9 stavov agregácie hmoty

Tradične sa predpokladá, že hmotu možno nájsť iba v troch stavoch: tuhý, kvapalný a plynný. Nie je to však pravda. Boli pozorované ďalšie stavy agregácie hmoty, ktoré, aj keď sú zriedkavé, vyzerajú, že existujú.

Ďalej uvidíme hlavné charakteristiky každého z týchto stavov, ktorí objavili najnovšie a aké sú procesy, vďaka ktorým objekt prechádza z jedného stavu do druhého.

• Súvisiaci článok: „11 typov chemických reakcií"

Stavy agregácie hmoty: čo sú to?

Vo fyzike sa stav agregácie hmoty chápe ako jeden z charakteristických spôsobov prezentácie hmoty. Historicky sa rozlišovalo medzi stavmi hmoty na základe kvalitatívnych vlastností, ako je napríklad pevnosť objektu, správanie jeho atómov alebo jeho teplota, tradičná klasifikácia je kvapalná, tuhá a plyn.

Vďaka výskumu fyziky však boli objavené a zdvihnuté ďalšie štáty, ktoré môžu vyskytujú sa v situáciách, ktoré zvyčajne nie je možné replikovať, ako napríklad extrémne vysoká alebo nízka teploty.

Ďalej uvidíme hlavné stavy hmoty, okrem tých, ktoré tvoria tradičnú klasifikáciu, aj tých, ktoré boli objavené v laboratórnych podmienkach, okrem vysvetlenia ich fyzikálnych vlastností a spôsobu, akým je možné ich získať.

Základné štáty

Tradične sa hovorilo o troch stavoch hmoty, v závislosti od ako sa jeho atómy správajú pri rôznych teplotách. Tieto stavy sú v zásade tri: tuhý, kvapalný a plynný. Avšak následne bol zabudovaný do plazmy medzi týmito základnými stavmi. Najpozoruhodnejšia vec na nasledujúcich štyroch štátoch je, že je možné ich pozorovať v každodenných situáciách, keď sú doma.

V každej časti pochopiť štyri základné stavy agregácie hmoty pozrime sa, ako je H2O, teda voda, prezentovaná v každom z týchto stavov.

1. Pevné

Objekty v pevnej fáze sú prezentované definovaným spôsobom, to znamená, že ich tvar sa bežne nemení, nie je možné ich meniť bez použitia veľkej sily alebo zmeny stavu predmetného objektu.

Atómy týchto objektov sa prepletajú a vytvárajú určité štruktúry, čo im dáva schopnosť odolávať silám bez toho, aby deformovali telo, v ktorom sa nachádzajú. Vďaka tomu sú tieto predmety tvrdé a odolné.

H2O v tuhom stave je ľad.

Predmety, ktoré sú v pevnom stave, majú zvyčajne nasledujúce vlastnosti:

• Vysoká súdržnosť.
• Definovaný tvar.
• Tvarová pamäť: v závislosti od objektu sa vráti do pôvodného stavu, keď bol deformovaný.
• Sú prakticky nestlačiteľné.
• Odolnosť proti fragmentácii
• Žiadna plynulosť.

2. Kvapalina

Ak sa zvýši teplota tuhej látky, je pravdepodobné, že nakoniec stratí svoj tvar až kým jeho dobre organizovaná atómová štruktúra úplne nezmizne a nestane sa z nej kvapalina.

Kvapaliny majú schopnosť prúdiť, pretože ich atómy, aj keď naďalej vytvárajú organizované molekuly, nie sú tak blízko pri sebe a majú väčšiu slobodu pohybu.

H2O v tekutom stave je normálna, obyčajná voda.

V tekutom stave majú látky tieto vlastnosti:

• Menej súdržnosti.
• Nemajú konkrétnu formu.
• Plynulosť.
• Málo stlačiteľné
• V chlade sa stiahnu.
• Môžu predstavovať difúziu.

3. Plyn

V plynnom stave je hmota tvorená molekulami, ktoré nie sú navzájom spojené, ktoré majú navzájom málo príťažlivej sily, vďaka čomu nemajú plyny definovaný tvar ani objem.

Vďaka tomu sa úplne voľne rozširujú a plnia nádobu, ktorá ich obsahuje. Jeho hustota je oveľa nižšia ako hustota kvapalín a pevných látok.

Plynným skupenstvom H2O je vodná para.

Plynný stav má nasledujúce vlastnosti:

• Takmer nulová súdržnosť.
• Žiadny jednoznačný tvar.
• Variabilný objem.
• Majú tendenciu zaberať čo najviac miesta.

4. Plazma

Mnoho ľudí tento stav hmoty nepozná, čo je kuriózne, pretože je to najbežnejší stav vo vesmíre, pretože z neho sú tvorené hviezdy.

V podstate plazma je ionizovaný plyn, to znamená, že atómy, ktoré ho tvoria, sa oddelili od svojich elektrónov, čo sú subatomárne častice, ktoré sa bežne nachádzajú vo vnútri atómov.

Plazma je teda ako plyn, ale je tvorená aniónmi a katiónmi, ktoré sú negatívne a kladne nabitými iónmi. Vďaka tomu je plazma vynikajúcim vodičom.

V plynoch, ktoré sú pri vysokých teplotách, atómy sa pohybujú veľmi rýchlo. Ak sa tieto atómy navzájom zrazia veľmi prudko, spôsobí to uvoľnenie elektrónov v nich. Ak to vezmeme do úvahy, je pochopiteľné, že plyny, ktoré sú na povrchu Slnka, sú neustále ionizované, pretože existuje veľká teplota, ktorá spôsobí, že sa z nich stane plazma.

Po zapnutí žiarovky obsahujú vo vnútri plazmu. Oheň sviečky by bol tiež plazma.

