AZ ANYAG AGGREGÁCIÓJÁNAK 5 ÁLLAPOTA - KÉMIA - 2025

Az anyag aggregálódásának állapotai ahhoz a tényhez kapcsolódnak, hogy létezik különböző állapotokban, attól függően, hogy milyen sűrűséget mutatnak az azt alkotó molekulák. A fizika tudománya felelős az anyag és az energia természetének és tulajdonságainak az univerzumban történő vizsgálatáért.

Az anyag fogalmát úgy definiálják, mint mindent, amely alkotja az univerzumot (atomok, molekulák és ionok), amely az összes létező fizikai struktúrát képezi. A hagyományos tudományos kutatások az anyag aggregálódási állapotát teljesnek tekintik, mint a három ismert állapotban: szilárd, folyékony vagy gáznemű.

Ugyanakkor két újabb fázist határoztak meg a közelmúltban, amelyek lehetővé teszik azok besorolását és hozzáadását a három eredeti állapothoz (az úgynevezett plazma és a Bose-Einstein kondenzátum).

Ezek az anyag olyan formáit képviselik, mint a hagyományos formák, de amelyek megfelelő körülmények között belső tulajdonságokkal rendelkeznek és elég egyediek ahhoz, hogy az aggregációs állapotokba sorolhatók.

Az anyagösszetétel állapota

Szilárd

A fémek szilárdak

Ha szilárd anyagból beszélünk, akkor az határozható meg, amelyben az alkotó molekulák kompakt módon egyesülnek, nagyon kevés helyet hagyva közöttük, és szerkezetének merev karakterét biztosítva.

Tehát az ilyen aggregációs állapotban lévő anyagok nem folynak szabadon (mint a folyadékok) vagy térfogatilag terjednek (mint például a gázok), és különféle alkalmazási célokra összenyomhatatlan anyagoknak tekinthetők.

Ezenkívül kristályszerkezetük is lehet, amelyek rendezett és szabályos módon, rendezetlenül és rendellenesen vannak elrendezve, például amorf szerkezetek.

Ebben az értelemben a szilárd anyagok szerkezetükben nem feltétlenül homogének, és képesek megtalálni azokat, amelyek kémiailag heterogének. Képesek közvetlenül a folyékony állapotba jutni a fúziós folyamat során, valamint szublimálással a gáznemű állapotba.

A szilárd anyagok típusai

A szilárd anyagokat számos osztályba sorolják:

Fémek: azok az erős és sűrű szilárd anyagok, amelyek szintén kiváló villamos vezetők (a szabad elektronok miatt) és a hő (hővezető képességük miatt). Ezek alkotják az elemek periodikus táblázatainak nagy részét, és összekapcsolhatók más fémmel vagy nem fémből, hogy ötvözeteket képezzenek. A kérdéses fémetől függően természetesen megtalálhatók vagy mesterségesen előállíthatók.

Ásványok

Ezek azok a szilárd anyagok, amelyek természetesen képződnek magas nyomáson zajló geológiai folyamatok során.

Az ásványi anyagokat egységes tulajdonságokkal rendelkező kristályszerkezetük szerint katalogizálják, és típusukban óriási mértékben különböznek a tárgyalt anyagtól és eredetétől függően. Ez a fajta szilárd anyag nagyon gyakran megtalálható az egész Föld bolygón.

Kerámia

Szilárd anyagok, amelyeket szervetlen és nemfémes anyagokból képeznek, jellemzően hő alkalmazásával, és amelyek kristályos vagy félig kristályos szerkezetűek.

Az ilyen típusú anyagok különlegessége, hogy eloszlathatják a magas hőmérsékleteket, az ütéseket és az erőt, ezáltal kiváló alkotóeleme a fejlett technológiáknak a repüléstechnikában, az elektronikus és akár a katonai területeken is.

Szerves szilárd anyagok

Ezek azok a szilárd anyagok, amelyek főleg szén és hidrogén elemekből állnak, és szerkezetükben nitrogén, oxigén, foszfor, kén vagy halogén is lehet.

Ezek az anyagok óriási mértékben különböznek egymástól, a természetes és a mesterséges polimerektől kezdve a szénhidrogénekből származó paraffinviaszig.

Kompozit anyagok

Ezek azok a viszonylag modern anyagok, amelyeket két vagy több szilárd anyag összekapcsolásával fejlesztettek ki, és így új anyagot hoznak létre, amelynek minden egyes alkotóeleme jellemzői vannak, így kihasználva tulajdonságaikat, ha az eredetiknél jobb az anyag. Ezekre példa a vasbeton és a kompozit fa.

félvezetők

Ellenőrzőképességük és az elektromos vezetőképességük alapján nevezték el őket, ami a fémvezetők és a nem fémvezetők közé helyezi őket. Gyakran használják a modern elektronika területén és a napenergia felhalmozására.

