PLASMATILLSTÅND: EGENSKAPER, TYPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2026

Den plasmatillstånd är en av de grundläggande sätt på vilka frågan kan aggregera och det är den mest dominerande i det observerbara universum. Plasma består av en varm, ljus och mycket joniserad gas, till en punkt där den får unika egenskaper som skiljer den från gasformigt tillstånd eller någon annan gas i synnerhet.

Vi ser plasma spridda i nattens himmel stjärnor. Eftersom det finns ett oändligt antal stjärnor i universum, liksom nebulosor och andra himmelska enheter, anses det vara det viktigaste tillståndet. På jorden betraktas det som det fjärde tillståndet, efter flytande, fast och gasformigt.

Plasmalampa

Solen är det närmaste exemplet där vi kan uppskatta egenskaperna hos plasma i en naturlig miljö på massiva vågar. Å andra sidan förekommer naturfenomen på jorden där ett momentant utseende av plasma utlöses, såsom eld och blixt i stormar.

Plasma är inte bara förknippad med höga temperaturer (miljoner kelvin-grader), utan också med stora elektriska potentialer, glödlampor och oändlig elektrisk ledningsförmåga.

Plasmaegenskaper

Plasman av stjärnor och nebulosor utgör praktiskt taget hela det observerbara universum. Källa: Pxhere.

Sammansättning

Materialet består av partiklar (molekyler, atomer, joner, celler etc.), som beroende på effektiviteten och krafterna som de tillsätts bildar ett fast, flytande eller gasformigt tillstånd.

Plasmapartiklar består av positivt laddade atomer, bättre kända som katjoner (+) och elektroner (-). I det plasmatiska tillståndet är det inte tal om molekyler.

Katjonerna och elektronerna vibrerar vid mycket höga frekvenser och visar ett kollektivt och inte individuellt beteende. De kan inte skilja sig eller röra sig utan att hela uppsättningen av partiklar störs.

Detta händer inte till exempel med gaser, där deras atomer eller molekyler, även om de kolliderar med varandra, har minimala, försumbara interaktioner.

Träning

Plasmatillståndet bildas huvudsakligen när en gas joniseras till följd av dess exponering för mycket höga temperaturer.

Låt oss börja med en isbit först. Detta är ett fast material. Om den värms, smälter isen till flytande vatten. Sedan, genom att värma upp till högre temperaturer, kommer vattnet att börja koka och fly från vätskan som ånga, som är en gas. Hittills har vi de tre mest kända materia.

Om vattenångan upphettas till en mycket högre temperatur kommer det under gynnsamma förhållanden en tid då deras bindningar kommer att bryta för att bilda fritt syre- och väteatomer. Då absorberar atomerna så mycket värme att deras elektroner börjar skjuta ut i omgivningen. Således har syre- och väte-katjoner bildats.

Dessa katjoner hamnar inslagna i ett moln av elektroner, tillagda av samhällets handling och elektrostatiska attraktioner. Det sägs sedan att en plasma har erhållits från vattnet.

I detta fall bildades plasma genom verkan av termisk energi. Men mycket energisk strålning (gammastrålar), liksom stora skillnader i elektriska potentialer, kan emellertid också förorsaka deras utseende.

Quasineutrality

Plasma har karakteristiken att vara kvasineutral (nästan neutral). Detta beror på att antalet elektroner som exciteras och frigörs från atomerna tenderar att vara lika med storleken på katjonernas positiva laddningar. Tänk till exempel på en gasformig kalciumatom som tappar en och två elektroner för att bilda katjonerna Ca ⁺ respektive Ca ²⁺ :

Ca (g) + Energi → Ca ⁺ (g) + e ^-

Ca ⁺ (g) + Energi → Ca ²⁺ (g) + e ^-

Att vara den globala processen:

Ca (g) + Energi → Ca ²⁺ (g) + 2e ^-

För varje Ca ²⁺ som bildas kommer det att finnas två fria elektroner. Om det finns tio Ca ²⁺ , kommer det att vara tjugo elektroner, och så vidare. Samma resonemang gäller för katjoner med högre laddningsstorlekar (Ca ³⁺ , Ca ⁵⁺ , Ca ⁷⁺ , etc.). Kalciumkatjoner och deras elektroner blir en del av en plasma i vakuum.

Fysikaliska egenskaper

Plasma verkar i allmänhet vara en varm, glödande, mycket elektriskt ledande flytande gas som svarar på eller är mottaglig för elektromagnetiska fält. På detta sätt kan plasma kontrolleras eller låses upp genom att manipulera ett magnetfält.

Typer av plasma

Delvis joniserad

En delvis joniserad plasma är en där atomerna inte har tappat alla sina elektroner, och det kan till och med finnas neutrala atomer. I exemplet med kalcium kan det vara en blandning av Ca2 ⁺ -kationer, Ca- atomer och elektroner. Denna typ av plasma kallas också kall plasma.

Å andra sidan kan plasmas innehålla behållare eller isoleringsmedel som förhindrar diffusion av värme till omgivningen.

Joniserad helt

En helt joniserad plasma är en där dess atomer är "nakna", eftersom de har tappat alla sina elektroner. Därför har dess katjoner stora magneter av positiv laddning.

När det gäller kalcium skulle denna plasma bestå av Ca ²⁰⁺ katjoner (kalciumkärnor) och många högenergi-elektroner. Denna typ av plasma kallas också het plasma.

Exempel på plasma

Plasmalampor och neonljus

Plasmalampor ger en säker och nära bild av hur detta ämnesläge fungerar. Källa: Pxhere.

Plasmalampor är artefakter som pryder alla sovrum med spöklika ljus. Men det finns andra föremål där vi kan bevittna plasmatillståndet: i de berömda neonljusen, vars ädla gasinnehåll upphetsas av passagen av en elektrisk ström vid låga tryck.

Stråle

Strålarna som faller från molnen är en kort och plötslig manifestation av den markbundna plasma.

Solstormar

Vissa "plasmapartiklar" bildas i jonosfären på vår planet genom det ständiga bombardemanget av solstrålning. I solens flänsar eller piskor ser vi enorma mängder plasma.

norrsken

Ett annat fenomen relaterat till plasma observeras vid jordens poler: norrskenet. Denna eld med isiga färger påminner oss om att samma lågor i våra kök är ett annat rutinmässigt exempel på plasma.

Elektroniska enheter

Plasma ingår också, i mindre proportioner, av elektroniska apparater som tv-apparater och bildskärmar.

Svetsning och science fiction

Exempel på plasma ses också i svetsprocesser, i laserstrålar, i kärnkraftsexplosioner, i Star Wars-lampor; och generellt sett i alla vapen som liknar en destruktiv energikanon.

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Plasma Science and Fusion Center. (2020). Vad är plasma? Återställd från: psfc.mit.edu
3. Nationellt centrum för atmosfärisk forskning. (2020). Plasma. Återställd från: scied.ucar.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februari 2020). Vad används plasma och vad är det gjord av? Återställd från: thoughtco.com
5. Wikipedia. (2020). Plasma (fysik). Återställd från: en.wikipedia.org