
【建】 crystal structure of wax
candle; cere; wax
【化】 wax
【医】 cera; cero-; wax
【化】 crystal structure; crystallographic texture
【医】 crystal structure
蜡的晶体结构指由长链烃分子通过范德华力形成的层状有序排列模式。根据材料科学定义,蜡(wax)在固态时主要由C₁₈-C₃₆的直链烷烃或酯类化合物构成,其分子链通过弱相互作用力平行堆叠,形成六方晶系或正交晶系的微观结构。
英国皇家化学会《材料化学期刊》研究指出,天然蜂蜡的晶体单元由棕榈酸蜂花酯(C₃₀H₆₂O₂)构成,分子链间距约0.415nm,这种结构导致材料在25-45℃范围内表现出显著的热膨胀特性。石油基石蜡的晶体结构则呈现更规则的层状排列,美国国家标准与技术研究院(NIST)通过X射线衍射证实,正二十八烷(C₂₈H₅₈)晶体在常温下具有0.735nm的重复单元长度。
晶体结构的各向异性使蜡材料表现出独特物理性质:沿分子链方向的杨氏模量可达1-3GPa,而垂直方向仅为0.1-0.5GPa。这种差异解释了蜡烛燃烧时熔融物质延纤维方向的优先流动现象。德国马普高分子研究所最新研究发现,向蜂蜡中添加5%硬脂酸可使晶体层间距缩小12%,显著提高材料的热稳定性。
蜡的晶体结构与其物理状态和成分密切相关,以下是综合解释:
蜡的基本性质
蜡是多种高级烷烃(如直链烷烃、支链烷烃)的混合物,主要从石油或矿物油中提取,常温下为半透明固体。其成分碳原子数范围较广(约C18-C30),导致物理性质呈现非晶体特征。
晶体与非晶体的矛盾表述
混合物的影响
蜡是不同碳链长度烷烃的混合物,各组分结晶能力差异导致无法形成统一晶体结构。例如,长链烷烃更易形成有序排列,而短链部分则破坏整体有序性。
实际应用表现
尽管存在微晶区,蜡在宏观上仍表现出非晶体特性,如受热逐渐软化而非突然熔化,冷却时无明确凝固点。这一特性使其广泛应用于蜡烛、密封材料等领域。
蜡在微观层面可能存在局部有序排列,但整体属于非晶体。这种结构特性与其混合烃类成分密切相关,导致其兼具部分晶体形态和非晶体的宏观物理行为。
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