Die 9 Aggregatzustände der Materie

Traditionell geht man davon aus, dass Materie nur in drei Zuständen vorkommt: fest, flüssig und gasförmig. Dies ist jedoch nicht wahr. Andere Aggregatzustände von Materie wurden beobachtet, die zwar selten sind, aber auch zu existieren scheinen.

Als nächstes werden wir die Hauptmerkmale jedes dieser Zustände sehen, wer den neuesten entdeckt hat und welche Prozesse ein Objekt von einem Zustand in einen anderen übergehen lassen.

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Aggregatzustände von Aggregatzuständen: Was sind sie?

In der Physik wird der Aggregatzustand von Materie verstanden als eine der charakteristischen Möglichkeiten, wie Materie präsentiert werden kann. Historisch wurde die Unterscheidung zwischen Aggregatzuständen anhand qualitativer Eigenschaften wie der Festigkeit vorgenommen des Objekts, das Verhalten seiner Atome oder seine Temperatur, wobei die traditionelle Klassifizierung die von flüssig, fest und Gas.

Dank der Forschung in der Physik wurden jedoch andere Zustände entdeckt und angesprochen, die möglicherweise treten in Situationen auf, die normalerweise nicht reproduziert werden können, z. B. extrem hoch oder niedrig Temperaturen.

Als nächstes werden wir die Hauptzustände der Materie sehen, sowohl diejenigen, die die traditionelle Klassifikation bilden, als auch diejenigen, die unter Laborbedingungen entdeckt wurden, und erklären ihre physikalischen Eigenschaften und wie sie erhalten werden können.

Grundlegende Zustände

Traditionell wird von drei Aggregatzuständen gesprochen, je nachdem wie sich seine Atome bei verschiedenen Temperaturen verhalten. Diese Zustände sind im Wesentlichen drei: fest, flüssig und gasförmig. Zwischen diesen Grundzuständen wurde es jedoch nachträglich in das Plasma eingebaut. Das Bemerkenswerteste an den folgenden vier Zuständen ist, dass man sie in alltäglichen Situationen zu Hause beobachten kann.

Um die vier grundlegenden Aggregatzustände der Materie in jedem Abschnitt zu verstehen mal sehen, wie H2O, also Wasser, in jedem dieser Zustände dargestellt wird.

1. Solide

Festkörperobjekte werden auf definierte Weise präsentiert, d. h. ihre Form ändert sich normalerweise nicht, es ist nicht möglich, sie ohne große Kraftanwendung oder Änderung des Zustands des betreffenden Objekts zu ändern.

Die Atome dieser Objekte verflechten sich und bilden bestimmte Strukturen, die ihnen die Fähigkeit verleiht, Kräften standzuhalten, ohne den Körper, in dem sie sich befinden, zu verformen. Dies macht diese Objekte hart und widerstandsfähig.

Festes H2O ist Eis.

Objekte, die sich im Festkörper befinden, haben normalerweise die folgenden Eigenschaften:

• Hoher Zusammenhalt.
• Bestimmte Form.
• Formgedächtnis: Je nach Objekt kehrt es in den Zustand zurück, in dem es verformt war.
• Sie sind praktisch inkompressibel.
• Bruchfestigkeit
• Keine Geläufigkeit.

2. Flüssigkeit

Wenn die Temperatur eines Festkörpers erhöht wird, ist es wahrscheinlich, dass er am Ende seine Form verliert bis seine gut organisierte atomare Struktur vollständig verschwindet und zu einer Flüssigkeit wird.

Flüssigkeiten haben die Fähigkeit zu fließen, weil ihre Atome, obwohl sie weiterhin organisierte Moleküle bilden, sie sind nicht so nah beieinander, haben mehr Bewegungsfreiheit.

H2O in flüssigem Zustand ist normales, gewöhnliches Wasser.

Im flüssigen Zustand haben Stoffe folgende Eigenschaften:

• Weniger Zusammenhalt.
• Sie haben keine konkrete Form.
• Geläufigkeit.
• Wenig komprimierbar
• Bei Kälte ziehen sie sich zusammen.
• Sie können Diffusion darstellen.