A nanoanyagok

Mikroszkopikus méretű szilárd anyagok, ami azt jelenti, hogy eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a nagyobb változatuk. Alkalmazásokat találnak a tudomány és a technológia speciális területein, például az energiatárolás területén.

Biomaterials

Természetes és biológiai anyagok komplex és egyedi tulajdonságokkal, különböznek az összes többi szilárd anyagtól, származásuk miatt, a több millió éves evolúció során. Különböző szerves elemekből állnak, és alakíthatók és megreformálhatók a rendelkezésükre álló belső tulajdonságok alapján.

Folyékony

A folyadékot szinte összenyomhatatlan állapotú anyagnak nevezzük, amely elfoglalja annak a tartálynak a térfogatát, amelyben található.

A szilárd anyagokkal ellentétben a folyadékok szabadon folynak azon a felületen, ahol vannak, de térfogatukban nem terjednek ki, mint a gázok; ezért fenntartják gyakorlatilag állandó sűrűségüket. Arra is képesek nedvesíteni vagy megnedvesíteni azokat a felületeket, amelyekkel a felületi feszültség miatt érintkeznek.

A folyadékokat egy viszkozitásnak nevezett tulajdonság szabályozza, amely méri ellenállásukat deformációval szemben nyírással vagy mozgással.

Viszkozitásukkal és deformációikkal kapcsolatos viselkedésük alapján a folyadékokat newtoni és nem newtoni folyadékokba lehet besorolni, bár ezt a cikkben nem tárgyaljuk részletesebben.

Fontos megjegyezni, hogy csak két elem van ebben az aggregációs állapotban normál körülmények között: a bróm és a higany, valamint a cézium, gallium, francium és rubidium megfelelő körülmények között is könnyen folyékony állapotba kerül.

Szilárdulás útján szilárd anyaggá alakíthatók, valamint forrás útján gázokká alakulhatnak.

Folyadékok típusai

Szerkezetük szerint a folyadékokat öt típusra osztják:

oldószerek

Az összes szokásos és nem ritka folyadékot, amelyek szerkezetében csak egy típusú molekula képvisel, az oldószerek azok az anyagok, amelyek a szilárd anyagok és más folyadékok feloldására szolgálnak, és új típusú folyadékokat képeznek.

megoldások

Ezek azok a folyadékok homogén keverék formájában, amelyeket oldott anyag és oldószer összekapcsolásával állítottak elő, az oldott anyag lehet szilárd vagy más folyadék.

emulziók

Ezek olyan folyadékok, amelyeket két tipikusan nem elegyedő folyadék keverésével állítottak elő. Folyékonynak tekintik őket, amelyek szuszpendálva vannak egy másikban, gömbök formájában, és felépítésüktől függően megtalálhatók W / O (víz az olajban) vagy O / W (olaj a vízben) formában.

felfüggesztések

A szuszpenziók azok a folyadékok, amelyekben szilárd részecskék vannak oldva oldószerben. A természetben képződhetnek, de leggyakrabban a gyógyszeriparban fordulnak elő.

Aeroszol spray-k

Ezek akkor képződnek, amikor egy gázt átjutnak egy folyadékon, és az első diszpergálódik a másodikban. Ezek az anyagok folyékony jellegűek, gáznemű molekulákkal, és a hőmérséklet emelkedésével szétválhatnak.

Gáz

A gázt úgy kell tekinteni, hogy az összenyomható anyag olyan állapotban legyen, amelyben a molekulák jelentősen el vannak választva és diszpergálódnak, és ahol kiszélesednek, és elfoglalják a tartály térfogatát, amelyben vannak.

Számos olyan elem található, amelyek a gáznemű állapotban természetesen megtalálhatók és összekapcsolódhatnak más anyagokkal gáznemű keverékeket képezve.

A gázokat kondenzáció útján közvetlenül folyadékká lehet alakítani, és a ritka lerakódás során szilárd anyaggá lehet alakítani. Ezenkívül nagyon magas hőmérsékleten hevíthetők vagy erős elektromágneses mezőn vezethetők át, hogy ionizálják őket, és plazmá alakuljanak.

Tekintettel a bonyolult természetükre és a környezeti körülményektől függő instabilitásra, a gázok tulajdonságai változhatnak attól függően, hogy milyen nyomástól és hőmérséklettől származnak, tehát néha a gázokkal dolgoznak azzal a feltételezéssel, hogy "ideálisak".

A gázok típusai

Három típusú gáz létezik szerkezetük és származásuk szerint, amelyeket alább ismertetünk:

Elemi természetes anyagok

Meghatározzák azokat az összes elemet, amelyek a természetben és normál körülmények között gáznemű állapotban vannak, és amelyeket a Földön és más bolygókon is megfigyelnek.

Ebben az esetben az oxigén, a hidrogén, a nitrogén és a nemesgázok, a klór és a fluor mellett, példaként említhetők.

