5 STANÓW SKUPIENIA MATERII - CHEMIA - 2026

Te stany skupienia materii są związane z faktem, że może występować w różnych stanach, w zależności od gęstości wykazywanej przez cząsteczki, które ją tworzą. Fizyka to nauka odpowiedzialna za badanie natury i właściwości materii i energii we wszechświecie.

Pojęcie materii definiuje się jako wszystko, co tworzy wszechświat (atomy, cząsteczki i jony), co tworzy wszystkie istniejące struktury fizyczne. Tradycyjne badania naukowe uważały, że stany skupienia materii są kompletne, jak te reprezentowane przez trzy znane: stałe, ciekłe lub gazowe.

Jednak są jeszcze dwie fazy, które zostały określone niedawno, co pozwala na ich klasyfikację jako takie i dodanie do trzech pierwotnych stanów (tak zwanej plazmy i kondensatu Bosego-Einsteina).

Reprezentują one formy materii rzadziej niż tradycyjne, ale które w odpowiednich warunkach wykazują swoiste właściwości i są na tyle wyjątkowe, że można je zaklasyfikować jako stany skupienia.

Stany skupienia materii

Solidny

Metale są solidne

Mówiąc o materii w stanie stałym, można ją zdefiniować jako taką, w której cząsteczki, które ją tworzą, są zjednoczone w zwarty sposób, pozostawiając bardzo małą przestrzeń między nimi i nadając sztywny charakter swojej strukturze.

Zatem materiały w tym stanie skupienia nie płyną swobodnie (jak ciecze) ani nie rozszerzają się objętościowo (jak gazy) i dla celów różnych zastosowań są uważane za substancje nieściśliwe.

Ponadto mogą mieć struktury krystaliczne, które są zorganizowane w sposób uporządkowany i regularny lub w sposób nieuporządkowany i nieregularny, np. Struktury amorficzne.

W tym sensie ciała stałe niekoniecznie są jednorodne w swojej strukturze, ponieważ są w stanie znaleźć te, które są chemicznie heterogeniczne. Posiadają zdolność przechodzenia bezpośrednio w stan ciekły w procesie stapiania, jak również przechodzenia w stan gazowy metodą sublimacji.

Rodzaje ciał stałych

Materiały stałe dzielą się na szereg klasyfikacji:

Metale: to mocne i gęste ciała stałe, które są również zazwyczaj doskonałymi przewodnikami elektryczności (ze względu na ich wolne elektrony) i ciepła (ze względu na ich przewodnictwo cieplne). Stanowią znaczną część układu okresowego pierwiastków i można je łączyć z innym metalem lub niemetalem, tworząc stopy. W zależności od danego metalu można je znaleźć w sposób naturalny lub wytworzyć sztucznie.

Minerały

Są to ciała stałe, które powstają naturalnie w wyniku procesów geologicznych zachodzących pod wysokim ciśnieniem.

Minerały są skatalogowane w taki sposób, że mają strukturę krystaliczną o jednolitych właściwościach, a ich rodzaj jest bardzo zróżnicowany w zależności od omawianego materiału i jego pochodzenia. Ten rodzaj ciała stałego bardzo często występuje na całej planecie Ziemi.

Ceramika

Są to ciała stałe, które powstają z substancji nieorganicznych i niemetalicznych, zwykle przez zastosowanie ciepła, i które mają strukturę krystaliczną lub półkrystaliczną.

Specjalnością tego typu materiału jest rozpraszanie wysokich temperatur, uderzeń i siły, co czyni go doskonałym komponentem do zaawansowanych technologii w dziedzinie lotnictwa, elektroniki, a nawet wojska.

Organiczne ciała stałe

Są to ciała stałe, które składają się głównie z pierwiastków węgla i wodoru, a także mogą mieć w swojej strukturze cząsteczki azotu, tlenu, fosforu, siarki lub halogenu.

Substancje te są bardzo zróżnicowane i obejmują materiały od naturalnych i sztucznych polimerów po wosk parafinowy pochodzący z węglowodorów.

Materiały kompozytowe

Są to stosunkowo nowoczesne materiały, które zostały opracowane przez połączenie dwóch lub więcej ciał stałych, tworząc nową substancję o charakterystyce każdego z jej składników, wykorzystując w ten sposób ich właściwości do materiału przewyższającego oryginały. Przykładami są żelbet i drewno kompozytowe.

Półprzewodniki

Zostały nazwane ze względu na ich rezystywność i przewodność elektryczną, co umieszcza je między metalowymi przewodnikami i niemetalicznymi cewkami. Są często wykorzystywane w dziedzinie nowoczesnej elektroniki oraz do gromadzenia energii słonecznej.

