MATERIJA: PODRIJETLO, SVOJSTVA, STANJA I PRIMJERI - ZNANOST - 2026

Stvar je u tome što ima masu, zauzima mjesto u prostoru i može komunicirati gravitacijski. Čitav svemir sačinjen je od materije, a svoje podrijetlo ima tek nakon Velikog praska.

Materija je prisutna u četiri stanja: kruta, tekuća, plinska i plazma. Potonji ima mnogo sličnosti s plinom, ali ima jedinstvene karakteristike, što ga čini četvrtim oblikom agregiranja.

Materija je sastavljena od atoma. Atomi se sastoje od neutrona, protona i elektrona

Svojstva materije dijele se u dvije kategorije: opće i karakteristike. Generali omogućuju razlikovanje materije od onoga što nije. Na primjer, masa je karakteristika materije, kao i električni naboj, volumen i temperatura. Ova svojstva zajednička su za bilo koju tvar.

Zauzvrat, karakteristike su posebna svojstva po kojima se jedna vrsta materije razlikuje od druge. Ova kategorija uključuje gustoću, boju, tvrdoću, viskoznost, vodljivost, talište, modul stisljivosti i mnoge druge.

Od čega se stvara stvar?

Atomi su gradivni elementi materije. Atome zauzvrat čine protoni, elektroni i neutroni.

Električno punjenje

Električni naboj je unutarnja karakteristika čestica koje čine materiju. Protoni imaju pozitivan naboj, a elektroni negativan naboj, neutroni kojima nedostaje električni naboj.

U atomu se protoni i elektroni nalaze u jednakim količinama, stoga je atom - i tvar općenito - obično u neutralnom stanju.

Ilustracija koja predstavlja atom. Protoni i neutroni su u istom broju u jezgri. Elektroni su na različitim orbitalnim razinama oko jezgre

Podrijetlo materije

Podrijetlo materije je u početnim trenucima formiranja svemira, fazi u kojoj su se počeli formirati svjetlosni elementi poput helija, litija i deuterija (izotop vodika).

NASA / WMAP Znanstveni tim / Umjetnost Dana Berry

Ova faza poznata je kao nukleosinteza Velikog praska, proces stvaranja atomskih jezgara iz njihovih sastojaka: protona i neutrona. Kratki trenuci nakon Velikog praska, svemir se ohladio, protoni i neutroni su se spojili u atomske jezgre.

Formiranje zvijezda i podrijetlo elemenata

Kasnije, kada su zvijezde formirane, njihove jezgre sintetizirale su najteže elemente pomoću procesa nuklearne fuzije. Tako je nastala obična materija iz koje nastaju svi poznati predmeti u svemiru, uključujući živa bića.

Međutim, znanstvenici danas vjeruju da svemir nije sastavljen u potpunosti od obične materije. Postojeća gustoća ove materije ne objašnjava mnoga kosmološka promatranja, poput širenja svemira i brzine zvijezda u galaksijama.

Zvijezde se kreću brže nego što je predviđeno gustoćom obične materije, zbog čega se postulira postojanje nevidljive materije koja je odgovorna. Riječ je o tamnoj materiji.

Postulirano je i postojanje treće klase materije, povezano s onim što je poznato kao tamna energija. Zapamtite da su materija i energija jednaki, prema onome što je Einstein istaknuo.

Ono što ćemo u nastavku opisati odnosi se isključivo na običnu materiju od koje smo načinjeni, koja ima masu i druge opće karakteristike i mnoge vrlo specifične, ovisno o vrsti materije.

Svojstva materije

- Opća svojstva

Opća svojstva materije su svima zajednička. Na primjer, komad drveta i komad metala imaju masu, zauzimaju volumen i nalaze se na određenoj temperaturi.

Masa, težina i inercija

Masa i težina su pojmovi koji se često zbunjuju. Međutim, postoji temeljna razlika između njih: masa tijela je ista - osim ako ne doživi gubitak - ali težina istog predmeta može se promijeniti. Znamo da težina na Zemlji i na Mjesecu nije ista, budući da je gravitacija Zemlje veća.

Stoga je masa skalarna količina, dok je masa vektorska. To znači da težina predmeta ima veličinu, smjer i smisao, jer je to sila kojom Zemlja - ili Mjesec ili neki drugi astronomski objekt - povlači objekt prema njegovom središtu. Ovdje su smjer i smisao "prema središtu", dok veličina odgovara numeričkom dijelu.

Za izražavanje mase dovoljni su broj i jedinica. Na primjer, govore o kilo kukuruza ili toni čelika. U Međunarodnom sustavu jedinica (SI) jedinica za masu je kilogram.

Još jedna stvar koju sigurno znamo, iz svakodnevnog iskustva, jest da je teže pomicati vrlo masivne predmete od lakših. Potonji lakše mijenjaju pokrete. To je svojstvo materije koja se zove inercija, a koja se mjeri masom.

Volumen

Materija zauzima određenu količinu prostora, koju ne zauzima neka druga materija. To je, dakle, neprobojno, što znači da pruža otpor drugim materijama koje zauzimaju isto mjesto.

Na primjer, prilikom namakanja spužve, tekućina se nalazi u porama spužve, bez da zauzima isto mjesto kao ona. Isto vrijedi i za lomljene, porozne stijene koje sadrže ulje.

Temperatura

Atomi su organizirani u molekule kako bi dobili strukturu materije, ali jednom kada su postignute, te čestice nisu u statičkoj ravnoteži. Suprotno tome, imaju karakteristično vibracijsko kretanje, koje između ostalog ovisi o njihovoj raspoloženosti.

