide et gazeux – se produisent en raison des divers degrés de mouvement des molécules qui composent les substances. Les molécules et les atomes dans les gaz ont une large gamme de mouvement, s’étalant parce que les molécules sont faiblement liées entre elles. Les liquides ont une amplitude de mouvement plus restreinte, mais leurs molécules se déplacent toujours librement à l’intérieur de ces limites, changeant de position. Cette liberté est ce qui donne aux liquides leur manque de forme permanente.
Les molécules dans les solides, en revanche, sont liées entre elles sans réelle liberté de mouvement. Les molécules se déplacent toujours, cependant, oscillant dans leurs liaisons. Le mouvement oscillant est ce qui permet aux solides de se réchauffer. Plus les molécules tremblent rapidement dans leurs liaisons, plus l’objet devient chaud.
Dans les solides cristallins, qui représentent 90 pour cent des solides dans le monde, les molécules sont liées selon un motif ordonné. Ce motif ordonné se répète exactement dans toute la structure, créant un réseau de molécules. Inversement, un solide amorphe peut avoir un motif répétitif pour de petites portions de sa composition, mais pas pour sa totalité.
Les solides amorphes peuvent être naturels ou artificiels. La foudre frappant le sable provoquera naturellement la formation de verre à son point d’impact. Le verre commercial, cependant, est fabriqué par l’homme, en utilisant un processus qui crée les mêmes conditions que la foudre, mais dans un environnement contrôlé. En plus du verre, l’un des solides amorphes les plus largement utilisés est le plastique. Le plastique est fait de polymères, de longues chaînes de molécules volontairement enchaînées ensemble.
De plus, les solides amorphes peuvent être fabriqués à partir de solides cristallins. Par exemple, le verre est fabriqué à partir de sable de quartz, un solide cristallin. Le sable est chauffé à des températures extrêmes, ce qui le fait fondre efficacement, puis refroidi rapidement ou surfondu, de sorte que les molécules n’ont pas le temps de se remettre en forme de réseau. Cette surfusion se traduit par un arrangement moléculaire du verre similaire à celui que quelqu’un avait pris en photo du liquide.
Étant donné que les structures des solides amorphes ressemblent à des liquides, ils sont parfois appelés liquides en surfusion. Cette similitude est aussi la raison pour laquelle le mythe s’est développé selon lequel le verre est en réalité un liquide à mouvement lent. De plus, contrairement à un solide cristallin, un solide amorphe ne se liquéfie pas immédiatement lorsqu’il est exposé à la chaleur, mais devient de plus en plus mou.