Nanomateriały

Są to bryły o mikroskopijnych wymiarach, co oznacza, że ​​mają inne właściwości niż ich większa wersja. Znajdują zastosowanie w wyspecjalizowanych dziedzinach nauki i techniki, np. W dziedzinie magazynowania energii.

Biomateriały

Są to naturalne i biologiczne materiały o złożonych i unikalnych cechach, różniących się od wszystkich innych ciał stałych ze względu na ich pochodzenie, które wynikało z milionów lat ewolucji. Składają się z różnych elementów organicznych i mogą być formowane i przekształcane zgodnie z ich wewnętrznymi cechami.

Ciekły

Ciecz nazywana jest materią, która jest w stanie prawie nieściśliwym, która zajmuje objętość pojemnika, w którym się znajduje.

W przeciwieństwie do ciał stałych, ciecze swobodnie przepływają po powierzchni, na której się znajdują, ale nie rozszerzają się objętościowo jak gazy; z tego powodu zachowują praktycznie stałą gęstość. Mają również zdolność zwilżania lub nawilżania powierzchni, których dotykają, ze względu na napięcie powierzchniowe.

Ciecze podlegają właściwości zwanej lepkością, która mierzy ich odporność na odkształcenia spowodowane ścinaniem lub ruchem.

Na podstawie ich zachowania pod względem lepkości i odkształcenia ciecze można podzielić na płyny niutonowskie i nienewtonowskie, chociaż nie zostanie to szczegółowo omówione w tym artykule.

Należy zauważyć, że są tylko dwa pierwiastki, które są w tym stanie agregacji w normalnych warunkach: brom i rtęć, a także cez, gal, frans i rubid mogą łatwo osiągnąć stan ciekły w odpowiednich warunkach.

Można je przekształcić w stan stały w procesie krzepnięcia, a także przekształcić w gazy przez gotowanie.

Rodzaje płynów

Zgodnie z ich strukturą płyny dzielą się na pięć typów:

Rozpuszczalniki

Reprezentując wszystkie te pospolite i niezwykłe ciecze, które mają tylko jeden typ cząsteczek w swojej strukturze, rozpuszczalniki to te substancje, które służą do rozpuszczania substancji stałych i innych cieczy w środku, tworząc nowe rodzaje cieczy.

Rozwiązania

Są to ciecze w postaci jednorodnej mieszaniny, które powstały w wyniku połączenia substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, substancja rozpuszczona może być ciałem stałym lub inną cieczą.

Emulsje

Są one przedstawiane jako te ciecze, które powstały przez zmieszanie dwóch zwykle niemieszających się cieczy. Występują jako ciecz zawieszona w innej w postaci kuleczek i występują w postaci W / O (woda w oleju) lub O / W (olej w wodzie), w zależności od ich budowy.

Zawieszenia

Zawiesiny to takie ciecze, w których w rozpuszczalniku znajdują się cząstki stałe. Mogą powstawać w naturze, ale najczęściej występują w branży farmaceutycznej.

Spraye w aerozolu

Powstają, gdy gaz przechodzi przez ciecz, a pierwsza jest rozpraszana w drugiej. Substancje te są z natury płynne z cząsteczkami gazowymi i mogą się rozdzielać wraz ze wzrostem temperatury.

Gaz

Za gaz uważa się taki stan materii ściśliwej, w którym cząsteczki są znacznie oddzielone i rozproszone oraz w którym rozszerzają się, aby zająć objętość pojemnika, w którym się znajdują.

Istnieje również kilka pierwiastków, które są naturalnie gazowe i mogą wiązać się z innymi substancjami, tworząc mieszaniny gazów.

Gazy można przekształcić bezpośrednio w ciecze w procesie kondensacji oraz w ciała stałe w rzadkim procesie osadzania. Dodatkowo mogą być podgrzewane do bardzo wysokich temperatur lub przepuszczane przez silne pole elektromagnetyczne w celu ich jonizacji, zamieniając je w plazmę.

Ze względu na ich skomplikowany charakter i niestabilność zależną od warunków środowiskowych, właściwości gazów mogą się zmieniać w zależności od ciśnienia i temperatury, w których się znajdują, dlatego czasami pracuje się z gazami, zakładając, że są „idealne”.

Rodzaje gazów

Istnieją trzy rodzaje gazów w zależności od ich budowy i pochodzenia, które opisano poniżej:

Naturalne żywioły

Definiuje się je jako wszystkie te pierwiastki, które występują w stanie gazowym w przyrodzie i w normalnych warunkach, obserwowane zarówno na Ziemi, jak i na innych planetach.

W tym przypadku jako przykłady można wymienić tlen, wodór, azot i gazy szlachetne, oprócz chloru i fluoru.

