5 MATERIJOS AGREGACIJOS BŪSENOS - CHEMIJA - 2025

Medžiagos agregacijos būsenos yra susijusios su tuo, kad ji gali egzistuoti skirtingose ​​būsenose, priklausomai nuo tankio, kurį demonstruoja jį sudarančios molekulės. Fizikos mokslas yra atsakingas už materijos ir energijos prigimties bei savybių ir visatos ištyrimą.

Medžiagos sąvoka apibrėžiama kaip viskas, kas sudaro Visatą (atomai, molekulės ir jonai), kuri sudaro visas esamas fizines struktūras. Tradiciniais moksliniais tyrimais medžiagos agregacijos būsenos buvo laikomos baigtomis, kaip ir trijose žinomose: kietose, skystosiose ar dujinėse.

Tačiau yra dar dvi fazės, kurios neseniai buvo nustatytos, leidžiančios jas priskirti tokioms ir pridėti prie trijų pradinių būsenų (vadinamosios plazmos ir Bose-Einšteino kondensato).

Tai yra retesnės nei tradicinės materijos formos, tačiau tinkamomis sąlygomis jos pasižymi būdingomis savybėmis ir yra pakankamai unikalios, kad būtų klasifikuojamos kaip sankaupos būsenos.

Medžiagų kaupimo būsenos

Kieta

Metalai yra kieti

Kai kalbame apie kietos būsenos medžiagą, ją galima apibrėžti kaip tą, kurioje ją sudarančios molekulės yra sujungtos kompaktiškai, paliekant labai mažai vietos tarp jų ir suteikiant griežtą jos struktūros pobūdį.

Taigi, esant tokiai agregacijos būsenai, medžiagos neturi tekėti laisvai (pavyzdžiui, skysčiai) ar plėsti tūrį (pvz., Dujos) ir įvairioms reikmėms yra laikomos nesuslėgtomis medžiagomis.

Be to, jie gali turėti kristalines struktūras, kurios yra organizuotos tvarkingai ir tvarkingai arba netvarkingai ir netaisyklingai, pavyzdžiui, amorfines struktūras.

Šia prasme kietosios medžiagos nebūtinai yra vienalytės savo struktūroje, nes jose galima rasti chemiškai nevienalyčių. Jie turi galimybę sintezės metu pereiti tiesiai į skystą būseną, taip pat pereiti į dujinę būseną sublimavus.

Kietųjų medžiagų rūšys

Kietosios medžiagos yra suskirstytos į keletą klasifikacijų:

Metalai: tai stiprios ir tankios kietosios medžiagos, kurios taip pat paprastai yra puikios elektros laidininkai (dėl savo laisvųjų elektronų) ir šiluma (dėl jų šilumos laidumo). Jie sudaro didžiąją periodinės elementų lentelės dalį ir gali būti sujungti su kitu metalu arba nemetalu, kad sudarytų lydinius. Atsižvelgiant į aptariamą metalą, jie gali būti randami natūraliai arba gaminami dirbtinai.

Mineralai

Tai yra tos kietosios medžiagos, kurios natūraliai susidaro vykstant geologiniams procesams, vykstantiems aukštame slėgyje.

Mineralai yra klasifikuojami pagal kristalinę struktūrą, pasižyminčią vienodomis savybėmis, ir jų rūšis labai skiriasi, atsižvelgiant į aptariamą medžiagą ir jos kilmę. Šis kietųjų dalelių tipas yra labai paplitęs visoje Žemės planetoje.

Keramika

Tai yra kietos medžiagos, susidarančios iš neorganinių ir nemetalinių medžiagų, paprastai veikiant šilumai, ir turinčios kristalines arba pusiau kristalines struktūras.

Šios rūšies medžiaga ypatinga tuo, kad ji gali išsklaidyti aukštą temperatūrą, smūgius ir jėgą, todėl tai puikus komponentas pažangių technologijų aviacijos, elektronikos ir net karinėse srityse.

Organinės kietosios medžiagos

Tai yra tos kietosios medžiagos, kurias daugiausia sudaro anglis ir vandenilis, o jų struktūroje taip pat gali būti azoto, deguonies, fosforo, sieros arba halogeno molekulių.

Šios medžiagos yra labai įvairios - nuo natūralių ir dirbtinių polimerų iki parafino vaško, gaunamo iš angliavandenilių.

Kompozicinės medžiagos

Tai yra palyginti modernios medžiagos, kurios buvo sukurtos sujungiant dvi ar daugiau kietų medžiagų, sukuriant naują medžiagą, pasižyminčią kiekvieno jo komponento charakteristikomis, tokiu būdu pasinaudojant jų savybėmis, jei medžiaga yra pranašesnė už originalus. Jų pavyzdžiai yra gelžbetonis ir kompozicinė mediena.

Puslaidininkiai

Jie yra vadinami dėl savo varžos ir elektrinio laidumo, dėl kurio jie yra tarp metalinių laidininkų ir nemetalinių laidininkų. Jie dažnai naudojami šiuolaikinės elektronikos srityje ir saulės energijai kaupti.

