VIELAS AGREGĀCIJAS 5 STĀVOKĻI - ĶĪMIJA - 2025

Par apkopojuma matērijas valstis ir saistītas ar to, ka tā var pastāvēt dažādās valstīs, atkarībā no blīvuma izstādīti molekulas, kas to sastāda. Fizikas zinātne ir tā, kas ir atbildīga par matērijas un enerģijas rakstura un īpašību izpēti Visumā.

Matērijas jēdziens tiek definēts kā viss, kas veido Visumu (atomus, molekulas un jonus), kas veido visas esošās fiziskās struktūras. Tradicionālajos zinātniskajos pētījumos matērijas agregācijas stāvokļus uzskatīja par pilnīgiem, kā tie, kas pārstāvēti trīs zināmajos: ciets, šķidrs vai gāzveida.

Tomēr nesen ir noteiktas vēl divas fāzes, kas ļauj tās klasificēt kā tādas un pievienot trim sākotnējiem stāvokļiem (tā sauktajai plazmai un Bose-Einšteina kondensātam).

Tie pārstāv retāk nekā tradicionālos matērijas veidus, bet pareizajos apstākļos tiem piemīt būtiskas īpašības un pietiekami unikāli, lai tos klasificētu kā agregācijas stāvokļus.

Vielu agregācijas stāvokļi

Ciets

Metāli ir cieti

Runājot par matēriju cietā stāvoklī, to var definēt kā molekulu, kas to veido, ir apvienotas kompaktā veidā, atstājot ļoti maz vietas starp tām un nodrošinot tās struktūrai stingru raksturu.

Tādējādi materiāli šajā agregācijas stāvoklī neplūst brīvi (piemēram, šķidrumi) vai apjomīgi izplešas (piemēram, gāzes), un dažādu pielietojumu vajadzībām tos uzskata par nesaspiežamām vielām.

Turklāt tām var būt kristāliskas struktūras, kas ir organizētas sakārtotā un regulārā veidā, kā arī nesakārtotā un neregulārā veidā, piemēram, amorfas struktūras.

Šajā ziņā cietām vielām nav obligāti jābūt viendabīgām to struktūrā, tām ir iespēja atrast tādas, kas ir ķīmiski neviendabīgas. Viņiem ir spēja saplūšanas procesā nonākt tieši šķidrā stāvoklī, kā arī sublimācijas ceļā nokļūt gāzveida stāvoklī.

Cieto vielu veidi

Cietie materiāli ir sadalīti vairākās klasifikācijās:

Metāli: ir tās stiprās un blīvās cietās vielas, kas parasti ir arī lieliski elektroenerģijas vadītāji (to brīvo elektronu dēļ) un siltums (siltumvadītspējas dēļ). Tie veido lielu daļu no periodisko elementu tabulas, un tos var savienot ar citu metālu vai nemetālu, lai veidotu sakausējumus. Atkarībā no attiecīgā metāla tos var atrast dabiski vai ražot mākslīgi.

Minerāli

Tās ir cietās vielas, kas dabiski veidojas ģeoloģiskos procesos, kas notiek augstā spiedienā.

Minerālus šādā veidā kataloģizē pēc to kristāliskās struktūras ar vienādām īpašībām, un to tips ir ļoti atšķirīgs atkarībā no apspriežamā materiāla un tā izcelsmes. Šis cietvielu veids ir ļoti bieži sastopams uz visas Zemes planētas.

Keramika

Tās ir cietas vielas, kas rodas no neorganiskām un nemetāliskām vielām, parasti izmantojot siltumu, un kurām ir kristāliskas vai daļēji kristāliskas struktūras.

Šāda veida materiāls ir tāds, ka tas var izkliedēt augstu temperatūru, triecienus un spēku, padarot to par lielisku sastāvdaļu progresīvām tehnoloģijām aeronavigācijas, elektroniskajā un pat militārajā jomā.

