Pet država agregacije materijala



stanja agregacije tvari one su povezane s činjenicom da ona može postojati u različitim stanjima, ovisno o gustoći koju pokazuju molekule koje ga sastavljaju. Znanost o fizici je ona koja je odgovorna za proučavanje prirode i svojstava materije i energije u svemiru.

Pojam materije definira se kao sve što čini svemir (atomi, molekule i ioni), koji tvori sve postojeće fizičke strukture. Tradicionalna znanstvena istraživanja dala su završena stanja agregacije materije kao ona koja su poznata u trima: čvrsta, tekuća ili plinovita..

Međutim, postoje još dvije faze koje su nedavno utvrđene, a koje ih klasificiraju kao takve i dodaju ih u tri izvorna stanja (tzv. Plazma i kondenzat Bose-Einstein)..

One predstavljaju rjeđe oblike materije od tradicionalnih, ali pod pravim uvjetima pokazuju da su svojstvena i dovoljno jedinstvena svojstva klasificirana kao agregacijska stanja.

indeks

  • 1 Stanja agregacije tvari
    • 1.1 Čvrsto tijelo
    • 1.2 Tekućina
    • 1.3 Plin
    • 1.4 Plazma
    • 1.5 Bose-Einsteinov kondenzat
  • 2 Reference

Stanja agregacije tvari

solidan

Kada govorimo o materiji u čvrstom stanju, ona se može definirati kao ona u kojoj su molekule koje ga sastavljaju ujedinjene u kompaktnom obliku, dopuštajući vrlo malo prostora između njih i osiguravajući kruti karakter strukturi iste..

Na taj način, materijali u ovom agregacijskom stanju ne teče slobodno (poput tekućina) ili se šire volumetrijski (poput plinova) i, za potrebe različitih primjena, smatraju se nestlačivim tvarima.

Osim toga, oni mogu imati kristalne strukture, koje su organizirane uredno i uredno ili u neredovitom i nepravilnom obliku, kao što su amorfne strukture.

U tom smislu, krute tvari nisu nužno homogene u svojoj strukturi, jer su u stanju pronaći one koje su kemijski heterogene. Oni imaju sposobnost da idu izravno u tekuće stanje u procesu fuzije, kao i da prelaze u plinovito sublimacijom.

Vrste krutih tvari

Čvrsti materijali podijeljeni su u niz klasifikacija:

Metali: to su one čvrste i guste krute tvari koje su, osim toga, uobičajeno izvrsni provodnici električne energije (svojim slobodnim elektronima) i topline (svojom toplinskom vodljivošću). Oni čine veliki dio periodnog sustava elemenata, a mogu se spojiti s drugim metalom ili ne-metalom u obliku legura. Prema dotičnom metalu oni se mogu naći prirodno ili umjetno proizvedeni.

minerali

Jesu li one čvrste tvari koje se prirodno formiraju geološkim procesima koji se javljaju pod visokim tlakom.

Minerali se na taj način katalogiziraju svojom kristalnom strukturom s jednolikim svojstvima i vrlo se razlikuju po vrsti prema materijalu o kojem govore i njihovom porijeklu. Ova vrsta krute tvari vrlo se često nalazi na planeti Zemlji.

keramika

To su krute tvari koje se stvaraju iz anorganskih i nemetalnih tvari, tipično primjenom topline, i koje imaju kristalne ili polukristalne strukture..

Posebnost ove vrste materijala je u tome što može trošiti visoke temperature, udarce i čvrstoću, što ga čini izvrsnom komponentom za napredne zrakoplovne, elektroničke i vojne tehnologije..

Organske krutine

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

Te se tvari znatno razlikuju, promatrajući materijale u rasponu od prirodnih i umjetnih polimera do parafinskog voska koji potječe od ugljikovodika.

Kompozitni materijali

Jesu li oni relativno moderni materijali koji su razvijeni spajanjem dvaju ili više krutina, stvarajući novu tvar s karakteristikama svake njezine komponente, iskorištavajući njihova svojstva za materijal koji je superiorniji od izvornog. Primjeri za to su armirani beton i kompozitno drvo.