Związki naturalne

Są to gazy, które powstają w przyrodzie w wyniku procesów biologicznych i składają się z dwóch lub więcej pierwiastków. Zwykle składają się z wodoru, tlenu i azotu, chociaż w bardzo rzadkich przypadkach mogą być również tworzone z gazów szlachetnych.

Sztuczny

Są to gazy stworzone przez człowieka ze związków naturalnych, stworzone na potrzeby człowieka. Niektóre sztuczne gazy, takie jak chlorofluorowęglowodory, środki znieczulające i środki sterylizujące, mogą być bardziej toksyczne lub zanieczyszczające, niż wcześniej sądzono, dlatego istnieją przepisy ograniczające ich masowe stosowanie.

Osocze

Ten stan skupienia materii został po raz pierwszy opisany w latach dwudziestych XX wieku i charakteryzuje się tym, że nie występuje na powierzchni Ziemi.

Pojawia się tylko wtedy, gdy obojętny gaz jest poddany dość silnemu polu elektromagnetycznemu, tworząc klasę zjonizowanego gazu, który jest wysoce przewodzący elektryczność, a także wystarczająco różni się od innych istniejących stanów skupienia, aby zasługiwać na własną klasyfikację jako stan. .

Materia w tym stanie może zostać zdejonizowana, aby ponownie stać się gazem, ale jest to złożony proces, który wymaga ekstremalnych warunków.

Przypuszcza się, że plazma reprezentuje najbardziej obfity stan materii we wszechświecie; Argumenty te opierają się na istnieniu tak zwanej „ciemnej materii”, zaproponowanej przez fizyków kwantowych w celu wyjaśnienia zjawisk grawitacyjnych w przestrzeni.

Rodzaje plazmy

Istnieją trzy rodzaje osocza, które są klasyfikowane tylko według ich pochodzenia; Dzieje się tak nawet w ramach tej samej klasyfikacji, ponieważ plazmy bardzo się od siebie różnią i znajomość jednej nie wystarczy, aby poznać je wszystkie.

Sztuczny

Chodzi o plazmę wytworzoną przez człowieka, taką jak ta znajdująca się wewnątrz ekranów, lamp fluorescencyjnych i neonów oraz w paliwach rakietowych.

Wylądować

Jest to plazma, która jest w taki czy inny sposób formowana przez Ziemię, co daje jasno do zrozumienia, że ​​występuje ona głównie w atmosferze lub innych podobnych środowiskach i nie występuje na powierzchni. Obejmuje błyskawice, wiatr polarny, jonosferę i magnetosferę.

Przestrzeń

To ta plazma, którą obserwuje się w kosmosie, tworzy struktury o różnych rozmiarach, od kilku metrów do ogromnych wydłużeń lat świetlnych.

Plazma ta jest obserwowana w gwiazdach (w tym w naszym Słońcu), w wietrze słonecznym, ośrodku międzygwiazdowym i międzygalaktycznym, a także w mgławicach międzygwiazdowych.

Kondensat Bosego-Einsteina

Kondensat Bosego-Einsteina jest koncepcją stosunkowo nową. Ma swój początek w 1924 roku, kiedy fizycy Albert Einstein i Satyendra Nath Bose przewidzieli jego istnienie w sposób ogólny.

Ten stan skupienia określa się jako rozcieńczony gaz bozonów - cząstek elementarnych lub złożonych, które są związane z byciem nośnikami energii - które zostały schłodzone do temperatur bardzo bliskich zeru absolutnemu (-273,15 K).

W tych warunkach bozony składowe kondensatu przechodzą do swojego minimalnego stanu kwantowego, powodując, że wykazują właściwości unikalnych i szczególnych zjawisk mikroskopowych, które oddzielają je od normalnych gazów.

Cząsteczki kondensatu BE wykazują cechy nadprzewodnictwa; to znaczy, że nie ma oporu elektrycznego. Mogą również wykazywać cechy nadciekłości, co sprawia, że ​​substancja ma zerową lepkość, dzięki czemu może płynąć bez utraty energii kinetycznej na skutek tarcia.

Ze względu na niestabilność i krótkie istnienie materii w tym stanie, nadal bada się możliwe zastosowania tego typu związków.

Dlatego oprócz wykorzystania w badaniach, które próbowały spowolnić prędkość światła, nie udało się uzyskać wielu zastosowań dla tego typu substancji. Istnieją jednak przesłanki, że może pomóc ludzkości w wielu przyszłych rolach.

Bibliografia

1. BBC. (sf). Stany materii. Odzyskany z bbc.com
2. Nauka, L. (sf). Klasyfikacja materii. Pobrane z kursów.lumenlearning.com
3. LiveScience. (sf). Stany materii. Pobrane z livescience.com
4. Uniwersytet, P. (sf). Stany materii. Pobrane z chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (sf). Stan materii. Pobrane z en.wikipedia.org