Charakteristika plazmy:

• Vedú elektrinu.
• Sú silne ovplyvnené magnetickými poľami.
• Jeho atómy netvoria definovanú štruktúru.
• Vydávajú svetlo.
• Sú pri vysokých teplotách.

Nové štáty

Nie sú to už len spomínané štyri štáty. V laboratórnych podmienkach bolo vyvinutých a objavených oveľa viac.. Ďalej uvidíme niekoľko stavov agregácie hmoty, ktoré by sme zatiaľ ťažko mohli pozorovať doma, ale ktoré mohli byť zámerne vytvorené vo vedeckých zariadeniach alebo boli predpokladal.

5. Bose-Einsteinov kondenzát

Kondenzát Bose-Einstein, ktorý predpovedali Satyendra Nath Bose a Albert Einstein v roku 1927, objavili v roku 1995 fyzici Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle a Carl E. Wieman.

Títo vedci dosiahli ochladzujte atómy na teplotu 300-krát nižšiu, ako bola dosiahnutá doteraz. Tento kondenzát je tvorený bozónmi.

V tomto skupenstve sú atómy úplne nehybné. Látka je veľmi studená a má vysokú hustotu.

• Mohlo by vás zaujímať: „9 postulátov Daltonovej atómovej teórie"

6. Fermiho kondenzát

Fermiho kondenzát je tvorený fermionovými časticami a vyzerá podobne ako kondenzát Bose-Einstein, iba namiesto použitia bozónov sa používajú fermióny.

Tento stav hmoty bol prvýkrát vytvorený v roku 1999, hoci až v roku 2003 by sa dal replikovať pomocou atómov namiesto iba fermionov, čo objavila Deborah S. Jin.

Tento stav agregácie hmoty, ktorý sa nachádza pri nízkych teplotách, robí hmotu nadbytočnou, to znamená, že látka nemá žiadnu viskozitu.

7. Super pevné

Tento stav hmoty je obzvlášť zvláštny. Skladá sa z uvedenia atómov hélia (4) na veľmi nízke teploty, blízke absolútnej nule.

Atómy sú usporiadané podobným spôsobom, ako by ste čakali v normálnej pevnej látke, napríklad v ľade, iba tu, hoci by boli zmrazené, neboli by v úplne pokojnom stave.

Atómy sa začnú správať čudne, akoby boli pevnou látkou a súčasne tekutinou. Je to vtedy, keď začnú prevažovať zákony kvantovej neistoty.

8. Super krištáľ

Superkryštál je fáza hmoty, ktorá sa vyznačuje tým, že má superfluiditu a zároveň stuhnutá amorfná štruktúra.

Na rozdiel od bežných kryštálov, ktoré sú pevné, majú super kryštály schopnosť tiecť bez nich akýkoľvek typ odporu a bez porušenia správne kryštalickej štruktúry, v ktorej sú atómy.

Tieto kryštály sú tvorené interakcia kvantových častíc pri nízkych teplotách a vysokých hustotách.

9. Supertekutý

Supertekutina je skupenstvo hmoty, v ktorom látka nemá žiadny typ viskozity. To sa líši od veľmi tekutej látky, ktorá má viskozitu blízku nule, ale stále má viskozitu.

Supertekutina je látka, ktorá, ak by bola v uzavretom okruhu, prúdila by nekonečne bez trenia. Objavil ju v roku 1937 Piotr Kapitsa, John F. Allen a Don Misener.

Zmeny stavu

Zmeny stavu sú procesy, pri ktorých sa jeden stav agregácie hmoty mení na druhý, pričom si zachováva podobnosť v chemickom zložení. Ďalej uvidíme rôzne transformácie, ktoré môže hmota predstavovať.

1. Fúzia

Je to prechod z pevného do kvapalného skupenstva prostredníctvom tepla. Pod teplotou topenia sa rozumie teplota, ktorej musí byť tuhá látka vystavená taveniu, a je to niečo, čo sa líši od látky k látke. Napríklad teplota topenia ľadu vo vode je 0 stupňov Celzia.

2. Tuhnutie

Je to prechod z kvapaliny do tuhej látky prostredníctvom straty teploty. Bod tuhnutia, nazývaný tiež zmrazenie, je teplota, pri ktorej sa z kvapaliny stáva tuhá látka. Zhoda teploty topenia každej látky.

3. Odparenie a var

Sú to procesy, pri ktorých kvapalina prechádza do plynného skupenstva. V prípade vody je jej bod varu 100 stupňov Celzia.

4. Kondenzácia

Je to zmena skupenstva hmoty z plynu na kvapalinu. Dá sa to chápať ako opačný proces ako odparovanie.

To sa stane s vodnou parou, keď prší, pretože jej teplota klesá a plyn prechádza do kvapalného stavu a zráža sa.

5. Sublimácia

Je to proces, ktorý spočíva v zmene skupenstva hmoty, ktorá je v tuhom skupenstve a prechádza do plynného skupenstva bez toho, aby pri tom prechádzala cez kvapalné skupenstvo.

Príkladom látky, ktorá je schopná sublimácie, je suchý ľad.

6. Reverzná sublimácia

Skladá sa to z plyn prechádza do tuhého stavu bez predchádzajúcej premeny na kvapalinu.

7. Deionizácia

Je to zmena z plazmy na plyn.

8. Ionizácia

Je to zmena z plynu na plazmu.

Bibliografické odkazy:

• Pérez-Aguirre, G. (2007). Chémia 1. Konštruktivistický prístup. Mexiko. Pearsonovo vzdelávanie.
• Valenzuela-Calahorro, C. (1995). Všeobecná chémia. Úvod do teoretickej chémie. Salamanca, Španielsko. Univerzita v Salamance.