Poluvodiči

Nazvani su po svojoj otpornosti i električnoj vodljivosti koja ih smješta između metalnih vodiča i nemetalnih induktora. Često se koriste u području moderne elektronike i akumuliraju solarnu energiju.

nanomaterijala

Oni su čvrsti u mikroskopskim dimenzijama, što generira da oni predstavljaju svojstva različita od njihove verzije veće veličine. Primjenjuju ih u specijaliziranim područjima znanosti i tehnologije, kao što je na području skladištenja energije.

biominerali

To su prirodni i biološki materijali sa složenim i jedinstvenim karakteristikama, različiti od svih drugih krutina zbog njihovog porijekla koji se daju kroz milijune godina evolucije. Sastoje se od različitih organskih elemenata i mogu se oblikovati i reformirati prema intrinzičnim karakteristikama koje posjeduju.

tekući

To se naziva tekućinom ona materija koja je u gotovo nekompresibilnom stanju, koja zauzima volumen spremnika u kojem se nalazi.

Za razliku od krutina, tekućine slobodno teku kroz površinu na kojoj se nalaze, ali se ne šire volumetrijski poput plinova; zbog toga održavaju praktički stalnu gustoću. Oni također imaju sposobnost vlaženja ili vlaženja površina koje dodiruju zbog površinske napetosti.

Tekućine upravljaju svojstva poznata kao viskoznost, koja mjeri otpornost istih na deformaciju rezanjem ili pomicanjem..

Prema ponašanju s obzirom na viskoznost i deformaciju, tekućine se mogu svrstati u Newtonove i ne-Newtonske tekućine, iako se ovaj članak neće detaljno raspravljati..

Važno je napomenuti da postoje samo dva elementa koji su u ovom agregacijskom stanju pod normalnim uvjetima: brom i živa, cezij, galij, francij i rubidij također mogu lako doći do tekućeg stanja pod odgovarajućim uvjetima.

Oni mogu ući u čvrsto stanje procesom skrućivanja, kao i biti pretvoreni u plinove ključanjem.

Vrste tekućina

Prema svojoj strukturi tekućine se dijele na pet vrsta:

otapala

Predstavljajući sve te uobičajene i neuobičajene tekućine sa samo jednom vrstom molekula u njihovoj strukturi, otapala su one tvari koje se koriste za otapanje krutih tvari i drugih tekućina u njima, kako bi se formirale nove vrste tekućina.

rješenja

Jesu li tekućine u obliku homogene smjese, koje su nastale spajanjem otopljene tvari i otapala, otopljena tvar može biti kruta ili druga tekućina.

emulzija

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

suspenzije

Suspenzije su one tekućine u kojima su krute čestice suspendirane u otapalu. Oni se mogu oblikovati u prirodi, ali su češće opaženi u području farmaceutske proizvodnje.

aerosoli

Oni nastaju kada plin prolazi kroz tekućinu i prvi se rasprši u drugom. Te su tvari tekućega karaktera s plinovitim molekulama i mogu se odvojiti s povećanjem temperature.

plin

Smatra se da je to plin do tog stanja kompresibilne materije, u kojoj su molekule znatno odvojene i raspršene, i gdje se one proširuju da zauzmu volumen spremnika u kojem se nalaze.

Također, postoji nekoliko elemenata koji su prirodno u plinovitom stanju i mogu se vezati na druge tvari za stvaranje plinskih smjesa.

Plinovi se mogu pretvoriti izravno u tekućine procesom kondenzacije, te u krute tvari neobičnim procesom taloženja. Osim toga, mogu se zagrijati do vrlo visokih temperatura ili prolaziti kroz jak elektromagnetsko polje kako bi ih ionizirali, pretvarajući ih u plazmu..

S obzirom na njegovu složenu prirodu i nestabilnost prema uvjetima okoline, svojstva plinova mogu varirati ovisno o tlaku i temperaturi u kojoj se nalaze, pa ponekad rade s plinovima pod pretpostavkom da su "idealni"..

Vrste plinova

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

Prirodni elementali

Definirani su kao svi elementi koji su u plinovitom stanju u prirodi i pod normalnim uvjetima, promatrani na planeti Zemlji kao i na drugim planetima.

U ovom slučaju kao kisik, vodik, dušik i plemeniti plinovi, kao i klor i fluor..

