PLAZMAS STĀVOKLIS: RAKSTURLIELUMI, VEIDI UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Plazmas stāvoklis ir viens no galvenajiem veidiem, neatkarīgi no tā, var savākt, un tas ir visvairāk dominē novērojamas Visumu. Plazma sastāv no karstas, spilgtas un ļoti jonizētas gāzes līdz vietai, kur tā iegūst unikālas īpašības, kas to atšķir no gāzveida stāvokļa vai no jebkuras citas gāzes.

Mēs redzam plazmu, kas izkaisīta nakts debesu zvaigznēs. Tā kā Visumā ir bezgalīgs zvaigžņu skaits, kā arī miglāji un citas debesu būtnes, tas tiek uzskatīts par vissvarīgāko matērijas stāvokli. Uz Zemes to uzskata par ceturto stāvokli pēc šķidra, cieta un gāzveida.

Plazmas lampa

Saule ir vistuvākais piemērs, kur mēs varam novērtēt plazmas īpašības dabiskā vidē lielos mērogos. No otras puses, uz Zemes notiek dabas parādības, kurās īslaicīgi parādās plazma, piemēram, uguns un zibens vētras laikā.

Plazma ir saistīta ne tikai ar augstu temperatūru (miljoniem kelvinu grādu), bet arī ar lielu elektrisko potenciālu, ar kvēlspuldzēm un ar bezgalīgu elektrisko vadītspēju.

Plazmas raksturojums

Zvaigžņu un miglāju plazma praktiski veido visu novēroto Visumu. Avots: Pxhere.

Sastāvs

Materiālu veido daļiņas (molekulas, atomi, joni, šūnas utt.), Kas atkarībā no efektivitātes un spēkiem, ar kuriem tās tiek pievienotas, izveido cietu, šķidru vai gāzveida stāvokli.

Plazmas daļiņas sastāv no pozitīvi lādētiem atomiem, labāk zināmiem kā katjoniem (+) un elektroniem (-). Materiāla plazmatiskajā stāvoklī nav runas par molekulām.

Katjoni un elektroni vibrē ļoti augstās frekvencēs, parādot kolektīvu, nevis individuālu uzvedību. Viņi nevar atdalīties vai pārvietoties, ja netiek traucēts viss daļiņu komplekts.

Tas nenotiek, piemēram, ar gāzēm, kur to atomiem vai molekulām, kaut arī tās saduras viena ar otru, ir minimāla, nenozīmīga mijiedarbība.

Apmācība

Plazmas stāvoklis galvenokārt veidojas, kad gāze jonizējas tās pakļaušanas ļoti augstām temperatūrām rezultātā.

Vispirms sāksim ar ledus gabalu. Tas ir pamatīgs. Ja karsē, ledus izkusīs šķidrā ūdenī. Pēc tam, karsējot līdz augstākai temperatūrai, ūdens sāks vārīties un izplūst no šķidruma kā tvaiki, kas ir gāze. Pagaidām mums ir trīs zināmākie matērijas stāvokļi.

Ja ūdens tvaiki tiek sasildīti līdz daudz augstākai temperatūrai, labvēlīgos apstākļos pienāks laiks, kad to saites saplīsīs, veidojot brīvu skābekļa un ūdeņraža atomus. Tad atomi absorbē tik daudz siltuma, ka to elektroni sāk izšauties apkārtnē. Tādējādi ir izveidoti skābekļa un ūdeņraža katjoni.

Šie katjoni galu galā tiek iesaiņoti elektronu mākonī, ko papildina sabiedrības darbība un elektrostatiskās atrakcijas. Pēc tam tiek teikts, ka no ūdens ir iegūta plazma.

Šajā gadījumā plazma tika izveidota siltumenerģijas ietekmē. Tomēr ļoti enerģētisks starojums (gamma stari), kā arī lielas elektrisko potenciālu atšķirības var izraisīt to izskatu.

