5 STANJ ZDRUŽEVANJA SNOVI - KEMIJA - 2026

V agregatna stanja materije sta povezana z dejstvom, da lahko obstajajo v različnih državah, odvisno od gostote z molekulami, ki jo sestavljajo razstavljeno. Fizika je tista, ki je odgovorna za preučevanje narave in lastnosti snovi in ​​energije v vesolju.

Koncept materije je opredeljen kot vse, kar sestavlja vesolje (atomi, molekule in ioni), kar tvori vse obstoječe fizične strukture. Tradicionalne znanstvene raziskave so seštevale, da so snovi združene kot tista, ki so predstavljena v treh znanih: trdnih, tekočih ali plinastih.

Vendar pa sta bili pred kratkim določeni še dve fazi, ki omogočata, da se razvrstijo kot taki in dodajo k prvotnim stanjem (tako imenovana plazma in Bose-Einsteinov kondenzat).

Te predstavljajo snovi, ki so redkejše od tradicionalnih, ki pa ob pravih pogojih kažejo lastne lastnosti in dovolj edinstvene, da jih lahko uvrščamo med stanja združevanja.

Stanja združevanja snovi

Trdna

Kovine so trdne

Ko govorimo o materiji v trdnem stanju, jo lahko definiramo kot tisto, v katerem so molekule, ki jo sestavljajo, kompaktno združene, kar omogoča zelo malo prostora med njimi in daje togi značaj svoji strukturi.

Tako materiali v takšnem agregacijskem stanju ne tečejo prosto (podobno kot tekočine) ali se volumetrično širijo (kot plini) in se za različne namene uporabljajo za nestisljive snovi.

Poleg tega imajo lahko kristalne strukture, ki so urejene urejeno in redno ali neurejeno in nepravilno, kot so amorfne strukture.

V tem smislu trdne snovi niso nujno homogene v svoji strukturi, da bi lahko našle tiste, ki so kemično heterogene. Imajo možnost, da gredo direktno v tekoče stanje v procesu zlivanja, pa tudi v plinsko stanje s sublimacijo.

Vrste trdnih snovi

Trdni materiali so razdeljeni na več razvrstitev:

Kovine: so tiste močne in goste trdne snovi, ki so običajno tudi odlični prevodniki električne energije (zaradi prostih elektronov) in toplote (zaradi svoje toplotne prevodnosti). Sestavljajo večino periodične tabele elementov in jih lahko združimo z drugo kovino ali nemetalom, da tvorimo zlitine. Glede na zadevno kovino jih lahko najdemo naravno ali umetno.

Minerali

Gre za tiste trdne snovi, ki so nastale v naravi s pomočjo geoloških procesov, ki se pojavljajo pri visokem tlaku.

Minerali so tako katalogizirani po svoji kristalni strukturi z enakomernimi lastnostmi in se po vrsti močno razlikujejo glede na material, o katerem se razpravlja, in njegov izvor. Ta vrsta trdnih snovi je zelo pogosta po vsem planetu Zemlja.

Keramika

So trdne snovi, ki nastanejo iz anorganskih in nekovinskih snovi, običajno z uporabo toplote in ki imajo kristalne ali polkristalne strukture.

Posebnost te vrste materiala je, da lahko razprši visoke temperature, udarce in silo, zato je odlična sestavina za napredne tehnologije na letalskem, elektronskem in celo vojaškem področju.

Organske trdne snovi

So tiste trdne snovi, ki so sestavljene predvsem iz elementov ogljika in vodika, v svoji strukturi pa imajo lahko tudi molekule dušika, kisika, fosforja, žvepla ali halogena.

Te snovi se zelo razlikujejo, materiali pa segajo od naravnih in umetnih polimerov do parafinskega voska, ki izvira iz ogljikovodikov.

Kompozitni materiali

Gre za tiste relativno sodobne materiale, ki so jih razvili s spajanjem dveh ali več trdnih snovi, ki so ustvarili novo snov z značilnostmi vsake od njenih sestavnih delov in tako izkoristili njihove lastnosti za material, ki je boljši od izvirnikov. Primeri za to so armirani beton in kompozitni les.

Polprevodniki

Poimenovani so po svoji upornosti in električni prevodnosti, ki jih uvršča med kovinske vodnike in nekovinske induktorje. Pogosto se uporabljajo na področju sodobne elektronike in za kopičenje sončne energije.

Nanomateriali

So trdne snovi mikroskopskih dimenzij, kar pomeni, da imajo drugačne lastnosti kot njihova večja različica. Najdejo uporabo na specializiranih področjih znanosti in tehnologije, na primer na področju shranjevanja energije.

