Кратко — главное различие в порядке атомов: в кристалле есть дальний упорядоченный периодический порядок, в аморфном состоянии — только коротко- и среднерадовый порядок $локальныесвязи$, но отсутствует периодическая решётка. От этого следуют все остальные различия.

Строение

Кристаллическое: периодическая решётка, повторяющаяся элементарная ячейка, определённые кристаллографические направления и плоскости. Наличие дефектов $точечных,линейных—дислокацийит.д.$, но в целом дальний порядок.Аморфное: отсутствует дальний порядковый повтор; сохраняется только локальная координация $например,числоближайшихсоседей$. Больше топологической неупорядоченности и внутренних напряжений.

Физические свойства

Рентген: кристалл даёт острые дифракционные максимумы $Bragg-пики$; аморфный образец — широкие дифузные «гало».Плавление/поведение при нагреве: кристаллы имеют чёткую температуру плавления; аморфные вещества демонстрируют температуру стеклования $Tg$ и плавление/размягчение в широком интервале.Плотность: чаще кристаллическая фаза плотнее, но бывают исключения $напр.,лёд$. Теплопроводность и электрическая проводимость: обычно у аморфов ниже $фонинноерассеяние,локализацияэлектронов$, но есть исключения $металлическиестекла$. Механические свойства: кристаллы могут иметь пластическую деформацию через движение дислокаций; аморфы не имеют дислокаций и часто более хрупки, однако металлические стекла — очень прочны и обладают высокой упругостью, но малой пластичностью. Оптические свойства: кристаллы — часто анизотропны $двулучепреломление$, аморфы — изотропны; прозрачность зависит от дефектов и пористости.Тепловая ёмкость/энтропия: аморфы имеют, как правило, большую энтропию и внутреннюю энергию $менееэнергично-выгоднаяфаза$.

Химическая реакционная способность

Аморфные модификации часто более реакционноспособны: у них выше свободная энергия, больше дефектов и более легкодоступные активные центры — поэтому повышенная скорость растворения/реакции в ряде случаев.Кристаллы могут иметь направленную $кристаллографическизависимую$ реакционную способность: разные грани реагируют с разной скоростью/специфичностью $анисотропияреакций$.Аморфы склонны к более быстрой коррозии и окислению, но для конкретного вещества ситуация зависит от связей и структуры поверхности.Некоторые кристаллические полиморфы различаются по химреактивности $пример:TiO2—анатазчастоболеефотокаталитическиактивен,чемрутил$.Аморфы легче кристаллизуются при нагреве $девитрификация$, что влияет на стабильность при термической обработке.

Практические следы и методы различения

Рентгеновская дифракция $XRD$: острые пики — кристалл, широкие гало — аморф.Дифференциальная сканирующая калориметрия $DSC$: чёткий эндотермический пик плавления для кристалла; Tg и возможное экзотермическое выделение теплоты при кристаллизации у аморфа.Плотность, оптическая анизотропия, микроскопия $электронная/поляризационная$ и измерения механических/тепловых свойств.

Примеры

Кварц $кристалл$ vs стекло из SiO2: разные оптические/мех. и тепловые свойства.Алмаз $кристалл$ vs аморфный углерод $сажа,графиттожекристалл$: большие различия по твёрдости, проводимости.Металлические стекла vs кристаллические сплавы: металлические стекла часто имеют более высокую прочность и упругий предел, но низкую пластичность.

Итог: ключевые причины различий — наличие/отсутствие дальнего порядка и различная энергетика фаз. На практике свойства конкретной пары «кристалл — аморф» зависят от химической природы вещества, поэтому возможны и частные исключения.