STANJE PLAZME: ZNAČILNOSTI, VRSTE IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Stanje v plazmi je eden temeljnih načinov sestavljanja snovi in ​​najbolj prevladuje v vesolju, ki ga je mogoče opazovati. Plazma je sestavljena iz vročega, svetlega in visoko ioniziranega plina do točke, ko pridobi edinstvene lastnosti, ki jo ločujejo od plinastega stanja ali zlasti katerega koli drugega plina.

Vidimo plazmo raztreseno v zvezdah nočnega neba. Ker je v vesolju neskončno število zvezd, pa tudi meglice in druge nebesne entitete, velja za najpomembnejše stanje materije. Na Zemlji velja za četrto stanje, po tekočem, trdnem in plinastem stanju.

Plazemska svetilka

Sonce je najbližji primer, kjer lahko cenimo značilnosti plazme v naravnem okolju na ogromnih lestvicah. Po drugi strani se na Zemlji pojavljajo naravni pojavi, v katerih se sproži trenutni pojav plazme, na primer ogenj in strele v nevihtah.

Plazma ni povezana le z visokimi temperaturami (milijoni stopinj kelvina), temveč tudi z velikimi električnimi potenciali, z žarnicami in z neskončno električno prevodnostjo.

Značilnosti plazme

Plazma zvezd in meglic predstavlja praktično celoto opazovanega Vesolja. Vir: Pxhere.

Sestava

Materija je sestavljena iz delcev (molekule, atomi, ioni, celice itd.), Ki glede na učinkovitost in sile, s katerimi so dodane, vzpostavijo trdno, tekoče ali plinasto stanje.

Delci plazme so sestavljeni iz pozitivno nabitih atomov, bolj znanih kot kationi (+), in elektronov (-). V plazmatičnem stanju materije ni govora o molekulah.

Kationi in elektroni vibrirajo na zelo visokih frekvencah, kar kaže kolektivno in ne posamezno vedenje. Ne morejo se ločiti ali premikati, ne da bi se motil ves delček.

To se ne zgodi na primer pri plinih, kjer imajo njihovi atomi ali molekule, čeprav se med seboj trčijo, minimalne, zanemarljive interakcije.

Usposabljanje

Stanje v plazmi nastane predvsem, ko plin jonizira zaradi izpostavljenosti zelo visokim temperaturam.

Začnimo najprej s kocko ledu. To je trdno. Če se segreje, se bo led stopil v tekočo vodo. Potem bo voda s segrevanjem na višje temperature začela vreti in uhajati iz tekočine kot para, ki je plin. Do zdaj imamo tri najbolj znana stanja materije.

Če se vodna para segreje na veliko višjo temperaturo, bo ob ugodnih pogojih prišel čas, ko se bodo njihove vezi pretrgale, da bodo nastali prosti kisikovi in ​​vodikovi atomi. Nato atomi absorbirajo toliko toplote, da njihovi elektroni začnejo streljati v okolico. Tako so nastali kationi kisika in vodika.

Ti kationi so na koncu zaviti v oblak elektronov, ki ga dodajo delovanje skupnosti in elektrostatične privlačnosti. Nato je rečeno, da je iz vode pridobljena plazma.

V tem primeru je plazma nastala z delovanjem toplotne energije. Vendar lahko tudi visoko energijsko sevanje (gama žarki), pa tudi velike razlike v električnih potencialih povzročijo njihov videz.

Kvazinevralnost

Za plazmo je značilno, da je kvazineutralno (skoraj nevtralno). Razlog je v tem, da je število elektronov, ki se vzbudijo in sprostijo iz atomov, običajno velikost pozitivnih nabojev kationov. Na primer, upoštevajte plinasti atom kalcija, ki izgubi enega in dva elektrona, da tvori katione Ca ⁺ in Ca ²⁺ :

Ca (g) + energija → Ca ⁺ (g) + e ^-

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

Kot svetovni proces:

Ca (g) + energija → Ca ²⁺ (g) + 2e ^-

Za vsak Ca ^2+, ki se tvori, bosta dva prosta elektrona. Če je deset Ca ²⁺ , bo to dvajset elektronov in tako naprej. Isti sklep velja za katione z višjimi naboji (Ca ³⁺ , Ca ⁵⁺ , Ca ⁷⁺ itd.). Kalcijevi kationi in njihovi elektroni postanejo del plazme v vakuumu.

Fizične lastnosti

V splošnem se zdi, da je plazma vroči žareči tekoči plin z visoko električno prevodnostjo, ki se odziva na elektromagnetna polja ali je občutljiv nanje. Na ta način lahko z manipulacijo z magnetnim poljem nadzorujemo ali zaklepamo plazme.

Vrste plazme

Delno ionizirano

Delno ionizirana plazma je tista, v kateri atomi niso izgubili vseh svojih elektronov in lahko obstajajo celo nevtralni atomi. V primeru kalcija je lahko mešanica kationov Ca ²⁺ , Ca atomov in elektronov. Ta vrsta plazme je znana tudi kot hladna plazma.

Po drugi strani pa lahko plazme vsebujejo v posodah ali izolacijskih sredstvih, ki preprečujejo širjenje toplote v okolico.

Popolnoma ionizirano

Popolnoma ionizirana plazma je tista, v kateri so njeni atomi "goli", saj so izgubili vse svoje elektrone. Zato imajo njeni kationi velike velikosti pozitivnega naboja.

V primeru kalcija bi to plazmo sestavljali kationi Ca ²⁰⁺ (kalcijeva jedra) in številni visokoenergijski elektroni. Ta vrsta plazme je znana tudi kot vroča plazma.

Primeri plazme

Plazemske svetilke in neonske luči

Plazemske svetilke ponujajo varen in natančen pogled na to, kako se obnaša to stanje. Vir: Pxhere.

Plazemske svetilke so artefakti, ki okrasijo katero koli spalnico z gromozanskimi lučmi. Vendar pa obstajajo še drugi predmeti, kjer smo lahko priča stanju plazme: v znamenitih neonskih lučeh, katerih vsebina žlahtnega plina vzbudi prehod električnega toka pri nizkih tlakih.

žarek

Žarki, ki padajo iz oblakov, so trenutna in nenadna manifestacija zemeljske plazme.

Sončne nevihte

Nekateri "delci plazme" nastajajo v ionosferi našega planeta s stalnim bombardiranjem sončnega sevanja. V sunkih ali sunkih vidimo ogromne količine plazme.

Severni sij

Še en pojav, povezan s plazmo, je opazen na zemeljskih polih: severna luč. Ta ogenj z ledenimi barvami nas spominja, da so isti plameni v naših kuhinjah še en rutinski primer plazme.

Elektronske naprave

Tudi plazma je v manjših deležih del elektronskih naprav, kot so televizorji in monitorji.

Varjenje in znanstvena fantastika

Primeri plazme so vidni tudi v varilnih postopkih, v laserskih žarkih, v jedrskih eksplozijah, v svetlobnih sabrih Star Wars; in na splošno v katerem koli orožju, ki spominja na uničujoč energetski top.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Znanstveno-fuzijski center za plazmo. (2020). Kaj je plazma? Pridobljeno: psfc.mit.edu
3. Nacionalni center za atmosferske raziskave. (2020). Plazma. Pridobljeno: scied.ucar.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. (11. februar 2020). Za kaj se uporablja plazma in iz česa je narejena? Pridobljeno: misel.com
5. Wikipedija. (2020). Plazma (fizika). Pridobljeno: en.wikipedia.org