Természetes vegyületek

Gázok, amelyeket a természetben biológiai folyamatok képeznek, és két vagy több elemből állnak. Általában hidrogénből, oxigénből és nitrogénből áll, bár nagyon ritka esetekben nemesgázokkal is képezhetők.

Mesterséges

Ezek azok a gázok, amelyeket az ember a természetes vegyületekből hoz létre, és amelyek az ember igényeinek kielégítésére készültek. Bizonyos mesterséges gázok, mint például a klór-fluorozott szénhidrogének, az érzéstelenítők és a sterilizáló szerek mérgezőbbek vagy szennyezőbbek lehetnek, mint azt korábban gondoltuk, tehát vannak előírások ezek tömeges felhasználásának korlátozására.

Vérplazma

Az anyag aggregálódásának ezt az állapotát az 1920-as években mutatták be először, és azt jellemzi, hogy nem létezik a föld felszínén.

Ez csak akkor jelenik meg, ha egy semleges gázt meglehetősen erős elektromágneses mezőnek vetik alá, amely ionizált gáz osztályát képezi, amely nagymértékben vezető az elektromosság számára, és amely szintén kellően különbözik a többi létező aggregációs állapottól ahhoz, hogy az államaként való besorolását megérdemelje..

Ebben az állapotban az anyag ionmentesíthető, hogy ismét gázzá váljon, de ez egy komplex folyamat, amely extrém körülményeket igényel.

Feltételezzük, hogy a plazma az univerzumban a legszélesebb anyagállapotot képviseli; Ezek az érvek az úgynevezett „sötét anyag” létezésén alapulnak, amelyet a kvantumfizikusok javasoltak, hogy megmagyarázzák a gravitációs jelenségeket az űrben.

A plazma típusai

Háromféle plazma létezik, amelyeket csak eredetük szerint osztályoznak; Ez még ugyanazon osztályozáson belül történik, mivel a plazmák nagyon különböznek egymástól, és az egyik ismerete nem elég ahhoz, hogy mindet megismerjék.

Mesterséges

Ez az az ember által létrehozott plazma, mint például a képernyők, fénycsövek és neonjelek, valamint a rakétahajtóanyagok belsejében található plazma.

Föld

Ez a plazma, amelyet a Föld valamilyen módon alakít ki, egyértelművé téve, hogy elsősorban a légkörben vagy más hasonló környezetben fordul elő, és hogy a felszínen nem fordul elő. Ide tartozik a villámlás, a sarki szél, az ionoszféra és a magnetoszféra.

Tér

Az a plazma, amelyet megfigyelnek az űrben, különböző méretű struktúrákat képezve, néhány métertől kezdve a fényévek óriási kiterjedéséig.

Ezt a plazmát csillagokban (beleértve a Napunkat is), a napszélben, a csillagközi és a galaktikus közegben, a csillagközi ködökön kívül megfigyeljük.

Bose-Einstein kondenzátum

A Bose-Einstein kondenzátum viszonylag új koncepció. 1924-ben származik, amikor Albert Einstein és Satyendra Nath Bose fizikusok általános módon megjósolták annak létezését.

Ezt az anyagállapotot a boszonok hígított gázaként írják le - elemi vagy összetett részecskék, amelyek energiát hordoznak -, amelyeket az abszolút nulla (-273,15 K) hőmérsékletre hűttek.

Ilyen körülmények között a kondenzátum komponens-boszonjai minimális kvantumállapotba kerülnek, és ezáltal olyan egyedi és sajátos mikroszkopikus jelenségek tulajdonságait mutatják be, amelyek elválasztják őket a normál gázoktól.

A BE kondenzátum molekulái megmutatják a szupravezető képességeket; vagyis nincs elektromos ellenállás. Szuperfolyékonysági jellemzőket is mutathatnak, amelyek miatt az anyag viszkozitása nulla, tehát a súrlódás következtében fellépő kinetikus energia vesztesége nélkül folyhat.

Az anyag instabilitása és rövid ideje miatt ebben az állapotban az ilyen típusú vegyületek lehetséges felhasználását még tanulmányozzák.

Ez az oka annak, hogy a fénysebességet lecsökkentő vizsgálatokban nemcsak alkalmazták ezt a típusú anyagot. Vannak azonban jelek arra, hogy ez számos jövőbeni szerepet segíthet az emberiség számára.

Irodalom

1. BBC. (Sf). Anyagállamok. Visszakeresve a bbc.com webhelyről
2. Learning, L. (sf). Az anyag osztályozása. A (z)ours.lumenlearning.com webhelyről származik
3. LiveScience-nek. (Sf). Anyagállamok. Visszakeresve a livescience.com webhelyről
4. University, P. (sf). Anyagállamok. A (z) chem.purdue.edu oldalból származik
5. Wikipedia. (Sf). Halmazállapot. Vissza a (z) en.wikipedia.org oldalról