9 stanów skupienia materii

Tradycyjnie uważa się, że materię można znaleźć tylko w trzech stanach: stałym, ciekłym i gazowym. To jednak nieprawda. Zaobserwowano inne stany skupienia materii, które, choć rzadkie, również wydają się istnieć.

Następnie zobaczymy główne cechy każdego z tych stanów, kto odkrył najnowsze i jakie są procesy, które powodują przejście obiektu z jednego stanu do drugiego.

• Powiązany artykuł: „11 rodzajów reakcji chemicznych"

Stany skupienia materii: czym one są?

W fizyce stan skupienia materii rozumiany jest jako jeden z charakterystycznych sposobów przedstawienia materii. Historycznie rozróżnienie między stanami skupienia dokonywano na podstawie właściwości jakościowych, takich jak solidność obiektu, zachowanie jego atomów lub jego temperatura, tradycyjna klasyfikacja to ciecz, ciało stałe i gaz.

Jednak dzięki badaniom w fizyce odkryto i podniesiono inne stany, które mogą: występują w sytuacjach, które normalnie nie są możliwe do odtworzenia, np. skrajnie wysokie lub niskie temperatury.

Następnie zobaczymy główne stany materii

, zarówno tych, które składają się na klasyfikację tradycyjną, jak i tych, które zostały odkryte w warunkach laboratoryjnych, oprócz wyjaśnienia ich właściwości fizycznych i sposobu ich uzyskania.

Państwa podstawowe

Tradycyjnie mówiono o trzech stanach skupienia, w zależności od: jak zachowują się jego atomy w różnych temperaturach. Są to zasadniczo trzy stany: stały, ciekły i gazowy. Został jednak później włączony do plazmy między tymi stanami podstawowymi. Najbardziej niezwykłą rzeczą w poniższych czterech stanach jest to, że można je zaobserwować w codziennych sytuacjach, będąc w domu.

Aby zrozumieć cztery podstawowe stany skupienia materii, w każdej sekcji zobaczmy jak H2O, czyli woda, prezentuje się w każdym z tych stanów.

1. Solidny

Obiekty półprzewodnikowe są przedstawiane w określony sposób, to znaczy ich kształt nie zmienia się normalnie, nie można go zmienić bez przyłożenia dużej siły lub zmiany stanu danego obiektu.

Atomy tych obiektów przeplatają się tworząc określone struktury, co daje im zdolność do wytrzymywania sił bez deformowania ciała, w którym się znajdują. To sprawia, że ​​przedmioty te są twarde i odporne.

Stała H2O to lód.

Obiekty w stanie stałym mają zwykle następujące cechy:

• Wysoka spójność.
• Określony kształt.
• Pamięć kształtu: w zależności od obiektu powraca do stanu, w jakim był zdeformowany.
• Są praktycznie nieściśliwe.
• Odporność na fragmentację
• Brak płynności.

2. Ciekły

Jeśli temperatura ciała stałego wzrośnie, prawdopodobnie straci swój kształt dopóki jego dobrze zorganizowana struktura atomowa nie zniknie całkowicie, stając się cieczą.

Ciecze mają zdolność płynięcia, ponieważ ich atomy, chociaż nadal tworzą zorganizowane cząsteczki, nie są tak blisko siebie, mają większą swobodę ruchów.

H2O w stanie ciekłym to normalna, zwykła woda.

W stanie ciekłym substancje mają następujące cechy:

• Mniejsza spójność.
• Nie mają konkretnej formy.
• Płynność.
• Mało ściśliwe
• Na mrozie kurczą się.
• Mogą prezentować dyfuzję.

3. Gaz

W stanie gazowym materia składa się z niezwiązanych ze sobą cząsteczek, mając dla siebie niewielką siłę przyciągania, co sprawia, że ​​gazy nie mają określonego kształtu ani objętości.

Dzięki temu rozszerzają się całkowicie swobodnie, wypełniając pojemnik, który je zawiera. Jego gęstość jest znacznie mniejsza niż cieczy i ciał stałych.

Stan gazowy H2O to para wodna.

Stan gazowy ma następujące cechy:

• Prawie zerowa spójność.
• Brak określonego kształtu.
• Zmienna objętość.
• Zwykle zajmują jak najwięcej miejsca.

4. Osocze

Wiele osób nie zna tego stanu materii, co jest ciekawe, ponieważ jest to najczęstszy stan we wszechświecie, z którego zbudowane są gwiazdy.

W istocie plazma jest zjonizowany gaz, to znaczy tworzące go atomy oddzieliły się od swoich elektronów electro, które są cząstkami subatomowymi, które normalnie znajdują się wewnątrz atomów.

Zatem plazma jest jak gaz, ale składa się z anionów i kationów, które są odpowiednio jonami naładowanymi ujemnie i dodatnio. To sprawia, że ​​plazma jest doskonałym przewodnikiem.

W gazach, będąc w wysokich temperaturach, atomy poruszają się bardzo szybko. Jeśli te atomy zderzają się ze sobą bardzo gwałtownie, powoduje to uwolnienie znajdujących się w nich elektronów. Biorąc to pod uwagę, zrozumiałe jest, że gazy znajdujące się na powierzchni Słońca są stale zjonizowane, ponieważ panuje wysoka temperatura, powodująca, że ​​stają się plazmą.

Lampy fluorescencyjne po włączeniu zawierają w sobie plazmę. Również ogień świecy byłby plazmą.

