DE FEM TILLSTÅNDEN OM AGGREGERING AV MATERIA - KEMI - 2025

De aggregationstillstånd av materia är kopplade till det faktum att det kan föreligga i olika tillstånd, beroende på densiteten som uppvisas av de molekyler som den består av. Fysikvetenskapen är en som ansvarar för att studera naturen och egenskaperna hos materien och energin i universum.

Materibegreppet definieras som allt som utgör universum (atomer, molekyler och joner), som bildar alla befintliga fysiska strukturer. Traditionella vetenskapliga undersökningar betraktade aggregeringstillståndet för material som de som representerades i de tre kända: fast, flytande eller gasformig.

Det finns dock ytterligare två faser som har bestämts nyligen, vilket gör att de kan klassificeras som sådana och läggas till de tre ursprungliga tillstånden (det så kallade plasma och Bose-Einstein-kondensatet).

Dessa representerar materier som är sällsyntare än traditionella, men som under de rätta förhållandena visar inre egenskaper och är unika nog för att klassificeras som tillstånd av aggregering.

Sammanfattningstat

Fast

Metaller är solida

När man talar om materien i ett fast tillstånd kan det definieras som det där molekylerna som komponerar det förenas på ett kompakt sätt, vilket tillåter mycket lite utrymme mellan dem och ger en styv karaktär till sin struktur.

Sålunda flyter material i detta tillstånd av aggregering inte fritt (som vätskor) eller expanderar volymetriskt (som gaser) och för olika tillämpningar anses de vara okomprimerbara ämnen.

Dessutom kan de ha kristallina strukturer, som är organiserade på ett ordnat och regelbundet sätt eller på ett oordningligt och oregelbundet sätt, såsom amorfa strukturer.

I detta avseende är de fasta materialen inte nödvändigtvis homogena i sin struktur och kan hitta de som är kemiskt heterogena. De har förmågan att gå direkt till det flytande tillståndet i en fusionsprocess, liksom att gå till det gasformiga tillståndet genom sublimering.

Typer av fasta ämnen

Fasta material delas in i ett antal klassificeringar:

Metaller: är de starka och täta fasta partiklar som vanligtvis också är utmärkta ledare av elektricitet (på grund av deras fria elektroner) och värme (på grund av deras termiska konduktivitet). De utgör mycket av det periodiska elementet och kan förenas med en annan metall eller icke-metall för att bilda legeringar. Beroende på metallen i fråga, kan de hittas naturligt eller produceras konstgjord.

mineraler

Det är de fasta ämnena som bildas naturligt genom geologiska processer som uppstår vid högt tryck.

Mineraler katalogiseras på ett sådant sätt av deras kristallstruktur med enhetliga egenskaper, och de varierar enormt beroende på materialet som diskuteras och dess ursprung. Denna typ av fast material finns mycket vanligt över hela jorden.

Keramik

De är fasta ämnen som skapas av oorganiska och icke-metalliska ämnen, vanligtvis genom applicering av värme, och som har kristallina eller halvkristallina strukturer.

Specialiteten för denna typ av material är att det kan sprida höga temperaturer, stötar och kraft, vilket gör det till en utmärkt komponent för avancerad teknik inom flyg-, elektroniska och till och med militära områden.

Organiska fasta ämnen

Det är de fasta ämnena som huvudsakligen består av elementen kol och väte och kan också ha kväve, syre, fosfor, svavel eller halogenmolekyler i sin struktur.

Dessa ämnen varierar enormt, med material som sträcker sig från naturliga och konstgjorda polymerer till paraffinvax som härrör från kolväten.

Kompositmaterial

Det är de relativt moderna materialen som har utvecklats genom att sammanfoga två eller flera fasta ämnen och skapa ett nytt ämne med egenskaper för var och en av dess komponenter, och därmed dra fördel av deras egenskaper för ett material som är överlägset originalet. Exempel på dessa är armerad betong och sammansatt trä.

halvledare

De kallas för deras resistivitet och elektriska ledningsförmåga, som placerar dem mellan metallledare och icke-metalliska induktorer. De används ofta inom modern elektronik och för att samla solenergi.

