Devět stavů agregace hmoty

Tradičně se má za to, že hmotu lze nalézt pouze ve třech stavech: pevném, kapalném a plynném. To však není pravda. Byly pozorovány další stavy agregace hmoty, které, i když jsou vzácné, také zřejmě existují.

Dále uvidíme hlavní charakteristiky každého z těchto stavů, kteří objevili nejnovější a jaké jsou procesy, díky nimž objekt přechází z jednoho stavu do druhého.

• Související článek: „11 typů chemických reakcí"

Stavy agregace hmoty: jaké jsou?

Ve fyzice je stav agregace hmoty chápán jako jeden z charakteristických způsobů, jakými lze hmotu prezentovat. Historicky se rozlišovalo mezi skupinami hmoty na základě kvalitativních vlastností, jako je pevnost objektu, chování jeho atomů nebo jeho teploty, tradiční klasifikace je kapalná, pevná a plyn.

Díky výzkumu fyziky však byly objeveny a zvednuty další státy, které mohou vyskytují se v situacích, které obvykle nelze replikovat, například extrémně vysoké nebo nízké teploty.

Dále uvidíme hlavní stavy hmoty, a to jak těch, které tvoří tradiční klasifikaci, tak těch, které byly objeveny v laboratorních podmínkách, kromě vysvětlení jejich fyzikálních vlastností a způsobu, jakým je možné je získat.

Základní stavy

Tradičně se mluvilo o třech stavech hmoty, v závislosti na jak se jeho atomy chovají při různých teplotách. Tyto stavy jsou v zásadě tři: pevné, kapalné a plynné. Následně však byl začleněn do plazmy mezi těmito základními stavy. Nejpozoruhodnější na následujících čtyřech státech je, že je možné je pozorovat v každodenních situacích, i když jsou doma.

V každé části porozumět čtyřem základním stavům agregace hmoty podívejme se, jak je H2O, tedy voda, prezentována v každém z těchto stavů.

1. Pevný

Objekty v pevné fázi jsou prezentovány definovaným způsobem, tj. Jejich tvar se normálně nemění, není možné je změnit bez použití velké síly nebo změny stavu dotyčného objektu.

Atomy těchto objektů se prolínají a vytvářejí určité struktury, což jim dává schopnost odolat silám bez deformace těla, ve kterém se nacházejí. Díky tomu jsou tyto předměty tvrdé a odolné.

H2O v pevném stavu je led.

Objekty, které jsou v pevném stavu, mají obvykle následující vlastnosti:

• Vysoká soudržnost.
• Definovaný tvar.
• Tvarová paměť: v závislosti na objektu se vrací do původní podoby při deformaci.
• Jsou prakticky nestlačitelné.
• Odolnost proti fragmentaci
• Žádná plynulost.

2. Kapalný

Pokud se zvýší teplota tělesa, je pravděpodobné, že nakonec ztratí svůj tvar dokud jeho dobře organizovaná atomová struktura úplně nezmizí a nestane se kapalinou.

Kapaliny mají schopnost proudit, protože jejich atomy, i když nadále vytvářejí organizované molekuly, nejsou tak blízko sebe a mají větší svobodu pohybu.

H2O v kapalném stavu je normální, obyčejná voda.

V kapalném stavu mají látky následující vlastnosti:

• Méně soudržnosti.
• Nemají žádnou konkrétní formu.
• Plynulost.
• Málo stlačitelný
• V chladu se stahují.
• Mohou představovat difúzi.

3. Plyn

V plynném stavu je hmota tvořena molekulami, které nejsou spojeny dohromady, mít k sobě malou přitažlivou sílu, díky čemuž plyny nemají definovaný tvar ani objem.

Díky tomu se zcela volně rozpínají a plní nádobu, která je obsahuje. Jeho hustota je mnohem nižší než hustota kapalin a pevných látek.

Plynným stavem H2O je vodní pára.

Plynný stav má následující vlastnosti:

• Téměř nulová soudržnost.
• Žádný určitý tvar.
• Variabilní objem.
• Mají tendenci zabírat co nejvíce místa.

4. Plazma

Mnoho lidí nezná tento stav hmoty, což je zvláštní, protože se jedná o nejběžnější stav ve vesmíru, protože z něj jsou vyrobeny hvězdy.

V podstatě plazma je ionizovaný plyn, tj. atomy, které jej tvoří, se oddělily od svých elektronů, což jsou subatomární částice, které se normálně nacházejí uvnitř atomů.

Plazma je tedy jako plyn, ale je tvořena anionty a kationty, které jsou záporně a kladně nabité ionty. Díky tomu je plazma vynikajícím vodičem.

V plynech při vysokých teplotách atomy se pohybují velmi rychle. Pokud se tyto atomy srazí velmi prudce, způsobí to uvolnění elektronů v nich. Když to vezmeme v úvahu, je pochopitelné, že plyny, které jsou na povrchu Slunce, jsou neustále ionizovány, protože je zde vysoká teplota, která způsobí, že se z nich stane plazma.

Zářivky po zapnutí obsahují uvnitř plazmu. Oheň svíčky by byl také plazma.

