5 STANJA AGREGACIJE MATERIJE - KEMIJA - 2025

U agregatna stanja materije su povezani s činjenicom da može postojati u različitim državama, ovisno o gustoći koju imaju molekule koje ga sačinjavaju. Znanost fizike odgovorna je za proučavanje prirode i svojstava materije i energije u svemiru.

Koncept materije je definiran kao sve što sačinjava svemir (atomi, molekule i ioni), što tvori sve postojeće fizičke strukture. Tradicionalna znanstvena istraživanja smatrala su da su agregacijska stanja tvari potpuna kao ona predstavljena u tri poznata: kruta, tekuća ili plinovita.

Međutim, postoje još dvije faze koje su donesene u novije vrijeme, što im omogućava da se klasificiraju kao takva i dodaju u tri izvorna stanja (tzv. Plazma i Bose-Einsteinov kondenzat).

To su oblici materije rjeđi od tradicionalnih, ali koji pod pravim uvjetima pokazuju unutarnja svojstva i dovoljno su jedinstveni da se mogu svrstati u agregacijska stanja.

Stanja agregacije materije

solidan

Metali su čvrsti

Kad je tvar u čvrstom stanju, ona se može definirati kao molekula u kojoj se molekule koje je sačinjavaju ujedinjuju na kompaktni način, omogućujući vrlo malo prostora između njih i pružajući krutom obliku njenu strukturu.

Stoga se materijali u ovom stanju agregacije ne slijevaju slobodno (poput tekućine) niti se šire volumetrijski (poput plinova) i, u svrhu različitih primjena, smatraju se nekompresibilnim tvarima.

Osim toga, mogu imati kristalne strukture, koje su organizirane na uredan i pravilan način, ili na neredovit i nepravilan način, poput amorfnih struktura.

U tom smislu, čvrste tvari nisu nužno homogene u svojoj strukturi, da bi mogle pronaći one koje su kemijski heterogene. Imaju sposobnost da idu izravno u tekuće stanje u procesu fuzije, kao i da idu u plinovito stanje sublimacijom.

Vrste krutih tvari

Čvrsti materijali podijeljeni su u brojne klasifikacije:

Metali: jesu one jake i guste čvrste tvari koje su obično i odlični provodnici električne energije (zbog svojih slobodnih elektrona) i topline (zbog svoje toplinske vodljivosti). Oni čine veći dio elemenata periodične tablice, a mogu se spojiti s drugim metalom ili nemetalom kako bi tvorili legure. Ovisno o metalu o kojem se radi, može se naći prirodno ili umjetno proizveden.

minerali

To su krute tvari nastale prirodnim putem geoloških procesa koji se događaju pod visokim tlakom.

Minerali se na takav način katalogiziraju svojom kristalnom strukturom jednoličnih svojstava i jako se razlikuju po vrsti ovisno o materijalu o kojem se raspravlja i podrijetlu. Ova vrsta krute tvari vrlo je česta na cijeloj planeti Zemlji.

Keramika

Čvrsti su sastojci koji nastaju od anorganskih i nemetalnih tvari, obično pod utjecajem topline, a imaju kristalne ili polukristalne strukture.

Posebnost ove vrste materijala je u tome što može raspršiti visoke temperature, udarce i sile, što ga čini izvrsnom sastavnicom za napredne tehnologije u zrakoplovnom, elektroničkom, pa čak i vojnom polju.

Organske krute tvari

To su one krute tvari koje se uglavnom sastoje od elemenata ugljika i vodika, a mogu imati i molekule dušika, kisika, fosfora, sumpora ili halogena u svojoj strukturi.

Te se tvari vrlo razlikuju, od materijala od prirodnih i umjetnih polimera do parafinskog voska koji potječe od ugljikovodika.

Kompozitni materijali

To su oni relativno moderni materijali koji su razvijeni spajanjem dvije ili više krutih tvari, stvarajući novu tvar s karakteristikama svake od njezinih komponenti, čime se koriste njihova svojstva za materijal koji je bolji od originala. Primjeri za njih uključuju armirani beton i kompozitno drvo.