Nanomaterial

De är fasta ämnen med mikroskopiska dimensioner, vilket innebär att de har olika egenskaper än deras större version. De hittar tillämpningar inom specialiserade vetenskaps- och teknikområden, till exempel inom energilagring.

Biomaterials

Det är naturliga och biologiska material med komplexa och unika egenskaper som skiljer sig från alla andra fasta ämnen på grund av deras ursprung som ges genom miljoner år av utveckling. De består av olika organiska element och kan formas och reformeras enligt de inre egenskaperna de har.

Flytande

Vätska kallas en fråga som är i nästan inkomprimerbart tillstånd, som upptar volymen på behållaren i vilken den befinner sig.

Till skillnad från fasta ämnen flyter vätskor fritt på ytan där de är, men de expanderar inte volymmässigt som gaser; av detta skäl upprätthåller de en praktiskt taget konstant densitet. De har också förmågan att väta eller fukta ytorna de berör på grund av ytspänning.

Vätskor styrs av en egenskap som kallas viskositet, som mäter deras motstånd mot deformation genom skjuvning eller rörelse.

Baserat på deras beteende med avseende på viskositet och deformation kan vätskor klassificeras i Newtonska och icke-Newtonian vätskor, även om detta inte kommer att diskuteras i detalj i den här artikeln.

Det är viktigt att notera att det bara finns två element som är i detta tillstånd av aggregering under normala förhållanden: brom och kvicksilver, och cesium, gallium, francium och rubidium kan också lätt nå ett flytande tillstånd under adekvata förhållanden.

De kan förvandlas till ett fast tillstånd genom en stelningsprocess, samt omvandlas till gaser genom kokning.

Typer av vätskor

Enligt deras struktur är vätskor uppdelade i fem typer:

lösningsmedel

Lösningsmedel representerar alla vanliga och ovanliga vätskor med endast en typ av molekyler i sin struktur, och lösningsmedel är de ämnen som tjänar till att lösa fasta ämnen och andra vätskor inuti för att bilda nya typer av vätskor.

lösningar

Det är sådana vätskor i form av en homogen blandning, som har bildats genom sammansättning av ett löst ämne och ett lösningsmedel, varvid det lösta ämnet kan vara en fast eller annan vätska.

emulsioner

De representeras som de vätskor som har bildats genom att blanda två vanligtvis icke blandbara vätskor. De observeras som en vätska suspenderad i en annan i form av kulor och kan hittas i form W / O (vatten i olja) eller O / W (olja i vatten), beroende på deras struktur.

Avstängningar

Suspensioner är de vätskor i vilka det finns fasta partiklar suspenderade i ett lösningsmedel. De kan bildas i naturen, men ses oftast inom det farmaceutiska området.

Aerosolsprayer

De bildas när en gas passeras genom en vätska och den första sprids i den andra. Dessa ämnen är flytande i naturen med gasformiga molekyler och kan separeras med temperaturökningar.

Gas

En gas anses vara det tillståndet av komprimerbart material, i vilket molekylerna är avsevärt separerade och spridda, och där de expanderar för att uppta volymen av behållaren där de finns.

Det finns också flera element som är naturligt gasformiga och kan binda med andra ämnen för att bilda gasformiga blandningar.

Gaser kan omvandlas direkt till vätskor genom kondensationsprocessen och till fasta ämnen genom den sällsynta avsättningen. Dessutom kan de värmas upp till mycket höga temperaturer eller passera genom ett starkt elektromagnetiskt fält för att jonisera dem och förvandla dem till plasma.

Med tanke på deras komplicerade karaktär och instabilitet beroende på miljöförhållanden kan gasernas egenskaper variera beroende på trycket och temperaturen som de finns i, så ibland arbetar du med gaser under antagandet att de är "idealiska".

Typer av gaser

Det finns tre typer av gaser beroende på deras struktur och ursprung, som beskrivs nedan:

Elementära naturals

De definieras som alla de element som finns i ett gasformigt tillstånd i naturen och under normala förhållanden och observeras på planeten Jorden såväl som på andra planeter.

I detta fall kan syre, väte, kväve och ädelgaser, förutom klor och fluor, benämnas som exempel.