Vlastnosti plazmatu:

• Vedou elektřinu.
• Jsou silně ovlivňováni magnetickými poli.
• Jeho atomy netvoří definovanou strukturu.
• Vyzařují světlo.
• Jsou při vysokých teplotách.

Nové státy

Existují nejen již zmíněné čtyři státy. V laboratorních podmínkách bylo navrženo a objeveno mnohem více.. Dále uvidíme několik stavů agregace hmoty, které lze jen těžko pozorovat doma, ale které mohly být záměrně vytvořeny ve vědeckých zařízeních nebo byly předpokládal.

5. Bose-Einsteinův kondenzát

Původně předpověděli Satyendra Nath Bose a Albert Einstein v roce 1927, kondenzát Bose-Einstein objevil v roce 1995 fyzik Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle a Carl E. Wiemane.

Tito vědci dosáhli ochlaďte atomy na teplotu 300krát nižší, než jaké bylo doposud dosaženo. Tento kondenzát je tvořen bosony.

V tomto stavu hmoty jsou atomy zcela nehybné. Látka je velmi studená a má vysokou hustotu.

• Mohlo by vás zajímat: "9 postulátů Daltonovy atomové teorie"

6. Fermiho kondenzát

Fermiho kondenzát je tvořen fermionovými částicemi a vypadá podobně jako kondenzát Bose-Einstein, pouze místo použití bosonových fermionů se používají.

Tento stav hmoty byl vytvořen poprvé v roce 1999, ačkoli až v roce 2003 mohl být replikován atomy místo pouhými fermiony, objev Deborah S. Jin.

Tento stav agregace hmoty, který se nachází při nízkých teplotách, dělá hmotu supratekutou, to znamená, že látka nemá žádnou viskozitu.

7. Super pevné

Tento stav hmoty je obzvláště zvláštní. Skládá se z přivedení atomů helia (4) na velmi nízké teploty, blízké absolutní nule.

Atomy jsou uspořádány podobným způsobem, jak byste očekávali v normální pevné látce, jako je led, pouze zde, i když by byly zmrzlé, nebyly by v úplně klidném stavu.

Atomy se začnou chovat podivně, jako by byly pevné a zároveň tekuté. Je to, když začnou převládat zákony kvantové nejistoty.

8. Super krystal

Superkrystal je fáze hmoty, která se vyznačuje tím, že má superfluiditu a zároveň ztuhlá amorfní struktura.

Na rozdíl od běžných krystalů, které jsou pevné, mají superkrystaly schopnost proudit bez nich jakýkoli typ odporu a aniž by došlo k porušení správně krystalické struktury, ve které je atomy.

Tyto krystaly jsou tvořeny interakce kvantových částic při nízkých teplotách a vysokých hustotách.

9. Super tekutý

Superfluid je stav hmoty, ve kterém látka nemá žádný typ viskozity. To se liší od toho, co by bylo velmi tekutou látkou, která by měla viskozitu blízkou nule, ale stále má viskozitu.

Supertekutina je látka, která, pokud by byla v uzavřeném okruhu, tekla by nekonečně bez tření. Objevil ji v roce 1937 Piotr Kapitsa, John F. Allen a Don Misener.

Změny stavu

Změny stavu jsou procesy, ve kterých se jeden stav agregace hmoty mění na druhý a udržuje si podobnost v chemickém složení. Dále uvidíme různé transformace, které může hmota představovat.

1. Fúze

Jedná se o přechod z pevného do kapalného stavu teplem. Bodem tání se rozumí teplota, které musí být pevná látka vystavena tání a je to něco, co se liší od látky k látce. Například teplota tání ledu ve vodě je 0 stupňů Celsia.

2. Tuhnutí

Jedná se o přechod z kapaliny do pevné látky prostřednictvím ztráty teploty. Bod tuhnutí, nazývaný také mrznutí, je teplota, při které se kapalina stává pevnou látkou. Porovnejte teplotu tání každé látky.

3. Odpařování a vaření

Jsou to procesy, kterými kapalina přechází do plynného stavu. V případě vody je její bod varu 100 stupňů Celsia.

4. Kondenzace

Jde o změnu skupenství hmoty z plynu na kapalinu. Lze jej chápat jako opačný proces než odpařování.

To se stane s vodní párou, když prší, protože její teplota klesá a plyn přechází do kapalného stavu a sráží se.

5. Sublimace

Jedná se o proces, který spočívá ve změně skupenství hmoty, která v pevném stavu přechází do plynného stavu, aniž by cestou procházela kapalným stavem.

Příkladem látky schopné sublimace je Suchý led.

6. Reverzní sublimace

Skládá se z plyn se stává pevným stavem, aniž by se předtím transformoval na kapalinu.

7. Deionizace

Jedná se o změnu z plazmy na plyn.

8. Ionizace

Jedná se o změnu z plynu na plazmu.

Bibliografické odkazy:

• Pérez-Aguirre, G. (2007). Chemie 1. Konstruktivistický přístup. Mexiko. Pearson Education.
• Valenzuela-Calahorro, C. (1995). Obecná chemie. Úvod do teoretické chemie. Salamanca, Španělsko. University of Salamanca.