To kretanje je povezano s unutarnjom energijom materije koja se mjeri kroz temperaturu.

- Karakteristična svojstva

Mnogobrojne su i njihova studija doprinosi karakterizaciji različitih interakcija koje materija može uspostaviti. Jedna od najvažnijih je gustoća: kilogram željeza i drugi drva teže isto, ali kilo željeza zauzima manje volumena od kilograma drva.

Gustoća je omjer mase i volumena koju zauzima. Svaki materijal ima gustoću koja je karakteristična za njega, iako nije nepromjenjiva, jer temperatura i tlak mogu izvršiti važne promjene.

Još jedno vrlo osobito svojstvo je elastičnost. Nisu svi materijali istog ponašanja kada se istežu ili komprimiraju. Neki su vrlo otporni, drugi se lako deformiraju.

Na taj način imamo brojna svojstva materije koja karakteriziraju njeno ponašanje u bezbroj situacija.

Stanja materijala

Voda u tekućem, čvrstom i plinovitom stanju.

Materija nam se javlja u agregacijskim stanjima, ovisno o kohezijskoj sili između čestica koje je čine. Na taj se način prirodno događaju četiri stanja:

-Solid

-Liquids

-Plin

-Plazma

solidan

Tvrda tvar ima vrlo dobro definiran oblik, jer su sastavne čestice jako kohezivne. Također ima dobar elastični odziv, jer kad se deformira, tvar čvrstog stanja ima tendenciju povratka u prvobitno stanje.

tekućine

Tekućine poprimaju oblik spremnika koji ih sadrži, ali iako je tako, oni imaju dobro definiran volumen, jer molekularne veze, iako fleksibilnije nego u čvrstim tvarima, ipak pružaju dovoljnu koheziju.

plinovi

Materija u plinovitom stanju karakterizira se time da njezine sastavne čestice nisu čvrsto vezane. U stvari, oni imaju veliku pokretljivost i zato plinovi nemaju oblik i šire se sve dok ne ispune volumen spremnika koji ih sadrži.

Tri najpoznatija stanja materije. Josell7

Plazma

Plazma je materija u plinovitom stanju i također ionizirana. Već je ranije spomenuto da je materija, općenito, u neutralnom stanju, ali u slučaju plazme jedan ili više elektrona su se odvojili od atoma i ostavili mu neto naboj.

Iako je plazma najmanje poznata u stanju materije, istina je da ona obiluje svemirom. Na primjer, plazma postoji u Zemljinoj vanjskoj atmosferi, kao i na Suncu i drugim zvijezdama.

U laboratoriju je moguće stvoriti plazmu zagrijavanjem plina dok se elektroni ne odvoje od atoma ili bombardiranjem plina visokoenergetskim zračenjem.

Primjeri materije

Uobičajeni objekti

Svaki zajednički predmet izrađen je od materije, poput:

• Knjiga
• Stolica
• Stol
• greda
• Staklo.

Elementarna materija

U elementarnoj materiji nalazimo elemente koji čine periodnu tablicu elemenata, koji su najelementarniji dio materije. Svi se predmeti koji čine materiju mogu raščlaniti na te male elemente.

• aluminijum
• Barij
• Argon
• Bor
• kalcijum
• galijum
• Indijanac.

Organski materijal

To je materija stvorena od živih organizama i koja se temelji na kemiji ugljika, lakog elementa koji lako može formirati kovalentne veze. Organski spojevi su dugački lanci molekula velike svestranosti i život ih koristi za obavljanje svojih funkcija.

antimaterija

To je vrsta materije u kojoj su elektroni pozitivno nabijeni (pozitroni), a protoni (antiprotoni) negativno nabijeni. Neutroni, iako su neutralni, imaju i svoju antičestica nazvanu anti-neutron, koja je načinjena od antikvarkova.

Čestice antimaterije imaju istu masu kao i čestice materije i javljaju se u prirodi.Pozitroni su otkriveni u kozmičkim zrakama, zračenje koje dolazi iz svemira, od 1932. A sve čestice antičestica proizvedene su u laboratorijima, korištenjem nuklearnih akceleratora.

Čak je stvoren i umjetni anti-atom, sastavljen od pozitrona koji orbitira protiv antiprotona. Nije dugo trajalo, jer antimaterija uništava u prisutnosti materije, stvarajući energiju.

Tamna materija

Materija od koje je sastavljena Zemlja nalazi se i u ostatku svemira. Jezgre zvijezda djeluju poput gigantskih reaktora fisije u kojima se neprestano stvaraju atomi teži od vodika i helija.

Međutim, kao što smo već rekli, ponašanje u svemiru sugerira mnogo veću gustoću nego što se opaža. Objašnjenje se može nalaziti u vrsti materije koja se ne može vidjeti, ali koja proizvodi učinke koje se mogu promatrati i koje se pretvaraju u gravitacijske sile intenzivnije od gustoće opažane materije.

Smatra se da tamna tvar i energija čine 90% svemira (prvi je činio 25% ukupnog broja). Dakle, samo 10% obične materije, a ostatak bi bila tamna energija, koja bi se homogeno distribuirala u svemiru.

Reference

1. Libreteksti kemije. Fizička i kemijska svojstva materije. Oporavak od: chem.libretexts.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna fizička znanost. 5.. Ed Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Fizika: konceptualni pogled na svijet. 7.. Izdanje. Cengage.
4. Tillery, B. 2013. Integrirajući znanost.6. Izdanje. MacGraw Hill.
5. Wikipedia. Materija. Oporavak od: es.wikipedia.org.
6. Wilczec, F. Podrijetlo mise. Obnovljeno od: web.mit.edu.