Organiskās cietās vielas

Tās ir cietās vielas, kuras galvenokārt sastāv no oglekļa un ūdeņraža elementiem, un to struktūrā var būt arī slāpekļa, skābekļa, fosfora, sēra vai halogēna molekulas.

Šīs vielas ir ļoti dažādas, sākot ar dabīgiem un mākslīgiem polimēriem līdz parafīna vaskam, kuru izcelsme ir ogļūdeņražos.

Kompozītmateriāli

Tie ir salīdzinoši mūsdienīgi materiāli, kas izstrādāti, savienojot divas vai vairākas cietās vielas, izveidojot jaunu vielu ar katras tās sastāvdaļas īpašībām, tādējādi izmantojot to īpašības materiālam, kas ir labāks par oriģināliem. To piemēri ir dzelzsbetons un kompozītmateriāli.

Pusvadītāji

Tie ir nosaukti par to pretestību un elektrisko vadītspēju, kas tos novieto starp metāla vadītājiem un nemetāliskiem vadītājiem. Tos bieži izmanto mūsdienu elektronikas jomā un saules enerģijas uzkrāšanai.

Nanomateriāli

Tās ir mikroskopisko izmēru cietas vielas, kas nozīmē, ka tām ir atšķirīgas īpašības nekā to lielākajai versijai. Viņi atrod pielietojumu specializētās zinātnes un tehnoloģijas jomās, piemēram, enerģijas uzkrāšanas jomā.

Biomateriāli

Tie ir dabiski un bioloģiski materiāli ar sarežģītām un unikālām īpašībām, kas atšķiras no visām pārējām cietajām vielām to izcelsmes dēļ, kas iegūts miljoniem gadu ilgas evolūcijas laikā. Tos veido dažādi organiski elementi, un tos var veidot un pārveidot atbilstoši to raksturīgajām īpašībām.

Šķidrums

Par šķidrumu sauc lietu, kas atrodas gandrīz nesaspiežamā stāvoklī un kas aizņem tā konteinera tilpumu, kurā tas atrodas.

Atšķirībā no cietām vielām, šķidrumi brīvi plūst uz virsmas, kur tie atrodas, bet tie apjoma ziņā neizplešas kā gāzes; šī iemesla dēļ tie uztur praktiski nemainīgu blīvumu. Viņiem ir arī iespēja mitrināt vai samitrināt virsmas, kurām tās pieskaras virsmas spraiguma dēļ.

Šķidrumus regulē īpašība, kas pazīstama kā viskozitāte, kas mēra to izturību pret deformāciju, ko rada bīde vai kustība.

Balstoties uz to izturēšanos attiecībā uz viskozitāti un deformāciju, šķidrumus var klasificēt Ņūtona un ne-Ņūtona šķidrumos, lai gan tas šajā rakstā netiks detalizēti apskatīts.

Ir svarīgi atzīmēt, ka normālos apstākļos šādā agregācijas stāvoklī ir tikai divi elementi: broms un dzīvsudrabs, un cēzijs, gallijs, francijs un rubidijs arī var pienācīgi sasniegt šķidru stāvokli.

Tos var pārvērst cietā stāvoklī sacietēšanas procesā, kā arī vārot, tos pārvēršot gāzēs.

Šķidrumu veidi

Atbilstoši to struktūrai šķidrumus iedala piecos veidos:

Šķīdinātāji

Pārstāvējot visus tos parastos un retāk sastopamos šķidrumus, kuru struktūrā ir tikai viena veida molekulas, šķīdinātāji ir tās vielas, kuru mērķis ir izšķīdināt cietās vielas un citus šķidrumus iekšpusē, veidojot jauna veida šķidrumus.

Risinājumi

Tie ir šķidrumi viendabīga maisījuma formā, kas izveidoti, savienojot izšķīdušo vielu un šķīdinātāju, izšķīdinātai vielai var būt ciets vai cits šķidrums.

