STANJE PLAZME: KARAKTERISTIKE, VRSTE I PRIMJERI - KEMIJA - 2025

Stanje plazme jedan je od temeljnih načina na koji se materija može sakupljati, a najviše prevladava u promatranom Svemiru. Plazma se sastoji od vrućeg, svijetlog i visoko ioniziranog plina do točke u kojoj stječe jedinstvena svojstva koja ga razlikuju od plinovitog stanja ili posebno bilo kojeg drugog plina.

Vidimo plazmu raspršenu u zvijezdama noćnog neba. Kako u Svemiru postoji beskrajni broj zvijezda, kao i maglice i drugi nebeski entiteti, to se smatra najvažnijim stanjem materije. Na Zemlji se smatra četvrtim stanjem, nakon tekućeg, čvrstog i plinovitog.

Plazma lampica

Sunce je najbliži primjer gdje možemo cijeniti karakteristike plazme u prirodnom okruženju na ogromnim mjerilima. S druge strane, na Zemlji se javljaju prirodni fenomeni u kojima se aktivira trenutni izgled plazme, poput vatre i munje u oluji.

Plazma nije povezana samo s visokim temperaturama (milijunima stupnjeva Kelvina), već i s velikim električnim potencijalima, sa žaruljama sa žarnom niti i beskonačnom električnom vodljivošću.

Karakteristike plazme

Plazma zvijezda i maglica čini praktički cjelinu promatranog Univerzuma. Izvor: Pxhere.

Sastav

Materija je sastavljena od čestica (molekula, atoma, iona, stanica itd.), Koje, ovisno o učinkovitosti i silama s kojima su dodane, uspostavljaju čvrsto, tekuće ili plinovito stanje.

Čestice plazme sastoje se od pozitivno nabijenih atoma, poznatijih kao kationi (+) i elektrona (-). U plazmatičnom stanju materije nema govora o molekulama.

Kationi i elektroni vibriraju na vrlo visokim frekvencijama pokazujući kolektivno, a ne pojedinačno ponašanje. Ne mogu se odvojiti ili pomicati bez uznemiravanja čitavog skupa čestica.

To se ne događa, na primjer, sa plinovima, gdje njihovi atomi ili molekule, iako se sudaraju jedan s drugim, imaju minimalne, zanemarive interakcije.

Trening

Stanje u plazmi nastaje uglavnom kad se plin ionizira kao rezultat izloženosti vrlo visokim temperaturama.

Počnimo prvo s kockom leda. Ovo je solidno. Ako se zagrijava, led će se otopiti u tekućoj vodi. Tada će zagrijavanjem na veće temperature voda početi ključati i izlaziti iz tekućine kao para, što je plin. Za sada imamo tri najpoznatija stanja materije.

Ako se vodena para zagrijava na znatno višu temperaturu, pod povoljnim uvjetima doći će vrijeme kada će se njihove veze raspasti da bi nastale slobodni atomi kisika i vodika. Tada atomi apsorbiraju toliko topline da njihovi elektroni počinju pucati u okolinu. Tako su nastali kationi kisika i vodika.

Ti kationi završavaju u oblaku elektrona, dodani djelovanjem zajednice i elektrostatskim atrakcijama. Tada se kaže da je iz vode dobivena plazma.

Pri tome je plazma nastala djelovanjem toplinske energije. Međutim, visokoenergetsko zračenje (gama zrake), kao i velike razlike u električnim potencijalima, također mogu potaknuti njihovu pojavu.