Prirodni spojevi

To su plinovi koji se u prirodi formiraju biološkim procesima i sastoje se od dva ili više elemenata. Obično ih tvore vodik, kisik i dušik, iako se u vrlo rijetkim slučajevima mogu formirati i plemenitim plinovima.

umjetna

Jesu li oni plinovi koje je čovjek stvorio od prirodnih spojeva, razvijeni da zadovolje potrebe koje to ima. Određeni umjetni plinovi kao što su klorofluorougljikovi, anestezijski agensi i sterilizatori mogu biti toksičniji ili zagađivači nego što se ranije mislilo, tako da postoje propisi koji ograničavaju njihovu masovnu upotrebu..

plazma

Ovo stanje agregacije materije prvi put je opisano 1920-ih i karakterizira ga nepostojanje na površini Zemlje.

Pojavljuje se samo kada je neutralni plin podvrgnut jakom elektromagnetskom polju, tvoreći neku vrstu ioniziranog plina koji je vrlo vodljiv za električnu energiju, a koji je također dovoljno različit od ostalih postojećih agregatnih stanja da bi dobio vlastitu klasifikaciju kao stanje.

Materija u ovom stanju može se deionizirati da bude opet plin, ali to je složen proces koji zahtijeva ekstremne uvjete.

Pretpostavlja se da plazma predstavlja najobilnije stanje materije u svemiru; ovi se argumenti temelje na postojanju tzv. "tamne tvari", koju su predložili kvantni fizičari kako bi objasnili gravitacijske pojave u prostoru.

Vrste plazme

Postoje tri vrste plazme koje su klasificirane samo po svom porijeklu; to se događa čak i unutar iste klasifikacije, budući da su plazme vrlo različite među njima i poznavanje nije dovoljno za sve.

umjetna

To je plazma koju je napravio čovjek, kao i one pronađene unutar zaslona, ​​fluorescentnih svjetiljki i neonskih znakova, te u raketnim propelerima.

zemaljski

To je plazma koja se formira u nekoj formi ili nekoj drugoj Zemlji, što jasno pokazuje da se ona događa uglavnom u atmosferi ili drugim sličnim sredinama i da se ne pojavljuje na površini. Uključuje munje, polarni vjetar, ionosferu i magnetosferu.

prostor

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

Ova se plazma promatra u zvijezdama (uključujući naše Sunce), u sunčevom vjetru, u međuzvjezdanom i međugalaktičkom mediju, uz međuzvjezdane maglice.

Kondenzat Bose-Einsteina

Bose-Einsteinov kondenzat je relativno nov koncept. Nastao je 1924. godine, kada su fizičari Albert Einstein i Satyendra Nath Bose općenito predvidjeli njegovo postojanje..

Ovo stanje materije opisano je kao razrijeđeni plin bozona - elementarnih ili složenih čestica koje su povezane s nosiocima energije - koje su ohlađene na temperature vrlo blizu apsolutne nule (-273,15 K).

U tim uvjetima komponente bozona kondenzata prelaze u svoje minimalno kvantno stanje, uzrokujući da pokazuju svojstva jedinstvenih i posebnih mikroskopskih pojava koje ih razdvajaju od normalnih plinova..

Molekule kondenzata B-E pokazuju karakteristike supravodljivosti; to jest, postoji odsutnost električnog otpora. Oni također mogu pokazati karakteristike superfluidnosti, što čini da tvar ima nultu viskoznost, tako da može teći bez ikakvog gubitka kinetičke energije trenjem.

Zbog nestabilnosti i kratkog postojanja materije u ovom stanju, moguće je da se još uvijek proučavaju moguće primjene ovih vrsta spojeva..

Zbog toga, osim što se koriste u studijama koje su pokušavale usporiti brzinu svjetlosti, mnoge primjene za ovu vrstu tvari nisu postignute. Međutim, postoje naznake da to može pomoći čovječanstvu u velikom broju budućih funkcija.

reference

  1. BBC. (N. D.). Stanja materije. Preuzeto s bbc.com
  2. Learning, L. (s.f.). Klasifikacija materije. Preuzeto s courses.lumenlearning.com
  3. LiveScience. (N. D.). Stanja materije. Preuzeto s livescience.com
  4. University, P. (s.f.). Stanja materije. Preuzeto s chem.purdue.edu
  5. Wikipedia. (N. D.). Stanje materije. Preuzeto s en.wikipedia.org