Biomateriali

So naravni in biološki materiali s kompleksnimi in edinstvenimi lastnostmi, ki se razlikujejo od vseh drugih trdnih snovi zaradi svojega izvora, ki so ga dali skozi milijone let evolucije. Sestavljeni so iz različnih organskih elementov in jih je mogoče oblikovati in reformirati glede na notranje lastnosti, ki jih imajo.

Tekočina

Tekočina se imenuje snov, ki je v skoraj nestisljivem stanju, ki zaseda prostornino posode, v kateri se nahaja.

Za razliko od trdnih snovi tekočine prosto tečejo na površini, kjer so, vendar se ne širijo volumetrično kot plini; zaradi tega ohranjajo praktično konstantno gostoto. Imajo tudi zmožnost vlaženja ali vlaženja površin, ki se jih dotikajo zaradi površinske napetosti.

Tekočine urejajo lastnost, znana kot viskoznost, ki meri njihovo odpornost na deformacijo s striženjem ali premikanjem.

Glede na njihovo obnašanje glede viskoznosti in deformacije lahko tekočine razvrstimo v newtonske in ne-newtonske tekočine, čeprav o tem ne bomo podrobneje govorili v tem članku.

Pomembno je opozoriti, da obstajata le dva elementa, ki se nahajata v takšnem agregacijskem stanju v normalnih pogojih: brom in živo srebro, cezij, galij, francij in rubidij pa lahko tudi v primernih pogojih zlahka dosežejo tekoče stanje.

S postopkom strjevanja se lahko spremenijo v trdno stanje, prekuhavanje pa jih lahko spremenijo v pline.

Vrste tekočin

Tekočine so glede na njihovo strukturo razdeljene na pet vrst:

Topila

Topila predstavljajo vse tiste običajne in občasne tekočine, ki imajo v svoji strukturi samo eno vrsto molekul, topila so tiste snovi, ki služijo za raztapljanje trdnih snovi in ​​drugih tekočin znotraj, za tvorbo novih vrst tekočine.

Rešitve

To so te tekočine v obliki homogene zmesi, ki so nastale s spajanjem topljenca in topila, topljen je lahko trdna ali drugačna tekočina.

Emulzije

Predstavljamo jih kot tiste tekočine, ki so nastale z mešanjem dveh tipično negibljivih tekočin. Opazimo jih kot tekočino, suspendirano znotraj druge v obliki kroglic, in jih najdemo v obliki W / O (voda v olju) ali O / W (olje v vodi), odvisno od njihove strukture.

Suspenzije

Suspenzije so tiste tekočine, v katerih so trdni delci, suspendirani v topilu. Lahko se oblikujejo v naravi, najpogosteje pa jih opazimo na farmacevtskem področju.

Aerosolna razpršila

Nastanejo, ko pride plin skozi tekočino, prvi pa se razprši v drugem. Te snovi so v naravi tekoče s plinastimi molekulami in se lahko z zvišanjem temperature ločijo.

Plin

Plin se šteje za tisto stanje stisljivih snovi, v katerem se molekule občutno ločijo in razpršijo in se razširijo, tako da zasedejo prostornino posode, v kateri so.

Prav tako obstaja več elementov, ki se v plinastem stanju nahajajo naravno in se lahko združijo z drugimi snovmi, da tvorijo plinaste zmesi.

Plini se lahko s kondenzacijo pretvorijo neposredno v tekočine, v trdne snovi pa z redkim postopkom nalaganja. Poleg tega jih je mogoče segreti na zelo visoke temperature ali preiti skozi močno elektromagnetno polje, da jih ionizirajo in jih pretvorijo v plazmo.

Glede na njihovo zapleteno naravo in nestabilnost, odvisno od okoljskih razmer, se lahko lastnosti plinov razlikujejo glede na tlak in temperaturo, v kateri se nahajajo, zato včasih delate s plini ob predpostavki, da so "idealni".

Vrste plinov

Obstajajo tri vrste plinov glede na njihovo strukturo in izvor, ki so opisane spodaj:

Elementarni natur

Opredeljeni so kot vsi tisti elementi, ki jih v naravi in ​​v normalnih pogojih najdemo v plinastem stanju in jih opazujemo tako na planetu Zemlji kot tudi na drugih planetih.

V tem primeru lahko kot klor navedemo kisik, vodik, dušik in žlahtne pline, poleg klora in fluora.