Quasineutrality

Plazma ima svojstvo kvazineutralne (gotovo neutralne). To je zato što je broj elektrona uzbuđenih i oslobođenih atoma izjednačen s veličinama pozitivnih naboja kationa. Na primjer, razmislite o plinovitom atomu kalcija koji gubi jedan i dva elektrona da tvore katione Ca ⁺ i Ca2 ^+, respektivno:

Ca (g) + Energija → Ca ⁺ (g) + e ^-

Ca ⁺ (g) + Energija → Ca ²⁺ (g) + e ^-

Kao globalni proces:

Ca (g) + Energija → Ca ²⁺ (g) + 2e ^-

Za svaki Ca ²⁺ koji se formira postojat će dva slobodna elektrona. Ako postoji deset Ca ²⁺, tada će to biti dvadeset elektrona i tako dalje. Isti razlog vrijedi i za katione s većom magnitudom naboja (Ca ³⁺, Ca ⁵⁺, Ca ⁷⁺, itd.). Kalcijevi kationi i njihovi elektroni postaju dio plazme u vakuumu.

Fizička svojstva

Čini se da je plazma vrući, užareni, visoko električni provodni tekući plin koji reagira na ili je osjetljiv na elektromagnetska polja. Na taj se način plazme može kontrolirati ili zaključati manipulacijom magnetskim poljem.

Vrste plazme

Djelomično ioniziran

Djelomično ionizirana plazma je ona u kojoj atomi nisu izgubili sve svoje elektrone, a možda postoje i neutralni atomi. Na primjeru kalcija, to bi mogla biti mješavina Ca2 ⁺ kationa, Ca atoma i elektrona. Ova vrsta plazme poznata je i kao hladna plazma.

S druge strane, plazme se mogu nalaziti u posudama ili izolacijskim sredstvima koja sprečavaju širenje topline u okolinu.

Potpuno ionizirana

Potpuno ionizirana plazma je ona u kojoj su njeni atomi "goli", jer su izgubili sve svoje elektrone. Stoga njeni kationi imaju veliku snagu pozitivnog naboja.

U slučaju kalcija, ova bi se plazma sastojala od Ca ²⁰⁺ kationa (kalcijevih jezgara) i mnogo visokoenergetskih elektrona. Ova vrsta plazme poznata je i kao vruća plazma.

Primjeri plazme

Plazma lampe i neonska svjetla

Plazma lampe nude siguran i blizak prikaz ponašanja ovog stanja materije. Izvor: Pxhere.

Plazma lampe su artefakti koji ukrašavaju svaku spavaću sobu sa sablasnim svjetlima. Međutim, postoje i drugi predmeti kojima možemo svjedočiti stanje plazme: u poznatim neonskim svjetlima, čiji je sadržaj plemenitog plina pobuđen prolaskom električne struje pri niskom tlaku.

Zraka

Zrake koje padaju iz oblaka trenutni su i iznenadni manifest zemaljske plazme.

Solarne oluje

Neke "čestice plazme" nastaju u ionosferi našeg planeta stalnim bombardiranjem sunčevog zračenja. U sunčevim zracima ili bičevima vidimo ogromne količine plazme.

polarna svjetlost

Još jedan fenomen vezan za plazmu uočen je na zemaljskim polovima: sjeverna svjetlost. Ta vatra s ledenim bojama podsjeća nas da su isti plameni u našim kuhinjama još jedan rutinski primjer plazme.

Elektronički uređaji

Plazma je također dio manjih razmjera elektroničkih uređaja poput televizora i monitora.

Zavarivanje i znanstvena fantastika

Primjeri plazme također se vide u postupcima zavarivanja, u laserskim snopovima, u nuklearnim eksplozijama, u svjetlosnim snopovima Star Wars; i općenito govoreći, u bilo kojem oružju koje nalikuje destruktivnom energetskom topu.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Znanstveno-fuzijski centar za plazmu. (2020). Što je plazma? Oporavak od: psfc.mit.edu
3. Nacionalni centar za atmosferska istraživanja. (2020). Plazma. Oporavak od: scied.ucar.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (11. veljače 2020.). Za što se koristi plazma i od čega se proizvodi? Oporavilo od: misel.com
5. Wikipedia. (2020). Plazma (fizika). Oporavilo sa: en.wikipedia.org