3. Gas

Im gasförmigen Zustand besteht Materie aus Molekülen, die nicht miteinander verbunden sind, wenig Anziehungskraft zueinander haben, wodurch die Gase keine definierte Form oder kein definiertes Volumen haben.

Dadurch dehnen sie sich völlig frei aus und füllen den Behälter, der sie enthält. Seine Dichte ist viel geringer als die von Flüssigkeiten und Feststoffen.

Der gasförmige Zustand von H2O ist Wasserdampf.

Der gasförmige Zustand hat folgende Eigenschaften:

• Nahezu null Zusammenhalt.
• Keine eindeutige Form.
• Variables Volumen.
• Sie neigen dazu, so viel Platz wie möglich einzunehmen.

4. Plasma

Viele Menschen kennen diesen Aggregatzustand nicht, was merkwürdig ist, da er der häufigste Zustand im Universum ist, da er aus dem Sterne besteht.

Im Wesentlichen ist Plasma ein ionisiertes Gas, d. h. die Atome, aus denen es besteht, haben sich von ihren Elektronen getrennt, das sind subatomare Teilchen, die normalerweise in Atomen vorkommen.

Plasma ist also wie ein Gas, besteht jedoch aus Anionen und Kationen, die negativ bzw. positiv geladene Ionen sind. Dies macht Plasma zu einem hervorragenden Leiter.

In Gasen bei hohen Temperaturen, die atome bewegen sich sehr schnell. Wenn diese Atome sehr heftig miteinander kollidieren, werden die Elektronen in ihnen freigesetzt. Vor diesem Hintergrund ist es verständlich, dass die Gase, die sich auf der Sonnenoberfläche befinden, aufgrund der hohen Temperatur ständig ionisiert werden, wodurch sie zu Plasma werden.

Leuchtstofflampen enthalten nach dem Einschalten Plasma im Inneren. Auch das Feuer einer Kerze wäre Plasma.

Eigenschaften von Plasmen:

• Sie leiten Strom.
• Sie werden stark von Magnetfeldern beeinflusst.
• Seine Atome bilden keine definierte Struktur.
• Sie strahlen Licht aus.
• Sie haben hohe Temperaturen.

Neue Staaten

Es gibt nicht nur die vier bereits erwähnten Staaten. Unter Laborbedingungen wurden viele weitere vorgeschlagen und entdeckt.. Als nächstes werden wir mehrere Aggregatzustände von Materie sehen, die währenddessen kaum beobachtet werden konnten zu Hause, die aber absichtlich in wissenschaftlichen Einrichtungen geschaffen wurden oder vermutet.

5. Bose-Einstein-Kondensat

Ursprünglich von Satyendra Nath Bose und Albert Einstein im Jahr 1927 vorhergesagt, wurde das Bose-Einstein-Kondensat 1995 von den Physikern Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle und Carl E. Wiemann.

Diese Forscher haben es geschafft kühlen Atome auf eine 300-mal niedrigere Temperatur ab, als bisher erreicht wurde. Dieses Kondensat besteht aus Bosonen.

In diesem Aggregatzustand sind die Atome völlig still. Die Substanz ist sehr kalt und hat eine hohe Dichte.

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6. Fermi-Kondensat

Fermi-Kondensat besteht aus fermionischen Partikeln und sieht ähnlich aus wie Bose-Einstein-Kondensat, nur werden anstelle von Bosonen Fermionen verwendet.

Dieser Aggregatzustand wurde erstmals 1999 geschaffen, allerdings erst 2003 mit Atomen statt nur mit Fermionen nachgebildet, eine Entdeckung von Deborah S. Jin.

Dieser Aggregatzustand der Materie, der bei tiefen Temperaturen vorkommt, macht die Materie superflüssig, d.h. die Substanz hat keine Viskosität.

7. Super solide

Dieser Aggregatzustand ist besonders merkwürdig. Es besteht darin, Helium-(4)-Atome auf sehr niedrige Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt zu bringen.