Emulsijas

Tie ir attēloti kā tie šķidrumi, kas ir izveidoti, sajaucot divus parasti nesajaucamus šķidrumus. Tie tiek novēroti kā šķidrums, kas suspendēts citā pasaulē, globulu veidā, un atkarībā no to struktūras var atrast W / O (ūdens eļļā) vai O / W (eļļa ūdenī) formā.

Suspensijas

Suspensijas ir šķidrumi, kuros ir cietas daļiņas, kas suspendētas šķīdinātājā. Tos var veidot dabā, bet visbiežāk tos novēro farmācijas jomā.

Aerosola aerosoli

Tie veidojas, kad gāze tiek izvadīta caur šķidrumu, un pirmais tiek izkliedēts otrajā. Šīs vielas ir šķidras ar gāzveida molekulām un var atdalīties, paaugstinoties temperatūrai.

Gāze

Gāze tiek uzskatīta par saspiežamas vielas stāvokli, kurā molekulas ir ievērojami atdalītas un izkliedētas un kur tās izplešas, lai aizpildītu tvertnes tilpumu, kurā tās atrodas.

Ir arī vairāki elementi, kas dabiskā veidā atrodami gāzveida stāvoklī un var savienoties ar citām vielām, veidojot gāzveida maisījumus.

Gāzes var tieši pārveidot par šķidrumiem kondensācijas procesā, un cietām vielām - ar retu nogulsnēšanās procesu. Turklāt, lai tos jonizētu, pārvēršot plazmā, tos var sasildīt līdz ļoti augstām temperatūrām vai izlaist caur spēcīgu elektromagnētisko lauku.

Ņemot vērā to sarežģīto raksturu un nestabilitāti atkarībā no vides apstākļiem, gāzu īpašības var mainīties atkarībā no spiediena un temperatūras, kādā tās atrodamas, tāpēc dažreiz jūs strādājat ar gāzēm, pieņemot, ka tās ir “ideālas”.

Gāzu veidi

Pēc to struktūras un izcelsmes ir trīs veidu gāzes, kuras ir aprakstītas zemāk:

Elementārie dabīgie materiāli

Tie tiek definēti kā visi tie elementi, kas dabā un normālos apstākļos atrodas gāzveida stāvoklī un tiek novēroti uz Zemes planētas, kā arī uz citām planētām.

Šajā gadījumā kā hlors un fluors skābekli, ūdeņradi, slāpekli un cēlgāzes var nosaukt par piemēriem.

Dabiski savienojumi

Tās ir gāzes, kuras dabā veidojas bioloģiskos procesos un ir izgatavotas no diviem vai vairākiem elementiem. Parasti tos veido ūdeņradis, skābeklis un slāpeklis, lai arī ļoti retos gadījumos tos var veidot arī ar cēlgāzēm.

Mākslīgais

Tās ir tās gāzes, kuras cilvēks rada no dabīgiem savienojumiem un kuras ir izgatavotas, lai apmierinātu cilvēka vajadzības. Atsevišķas mākslīgās gāzes, piemēram, hlorfluorogļūdeņraži, anestēzijas līdzekļi un sterilizatori, var būt toksiskākas vai piesārņojošākas, nekā tika domāts iepriekš, tāpēc ir noteikumi, kas ierobežo to masveida izmantošanu.

Plazma

Šis matērijas agregācijas stāvoklis pirmo reizi tika aprakstīts 20. gadsimta 20. gados, un to raksturo tā neesamība uz zemes virsmas.

Tas parādās tikai tad, ja neitrāla gāze tiek pakļauta diezgan spēcīgam elektromagnētiskajam laukam, veidojot jonizētas gāzes klasi, kas ir ļoti vadītspējīga elektroenerģijai, un kas arī ir pietiekami atšķirīga no citiem esošajiem agregācijas stāvokļiem, lai to varētu klasificēt kā stāvokli. .