Kvasineutralitāte

Plazmai ir raksturīga kvazineutralitāte (gandrīz neitrāla). Tas notiek tāpēc, ka ierosināto un no atomiem atbrīvoto elektronu skaitam ir jābūt vienādam ar katjonu pozitīvo lādiņu lielumiem. Piemēram, ņemiet vērā gāzveida kalcija atomu, kas zaudē vienu un divus elektronus, veidojot attiecīgi katjonus Ca ⁺ un Ca ²⁺ :

Ca (g) + enerģija → Ca ⁺ (g) + e ^-

Ca ⁺ (g) + Enerģija → Ca ²⁺ (g) + e ^-

Būt globālajam procesam:

Ca (g) + enerģija → Ca ²⁺ (g) + 2e ^-

Katram Ca ^2+, kas veidojas, būs divi brīvi elektroni. Ja ir desmit Ca ²⁺ , tad tas būs divdesmit elektronu utt. Tāda pati argumentācija attiecas uz katjoniem ar augstāku lādiņa lielumu (Ca ³⁺ , Ca ⁵⁺ , Ca ⁷⁺ utt.). Kalcija katjoni un to elektroni vakuumā kļūst par plazmas daļu.

Fizikālās īpašības

Plazma parasti ir karsta, kvēlojoša, ļoti elektriski vadoša šķidra gāze, kas reaģē uz elektromagnētiskajiem laukiem vai ir jutīga pret tiem. Šādā veidā plazmas var kontrolēt vai bloķēt, manipulējot ar magnētisko lauku.

Plazmas veidi

Daļēji jonizēts

Daļēji jonizēta plazma ir tāda, kurā atomi nav zaudējuši visus elektronus, un tur var būt pat neitrāli atomi. Kalcija piemērā tas varētu būt Ca ²⁺ katjonu, Ca atomu un elektronu maisījums . Šis plazmas veids ir pazīstams arī kā aukstā plazma.

No otras puses, plazmas var ievietot traukos vai izolācijas līdzekļos, kas novērš siltuma izkliedi apkārtnē.

Pilnībā jonizēts

Pilnībā jonizēta plazma ir tāda, kurā tās atomi ir "kaili", jo tie ir zaudējuši visus elektronus. Tāpēc tās katjoniem ir liela pozitīvā lādiņa pakāpe.

Kalcija gadījumā šī plazma sastāv no Ca ²⁰⁺ katjoniem (kalcija kodoliem) un daudziem augstas enerģijas elektroniem. Šis plazmas veids ir pazīstams arī kā karstā plazma.

Plazmas piemēri

Plazmas lampas un neona gaismas

Plazmas lampas piedāvā drošu un precīzu pārskatu par šī stāvokļa izturēšanos. Avots: Pxhere.

Plazmas lampas ir artefakti, kas rotā jebkuru guļamistabu ar spokainu gaismu. Tomēr ir arī citi objekti, kur mēs varam būt liecinieki plazmas stāvoklim: slavenajās neona gaismās, kuru cēlgāzes saturu satrauc elektriskās strāvas pāreja zemā spiedienā.

Ray

Stari, kas nokrīt no mākoņiem, ir īslaicīga un pēkšņa zemes plazmas izpausme.

Saules vētras

Dažas "plazmas daļiņas" veidojas mūsu planētas jonosfērā, pastāvīgi bombardējot saules starojumu. Saules uzliesmojumos vai pātagos mēs redzam milzīgu daudzumu plazmas.

Ziemeļblāzma

Zemes polos tiek novērota vēl viena parādība, kas saistīta ar plazmu: ziemeļblāzma. Šis uguns ar ledainajām krāsām mums atgādina, ka tās pašas liesmas mūsu virtuvēs ir kārtējais plazmas piemērs.

Elektronikas ierīces

Plazma, mazākās proporcijās, ir arī daļa no elektroniskām ierīcēm, piemēram, televizoriem un monitoriem.

Metināšana un zinātniskā fantastika

Plazmas piemēri ir redzami arī metināšanas procesos, lāzera staros, kodolsprādzienos, Zvaigžņu karu gaismas avotos; un vispārīgi runājot, visos ieročos, kas atgādina iznīcinošu enerģijas lielgabalu.

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
2. Plazmas zinātnes un kodolsintēzes centrs. (2020). Kas ir plazma? Atgūts no: psfc.mit.edu
3. Nacionālais atmosfēras pētījumu centrs. (2020). Plazma. Atgūts no: scied.ucar.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2020. gada 11. februāris). Kāpēc tiek izmantota plazma un no kā tā tiek izgatavota? Atgūts no: domaco.com
5. Wikipedia. (2020). Plazma (fizika). Atgūts no: en.wikipedia.org