Poluvodiči

Nazvani su po otpornosti i električnoj vodljivosti, što ih svrstava između metalnih vodiča i nemetalnih induktora. Često se koriste u području moderne elektronike i za akumuliranje solarne energije.

nanomaterijala

Čvrsti su sastojci mikroskopskih dimenzija, što znači da imaju različita svojstva od veće verzije. Oni nalaze primjenu u specijaliziranim područjima znanosti i tehnologije, kao što je na primjer u području skladištenja energije.

biominerali

Oni su prirodni i biološki materijali sa složenim i jedinstvenim karakteristikama, različiti od svih ostalih krutih tvari zbog svog podrijetla danih kroz milijune godina evolucije. Sastoji se od različitih organskih elemenata, i mogu se oblikovati i reformirati u skladu sa svojstvenim karakteristikama koje posjeduju.

tekući

Tekućina se naziva tvar koja je u gotovo nekompresivnom stanju, koja zauzima volumen spremnika u kojem se nalazi.

Za razliku od krutih tvari, tekućine slobodno teku na površini gdje se nalaze, ali ne šire se volumetrijski poput plinova; iz tog razloga održavaju praktički konstantnu gustoću. Također imaju mogućnost vlaženja ili vlaženja površina koje dodiruju zbog površinske napetosti.

Tekućinama upravlja svojstvo poznato kao viskoznost, koja mjeri njihovu otpornost na deformacije smicanjem ili kretanjem.

Na temelju njihovog ponašanja s obzirom na viskoznost i deformacije, tekućine se mogu svrstati u newtonske i ne-njutonske tekućine, mada o ovome neće biti detaljno riječ u ovom članku.

Važno je napomenuti da postoje samo dva elementa koja se nalaze u ovom stanju agregacije u normalnim uvjetima: brom i živa, a cezij, galij, francij i rubidij također mogu lako doći do tečnog stanja pod odgovarajućim uvjetima.

Mogu se pretvoriti u kruto stanje postupkom skrućivanja, kao i pretvoriti u plinove kuhanjem.

Vrste tekućina

Prema svojoj strukturi tekućine su podijeljene u pet vrsta:

otapala

Predstavljajući sve one uobičajene i neuobičajene tekućine sa samo jednom vrstom molekula u svojoj strukturi, otapala su one tvari koje služe za otapanje čvrstih tvari i drugih tekućina iznutra, za stvaranje novih vrsta tekućina.

rješenja

To su te tekućine u obliku homogene smjese, koje su nastale sjedinjenjem rastvarača i otapala, pri čemu je rastvora u stanju čvrste ili druge tekućine.

emulzije

Oni su predstavljeni kao one tekućine koje su nastale miješanjem dviju tipično nepomirljivih tekućina. Promatraju se kao tekućina suspendirana unutar druge u obliku kuglica, a mogu se naći u obliku W / O (voda u ulju) ili O / W (ulje u vodi), ovisno o njihovoj strukturi.

suspenzije

Suspenzije su one tekućine u kojima postoje čvrste čestice suspendirane u otapalu. Oni se mogu formirati u prirodi, ali najčešće se vide u farmaceutskom području.

Aerosolni sprejevi

Nastaju kada plin prođe kroz tekućinu, a prvi se rasprši u drugom. Te tvari su tekuće prirode s plinovitim molekulama i mogu se odvajati s porastom temperature.

Plin

Plinom se smatra ono stanje kompresibilnih tvari, u kojem se molekule znatno razdvajaju i raspršuju, te se šire i zauzimaju volumen spremnika u kojem se nalaze.

Također, postoji nekoliko elemenata koji se prirodno nalaze u plinovitom stanju i mogu se pridružiti drugim tvarima da tvore plinovite smjese.

Plinovi se mogu pretvoriti izravno u tekućine postupkom kondenzacije, a u krute tvari rijetkim postupkom taloženja. Uz to, mogu se zagrijati na vrlo visoke temperature ili proći kroz snažno elektromagnetsko polje kako bi ih ionizirali, pretvarajući ih u plazmu.

S obzirom na njihovu kompliciranu prirodu i nestabilnost ovisno o uvjetima okoline, svojstva plinova mogu varirati ovisno o tlaku i temperaturi u kojoj se nalaze, pa se ponekad plinovi rade pod pretpostavkom da su "idealni".

Vrste plinova

Postoje tri vrste plinova prema njihovoj strukturi i podrijetlu, koje su opisane u nastavku:

Elementarni prirodnjaci

Oni su definirani kao svi oni elementi koji se nalaze u plinovitom stanju u prirodi i u normalnim uvjetima, promatrani na planeti Zemlji kao i na drugim planetima.

U ovom se slučaju kisik, vodik, dušik i plemeniti plinovi, osim klora i fluora mogu navesti kao primjeri.