Šajā stāvoklī esošos materiālus var dejonizēt, lai tie atkal kļūtu par gāzi, taču tas ir sarežģīts process, kam nepieciešami ārkārtēji apstākļi.

Tiek izvirzīts hipotēze, ka plazma attēlo visbagātāko matērijas stāvokli Visumā; Šie argumenti ir balstīti uz tā saucamās “tumšās matērijas” esamību, kuru ierosinājuši kvantu fiziķi, lai izskaidrotu gravitācijas parādības kosmosā.

Plazmas veidi

Ir trīs plazmas veidi, kurus klasificē tikai pēc to izcelsmes; Tas notiek pat vienas un tās pašas klasifikācijas ietvaros, jo plazmas ir ļoti atšķirīgas viena no otras, un, zinot vienu, nepietiek, lai tās visas zinātu.

Mākslīgais

Tā ir cilvēka radītā plazma, piemēram, tā, kas atrodama ekrānu, dienasgaismas spuldžu un neona zīmju iekšpusē, kā arī raķešu degvielās.

Zeme

Tā ir plazma, ko Zeme savā vai citā veidā veido, padarot skaidrs, ka tā galvenokārt notiek atmosfērā vai citā līdzīgā vidē un ka tā nenotiek uz virsmas. Tajā ietilpst zibens, polārais vējš, jonosfēra un magnetosfēra.

Kosmoss

Tā ir plazma, kas tiek novērota telpā, veidojot dažāda lieluma struktūras, sākot no dažiem metriem un beidzot ar milzīgiem gaismas gadu pagarinājumiem.

Šī plazma tiek novērota zvaigznēs (ieskaitot mūsu Sauli), saules vējā, starpzvaigžņu un starpgalaktiskajā vidē, papildus starpzvaigžņu miglājiem.

Bose-Einšteina kondensāts

Bose-Einšteina kondensāts ir salīdzinoši nesen izstrādāts jēdziens. Tās pirmsākumi meklējami 1924. gadā, kad fiziķi Alberts Einšteins un Satyendra Nath Bose vispārēji paredzēja tā pastāvēšanu.

Šis matērijas stāvoklis tiek raksturots kā atšķaidīta bozonu gāze - elementāras vai saliktas daļiņas, kas saistītas ar enerģijas nesējiem -, kuras atdzesētas līdz temperatūrai, kas ir ļoti tuvu absolūtajai nullei (-273,15 K).

Šajos apstākļos kondensāta komponentu bozoni pāriet minimālā kvantu stāvoklī, izraisot to īpašību unikālas un īpašas mikroskopiskas parādības, kas tos atšķir no normālām gāzēm.

BE kondensāta molekulām ir supravadītspējas īpašības; tas ir, nav elektriskās pretestības. Tie var parādīt arī superfluiditātes raksturlielumus, kuru dēļ vielai ir nulle viskozitāte, tāpēc tā var plūst bez berzes radītiem kinētiskās enerģijas zudumiem.

Sakarā ar vielas nestabilitāti un īso esamību šajā stāvoklī, šo savienojumu veidu iespējamie lietojumi joprojām tiek pētīti.

Tas ir iemesls, kāpēc papildus tam, ka to izmanto pētījumos, kas mēģināja palēnināt gaismas ātrumu, šāda veida vielām nav sasniegts daudz lietojumu. Tomēr ir norādes, ka tas var palīdzēt cilvēcei daudzās nākotnes lomās.

Atsauces

1. BBC. (sf). Agregātstāvokļi. Izgūts no bbc.com
2. Mācīšanās, L. (sf). Lietas klasifikācija. Izgūts no kursiem.lumenlearning.com
3. LiveScience. (sf). Agregātstāvokļi. Izgūts no livescience.com
4. Universitāte, P. (sf). Agregātstāvokļi. Saturs iegūts no chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (sf). Jautājums. Saturs iegūts no en.wikipedia.org