Naravne spojine

Gre za pline, ki jih v naravi tvorijo biološki procesi in so sestavljeni iz dveh ali več elementov. Običajno jih sestavljajo vodik, kisik in dušik, čeprav se lahko v zelo redkih primerih tvorijo tudi z žlahtnimi plini.

Umetno

To so tisti plini, ki jih ustvari človek iz naravnih spojin, narejenih za zadovoljevanje potreb človeka. Določeni umetni plini, kot so klorofluoroogljikovodiki, sredstva za anestezijo in sterilansi, so lahko bolj strupeni ali onesnažujejo, kot je veljalo prej, zato obstajajo predpisi, ki omejujejo njihovo množično uporabo.

Plazma

To stanje združevanja snovi je bilo prvič opisano v dvajsetih letih prejšnjega stoletja, značilno pa je, da na zemeljskem površju ni obstoja.

Pojavi se šele, ko je nevtralni plin podvržen dokaj močnemu elektromagnetnemu polju, ki tvori razred ioniziranega plina, ki je visoko prevoden na električno energijo in je tudi dovolj drugačen od drugih obstoječih agregacijskih stanj, da si lahko zasluži svojo lastno razvrstitev kot stanje. .

Snov v tem stanju je mogoče deionizirati, da spet postane plin, vendar gre za zapleten postopek, ki zahteva ekstremne razmere.

Predpostavlja se, da plazma predstavlja najbolj obilno stanje snovi v vesolju; Ti argumenti temeljijo na obstoju ti temne snovi, ki so jo predlagali kvantni fiziki za razlago gravitacijskih pojavov v vesolju.

Vrste plazme

Obstajajo tri vrste plazme, ki jih razvrščamo le po svojem izvoru; To se dogaja celo v isti klasifikaciji, saj se plazme med seboj zelo razlikujejo in poznavanje enega ni dovolj, da bi jih poznali.

Umetno

Je umetna plazma, kakršna je v zaslonih, fluorescenčnih sijalkah in neonskih znakih ter v raketnih pogonskih gorivih.

Zemljišče

To je plazma, ki jo na tak ali drugačen način tvori Zemlja, zato je jasno, da se pojavlja predvsem v atmosferi ali drugih podobnih okoljih in da se ne pojavlja na površini. Vključuje strele, polarni veter, ionosfero in magnetosfero.

Vesolje

To je tista plazma, ki jo opazimo v vesolju in tvori strukture različnih velikosti, ki segajo od nekaj metrov do ogromnih podaljškov svetlobnih let.

To plazmo opazimo pri zvezdah (vključno z našim Soncem), v sončnem vetru, medzvezdju in medgalaktičnem mediju, poleg medzvezdnih meglic.

Kondenzat Bose-Einstein

Kondenzat Bose-Einstein je relativno nov koncept. Izvira iz leta 1924, ko sta fizika Albert Einstein in Satyendra Nath Bose na splošno napovedala njegov obstoj.

To stanje snovi opisuje kot razredčen plin bozonov - elementarnih ali kompozitnih delcev, ki so povezani z energijskimi nosilci -, ki so bili ohlajeni na temperature, ki so zelo blizu absolutne ničle (-273,15 K).

V teh pogojih komponentni bozoni kondenzata preidejo v svoje minimalno kvantno stanje, zaradi česar predstavljajo lastnosti edinstvenih in posebnih mikroskopskih pojavov, ki jih ločujejo od običajnih plinov.

Molekule kondenzata BE kažejo lastnosti superprevodnosti; to pomeni, da ni električnega upora. Pokažejo lahko tudi značilnosti presežne tekočine, zaradi česar ima snov ničelno viskoznost, zato lahko teče brez izgube kinetične energije zaradi trenja.

Zaradi nestabilnosti in kratkega obstoja snovi v tem stanju še vedno preučujemo možne uporabe teh vrst spojin.

Zato poleg tega, da so jo uporabili v študijah, ki so poskušale upočasniti svetlobno hitrost, za to vrsto snovi ni bilo veliko aplikacij. Vendar obstajajo znaki, da lahko človeštvu pomaga pri številnih prihodnjih vlogah.

Reference

1. BBC. (sf). Stanje materije. Pridobljeno z bbc.com
2. Učenje, L. (sf). Razvrstitev snovi. Vzpostavljeno s tečajev.lumenlearning.com
3. LiveScience. (sf). Stanje materije. Vzpostavljeno z lifecience.com
4. Univerza, P. (sf). Stanje materije. Pridobljeno s chem.purdue.edu
5. Wikipedija. (sf). Stanje zadeve. Pridobljeno z en.wikipedia.org