Prirodni spojevi

To su plinovi koji se u prirodi stvaraju biološkim procesima i čine ih dva ili više elemenata. Obično se sastoje od vodika, kisika i dušika, mada se u vrlo rijetkim slučajevima mogu formirati i plemeniti plinovi.

Umjetno

To su oni plinovi koje je čovjek stvorio od prirodnih spojeva, stvorenih da zadovolje potrebe koje čovjek ima. Određeni umjetni plinovi poput klorofluoro ugljikovodika, sredstava za anesteziju i sterilanata mogu biti toksičniji ili zagađujući nego što se prethodno mislilo, pa postoje propisi koji ograničavaju njihovu masovnu uporabu.

Plazma

Ovo stanje agregiranja materije opisano je prvi put u 1920-ima, a karakterizira ga nepostojanje na zemljinoj površini.

Pojavljuje se samo kada je neutralni plin podvrgnut prilično jakom elektromagnetskom polju, formira klasu ioniziranog plina koji je visoko vodljiv na električnu energiju, a koji se također dovoljno razlikuje od ostalih postojećih stanja agregacije da bi mogao zaslužiti svoju vlastitu klasifikaciju države., Materija u ovom stanju može se deionizirati da bi ponovo postala plin, ali to je složen proces koji zahtijeva ekstremne uvjete.

Pretpostavlja se da plazma predstavlja najobilnije stanje materije u svemiru; Ti se argumenti temelje na postojanju takozvane "tamne materije", koju su predložili kvantni fizičari da objasne gravitacijske pojave u svemiru.

Vrste plazme

Postoje tri vrste plazme koje su klasificirane samo po svom podrijetlu; To se događa čak i unutar iste klasifikacije, budući da se plazme međusobno jako razlikuju, a poznavanje jednog nije dovoljno da bismo ih sve znali.

Umjetno

Radi se o plazmi koju je stvorio čovjek, poput one koja se nalazi unutar zaslona, ​​fluorescentnih svjetiljki i neonskih znakova, te u raketnim gorivima.

Zemljište

To je plazma koja na neki ili drugi način stvara Zemlju, čime je jasno da se javlja uglavnom u atmosferi ili drugim sličnim okruženjima i da se ne pojavljuje na površini. To uključuje munje, polarni vjetar, ionosferu i magnetosferu.

Prostor

To je ona plazma koja se promatra u prostoru, tvoreći strukture različitih veličina, koje variraju od nekoliko metara do ogromnih produženja svjetlosnih godina.

Ta se plazma opaža u zvijezdama (uključujući i naše Sunce), u sunčevom vjetru, međuzviježđom i intergalaktičkom mediju, kao i međuzvjezdanim maglicama.

Bose-Einsteinov kondenzat

Kondenzat Bose-Einstein je relativno novi koncept. Svoje ishodište ima 1924. godine, kada su fizičari Albert Einstein i Satyendra Nath Bose predvidjeli njegovo postojanje općenito.

Ovo stanje materije je opisano kao razrijeđeni plin bozona - elementarnih ili kompozitnih čestica koje su povezane s energetskim nosačima - koji su ohlađeni na temperature vrlo blizu apsolutne nule (-273,15 K).

U tim uvjetima, komponentni bozoni kondenzata prelaze u minimalno kvantno stanje, zbog čega predstavljaju svojstva jedinstvenih i određenih mikroskopskih pojava koje ih razdvajaju od normalnih plinova.

Molekule BE kondenzata pokazuju karakteristike superprovodljivosti; odnosno nedostaje električni otpor. Oni također mogu pokazati karakteristike superfluidnosti, zbog čega tvar ima nultu viskoznost, tako da može teći bez gubitka kinetičke energije uslijed trenja.

Zbog nestabilnosti i kratkog postojanja materije u ovom stanju, moguće su primjene ovih vrsta spojeva još uvijek proučavane.

To je razlog zašto, osim što se koristi u studijama koje su pokušale usporiti brzinu svjetlosti, nije postignuto mnogo primjena za ovu vrstu tvari. Međutim, postoje pokazatelji da može pomoći čovječanstvu u velikom broju budućih uloga.

Reference

1. BBC. (SF). Stanje materije. Preuzeto s bbc.com
2. Učenje, L. (sf). Klasifikacija materije. Preuzeto s tečajeva.lumenlearning.com
3. LiveScience. (SF). Stanje materije. Preuzeto s lifecience.com
4. Sveučilište, P. (sf). Stanje materije. Preuzeto s chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (SF). Stanje materije. Preuzeto sa en.wikipedia.org