Die Atome sind ähnlich angeordnet, wie Sie es in einem normalen Festkörper wie Eis erwarten würden, nur hier, obwohl sie eingefroren wären, wären sie nicht in einem völlig stillen Zustand.

Atome beginnen sich seltsam zu verhalten, als wären sie gleichzeitig fest und flüssig. Zu diesem Zeitpunkt beginnen die Gesetze der Quantenunsicherheit zu gelten.

8. Superkristall

Ein Superkristall ist eine Materiephase, die sich durch Suprafluidität auszeichnet und gleichzeitig eine erstarrte amorphe Struktur.

Im Gegensatz zu normalen Kristallen, die fest sind, haben Superkristalle die Fähigkeit, ohne zu fließen jede Art von Widerstand und ohne die richtige kristalline Struktur zu brechen, in der es Atome.

Diese Kristalle werden gebildet von die Wechselwirkung von Quantenteilchen bei tiefen Temperaturen und hohen Dichten.

9. Superfluid

Das Suprafluid ist ein Aggregatzustand, in dem der Stoff keine Viskosität aufweist. Dies unterscheidet sich von einer sehr flüssigen Substanz, die eine Viskosität nahe Null hat, aber immer noch eine Viskosität hat.

Superfluid ist eine Substanz, die in einem geschlossenen Kreislauf endlos ohne Reibung fließen würde. Es wurde 1937 von Piotr Kapitsa, John F. Allen und Don Misener.

Zustandsänderungen

Zustandsänderungen sind Prozesse, bei denen ein Aggregatzustand von Materie in einen anderen übergeht, wobei eine Ähnlichkeit in seiner chemischen Zusammensetzung beibehalten wird. Als nächstes werden wir die verschiedenen Transformationen sehen, die Materie darstellen kann.

1. Verschmelzung

Es ist der Übergang von einem festen in einen flüssigen Zustand durch Wärme. Unter Schmelzpunkt versteht man die Temperatur, der ein Feststoff zum Schmelzen ausgesetzt werden muss, und es ist etwas, das von Substanz zu Substanz variiert. Der Schmelzpunkt von Eis in Wasser beträgt beispielsweise 0 Grad Celsius.

2. Erstarrung

Es ist der Übergang von einer Flüssigkeit zu einem Festkörper durch Temperaturverlust. Der Erstarrungspunkt, auch Gefrierpunkt genannt, ist die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit fest wird. Passen Sie den Schmelzpunkt jeder Substanz an.

3. Verdampfen und Kochen

Sie sind die Prozesse, bei denen eine Flüssigkeit in einen gasförmigen Zustand übergeht. Im Fall von Wasser liegt der Siedepunkt bei 100 Grad Celsius.

4. Kondensation

Es ist die Änderung des Aggregatzustands von einem Gas in eine Flüssigkeit. Es kann als entgegengesetzter Prozess zur Verdunstung verstanden werden.

Dies passiert mit Wasserdampf, wenn es regnet, da seine Temperatur sinkt und das Gas in einen flüssigen Zustand übergeht und sich niederschlägt.

5. Sublimation

Es ist der Prozess, der darin besteht, dass eine Materie, die sich in einem festen Zustand befindet, in einen gasförmigen Zustand übergeht, ohne dabei den flüssigen Zustand zu durchlaufen.

Ein Beispiel für eine sublimationsfähige Substanz ist Trockeneis.

6. Umkehrsublimation

Es besteht aus ein Gas geht in den festen Zustand über, ohne sich zuvor in eine Flüssigkeit umzuwandeln.

7. Entionisierung

Es ist der Wechsel von einem Plasma zu einem Gas.

8. Ionisation

Es ist der Wechsel von einem Gas zu einem Plasma.

Bibliographische Referenzen:

• Pérez-Aguirre, G. (2007). Chemie 1. Ein konstruktivistischer Ansatz. Mexiko. Pearson Ausbildung.
• Valenzuela-Calahorro, C. (1995). Allgemeine Chemie. Einführung in die Theoretische Chemie. Salamanca, Spanien. Universität Salamanca.