Naturliga föreningar

Det är gaser som bildas i naturen genom biologiska processer och är tillverkade av två eller flera element. De består vanligtvis av väte, syre och kväve, även om de i mycket sällsynta fall också kan bildas med ädla gaser.

Artificiell

Det är de gaser som skapas av människan från naturliga föreningar, gjorda för att tillgodose behoven som människan har. Vissa konstgjorda gaser som klorfluorkolväten, anestesimedel och steriliseringsmedel kan vara mer giftiga eller förorenande än tidigare trott, så det finns regler för att begränsa deras massiva användning.

Plasma

Detta tillstånd av aggregering av materia beskrevs för första gången på 1920-talet och kännetecknas av att det inte finns på jordens yta.

Det verkar först när en neutral gas utsätts för ett ganska starkt elektromagnetiskt fält och bildar en klass av joniserad gas som är mycket ledande för elektricitet, och som också är tillräckligt olika från de andra befintliga aggregeringsstaterna för att förtjänar sin egen klassificering som ett tillstånd. .

Ämnen i detta tillstånd kan avjoniseras för att bli en gas igen, men det är en komplex process som kräver extrema förhållanden.

Det antas att plasma representerar det vanligaste ämnet i universum; Dessa argument är baserade på förekomsten av den så kallade "mörka materien", som föreslagits av kvantefysiker för att förklara gravitationsfenomen i rymden.

Typer av plasma

Det finns tre typer av plasma, som endast klassificeras efter sitt ursprung; Detta händer även inom samma klassificering, eftersom plasmas skiljer sig mycket från varandra och att veta att en inte räcker för att känna dem alla.

Artificiell

Det är den konstgjorda plasma, såsom de som finns i skärmar, lysrör och neonskyltar och i raketdrivmedel.

Landa

Det är plasma som bildas på något eller annat sätt av jorden, vilket gör det tydligt att det förekommer huvudsakligen i atmosfären eller andra liknande miljöer och att det inte förekommer på ytan. Den inkluderar blixtar, polarvinden, jonosfären och magnetosfären.

Plats

Det är den plasma som observeras i rymden och bildar strukturer i olika storlekar, som varierar från några meter till enorma förlängningar av ljusår.

Denna plasma observeras i stjärnor (inklusive vår sol), i solvinden, det interstellära och intergalaktiska mediet, förutom interstellära nebulosor.

Bose-Einstein kondensat

Bose-Einstein-kondensatet är ett relativt nytt koncept. Det har sitt ursprung 1924, när fysikerna Albert Einstein och Satyendra Nath Bose förutspådde dess existens på ett allmänt sätt.

Detta tillstånd av materia beskrivs som en utspädd gas av bosoner - elementära eller sammansatta partiklar som är förknippade med att vara energibärare - som har kylts till temperaturer mycket nära absolut noll (-273,15 K).

Under dessa förhållanden passerar kondensatets beståndsdelar till deras minsta kvanttillstånd, vilket får dem att presentera egenskaper hos unika och speciella mikroskopiska fenomen som skiljer dem från normala gaser.

Molekylerna i ett BE-kondensat visar egenskaper hos supraledningsförmåga; det vill säga det finns en frånvaro av elektriskt motstånd. De kan också visa superfluiditetsegenskaper, vilket gör att ämnet har en nollviskositet, så att det kan flöda utan förlust av kinetisk energi på grund av friktion.

På grund av ämnets instabilitet och korta existens i detta tillstånd studeras de möjliga användningarna för dessa typer av föreningar fortfarande.

Därför, förutom att de har använts i studier som försökte bromsa ljusets hastighet, har inte många tillämpningar uppnåtts för denna typ av ämne. Det finns dock indikationer på att det kan hjälpa mänskligheten i ett stort antal framtida roller.

referenser

1. BBC. (Sf). State of Matter. Hämtad från bbc.com
2. Learning, L. (sf). Klassificering av Matter. Hämtad från kurser.lumenlearning.com
3. Livescience. (Sf). State of Matter. Hämtad från livescience.com
4. University, P. (sf). State of Matter. Hämtad från chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (Sf). Tillstånd. Hämtad från en.wikipedia.org