Charakterystyka plazmy:

• Przenoszą prąd.
• Są pod silnym wpływem pól magnetycznych.
• Jego atomy nie tworzą określonej struktury.
• Emitują światło.
• Są w wysokich temperaturach.

Nowe stany

Istnieją nie tylko cztery wspomniane już państwa. W warunkach laboratoryjnych zaproponowano i odkryto znacznie więcej.. Następnie zobaczymy kilka stanów skupienia materii, których trudno było zaobserwować podczas w domu, ale które mogły zostać celowo stworzone w placówkach naukowych lub były wysunięto hipotezę.

5. Kondensat Bosego-Einsteina

Pierwotnie przewidywany przez Satyendrę Natha Bosego i Alberta Einsteina w 1927 roku, kondensat Bosego-Einsteina został odkryty w 1995 roku przez fizyków Erica A. Cornell, Wolfgang Ketterle i Carl E. Wiemana.

Ci badacze osiągnęli schłodzić atomy do temperatury 300 razy niższej niż dotychczas. Ten kondensat składa się z bozonów.

W tym stanie skupienia atomy są całkowicie nieruchome. Substancja jest bardzo zimna i ma dużą gęstość.

• Możesz być zainteresowany: "9 postulatów teorii atomowej Daltona"

6. Kondensat Fermiego

Kondensat Fermiego składa się z cząstek fermionowych i wygląda podobnie do kondensatu Bosego-Einsteina, tylko zamiast bozonów stosuje się fermiony.

Ten stan skupienia powstał po raz pierwszy w 1999 r., chociaż dopiero w 2003 r. zostałby zreplikowany za pomocą atomów, a nie tylko fermionów, czego dokonała Deborah S. Jin.

Ten stan skupienia materii, który występuje w niskich temperaturach, sprawia, że ​​materia staje się nadciekła, to znaczy substancja nie ma lepkości.

7. Super solidny

Ten stan materii jest szczególnie dziwny. Polega na doprowadzeniu atomów helu-(4) do bardzo niskich temperatur, bliskich zeru bezwzględnego.

Atomy są ułożone w podobny sposób, jak można by się spodziewać w normalnym ciele stałym, takim jak lód, tylko tutaj, chociaż byłyby zamrożone, nie byłyby w stanie całkowitego bezruchu.

Atomy zaczynają się dziwnie zachowywać, jakby były jednocześnie ciałem stałym i płynem. Wtedy zaczynają rządzić prawa kwantowej niepewności.

8. Super kryształ

Superkryształ to faza materii charakteryzująca się nadciekłością, a jednocześnie zestalona struktura amorficzna.

W przeciwieństwie do zwykłych kryształów, które są stałe, superkryształy mają zdolność płynięcia bez wszelkiego rodzaju odporności i bez naruszania prawidłowo krystalicznej struktury, w której jest atomy.

Te kryształy są tworzone przez oddziaływanie cząstek kwantowych w niskich temperaturach i wysokich gęstościach.

9. Nadciekły

Nadciek to stan skupienia, w którym substancja nie wykazuje żadnej lepkości. Różni się to od bardzo płynnej substancji, która miałaby lepkość bliską zeru, ale nadal ma lepkość.

Nadciek jest substancją, która, gdyby była w obiegu zamkniętym, przepływałaby w nieskończoność bez tarcia. Odkrył ją w 1937 roku Piotr Kapitsa, John F. Allen i Don Misenerowie.

Zmiany stanu

Zmiany stanu są procesy, w których jeden stan skupienia materii zmienia się w inny zachowując podobieństwo w jej składzie chemicznym. Następnie zobaczymy różne przemiany, jakie może przedstawiać materia.

1. Połączenie

Jest to przejście ze stanu stałego do ciekłego poprzez ciepło. Temperatura topnienia jest rozumiana jako temperatura, na którą ciało stałe musi być narażone na stopienie, i jest to coś, co różni się w zależności od substancji. Na przykład temperatura topnienia lodu w wodzie wynosi 0 stopni Celsjusza.

2. Zestalenie

Jest to przejście od cieczy do ciała stałego poprzez utratę temperatury. Temperatura krzepnięcia, nazywana również zamrażaniem, to temperatura, w której ciecz staje się ciałem stałym. Dopasuj temperaturę topnienia każdej substancji.

3. Parowanie i gotowanie

Są to procesy, w których ciecz przechodzi w stan gazowy. W przypadku wody jej temperatura wrzenia to 100 stopni Celsjusza.

4. Kondensacja

Jest to zmiana stanu materii z gazu w ciecz. Można to rozumieć jako proces odwrotny do parowania.

Tak dzieje się z parą wodną podczas deszczu, ponieważ jej temperatura spada, a gaz przechodzi w stan ciekły, wytrącając się.

5. Sublimacja

Jest to proces polegający na zmianie stanu materii będącej w stanie stałym w stan gazowy, bez przechodzenia po drodze przez stan ciekły.

Przykładem substancji zdolnej do sublimacji jest sub suchy lód.

6. Odwrócona sublimacja

Składa się ona z gaz przechodzi w stan stały bez wcześniejszego przekształcenia się w ciecz.

7. Dejonizacja

Jest to przejście z plazmy w gaz.

8. Jonizacja

Jest to zmiana z gazu na plazmę.

Odniesienia bibliograficzne:

• Pérez-Aguirre, G. (2007). Chemia 1. Podejście konstruktywistyczne. Meksyk. Edukacja Pearsona.
• Valenzuela- Calahorro, C. (1995). Chemia ogólna. Wprowadzenie do chemii teoretycznej. Salamanka, Hiszpania. Uniwersytet w Salamance.