Nanomedžiagos

Jie yra mikroskopinių matmenų kietos medžiagos, o tai reiškia, kad jie turi skirtingas savybes nei jų didesnė versija. Jie randa pritaikymą specializuotose mokslo ir technologijų srityse, tokiose kaip energijos kaupimas.

Biomedžiagos

Tai yra natūralios ir biologinės medžiagos, turinčios sudėtingas ir unikalias savybes, kurios skiriasi nuo visų kitų kietųjų medžiagų dėl jų kilmės per milijonus evoliucijos metų. Jie yra sudaryti iš skirtingų organinių elementų ir gali būti formuojami ir pertvarkomi atsižvelgiant į jiems būdingas savybes.

Skystas

Skystis vadinamas beveik nesuspaustos būklės daiktu, kuris užima indo, kuriame jis yra, tūrį.

Skirtingai nuo kietųjų dalelių, skysčiai laisvai teka ant paviršiaus, kur jie yra, tačiau jie tūrio atžvilgiu neišsiplečia kaip dujos; dėl šios priežasties jie išlaiko praktiškai pastovų tankį. Jie taip pat turi galimybę sudrėkinti ar sudrėkinti paviršius, kuriuos liečia dėl paviršiaus įtempimo.

Skysčiams taikoma savybė, vadinama klampumu, matuojančiu jų atsparumą deformacijai šlyties ar judesio metu.

Remdamiesi jų elgsena klampumo ir deformacijos atžvilgiu, skysčius galima suskirstyti į niutono ir ne niutono skysčius, nors tai nebus išsamiai aptarta šiame straipsnyje.

Svarbu pažymėti, kad esant normalioms sąlygoms šioje agregacijos būsenoje yra tik du elementai: bromas ir gyvsidabris, o cezis, galis, francis ir rubidis tinkamomis sąlygomis taip pat lengvai pasiekia skysčio būseną.

Kietėjimo metu jie gali būti paversti kieta būsena, o virinant - paversti dujomis.

Skystų rūšys

Pagal savo struktūrą skysčiai skirstomi į penkias rūšis:

Tirpikliai

Atstovaudami visus tuos įprastus ir nedažnus skysčius, kurių struktūroje yra tik vienos rūšies molekulės, tirpikliais laikomos tos medžiagos, kurios naudojamos kietosioms medžiagoms ir kitiems skysčiams ištirpinti, sudaryti naujų rūšių skysčiams.

Sprendimai

Tai yra tie skysčiai homogeniško mišinio pavidalu, kurie susidaro sujungus tirpiklį ir tirpiklį, kuriame tirpi medžiaga gali būti kieta ar kita skysčio rūšis.

Emulsijos

Jie vaizduojami kaip tie skysčiai, kurie buvo sukurti sumaišant du paprastai nesimaišančius skysčius. Jie stebimi kaip skystis, suspenduotas kitame pavidale kaip rutuliukai, ir gali būti pavidalo W / O (vanduo aliejuje) arba O / W (aliejus vandenyje) pavidalu, atsižvelgiant į jų struktūrą.

Pakabos

Suspensijos yra tie skysčiai, kuriuose yra kietų dalelių, suspenduotų tirpiklyje. Jie gali būti formuojami gamtoje, tačiau dažniausiai pastebimi farmacijos srityje.

Aerozoliniai purškikliai

Jie susidaro, kai dujos praeina per skystį, o pirmasis pasiskirsto antrame. Šios medžiagos yra skystos, turinčios dujines molekules, ir gali atskirti padidėjus temperatūrai.

Dujos

Dujomis laikoma tokia suslėgtos medžiagos būsena, kurioje molekulės yra labai atskirtos ir išsisklaidžiusios ir kuriose jos išsiplečia, kad užimtų indo, kuriame jos yra, tūrį.

Taip pat yra keletas elementų, kurie natūraliai randami dujinėje būsenoje ir gali jungtis su kitomis medžiagomis, sudarydami dujinius mišinius.

Dujos gali būti tiesiogiai paverčiamos skysčiais kondensacijos proceso metu, o kietosiomis medžiagomis - reto nusodinimo proceso metu. Be to, jie gali būti kaitinami iki labai aukštų temperatūrų arba praleidžiami per stiprų elektromagnetinį lauką, kad juos jonizuotų, paversdami plazma.

Atsižvelgiant į jų sudėtingą pobūdį ir nestabilumą, atsižvelgiant į aplinkos sąlygas, dujų savybės gali skirtis priklausomai nuo slėgio ir temperatūros, kurioje jos randamos, todėl kartais jūs dirbate su dujomis, manydami, kad jos yra „idealios“.

Dujų rūšys

Yra trys dujų rūšys pagal jų struktūrą ir kilmę, kurios aprašytos toliau:

Elementarus natūralumas

Jie yra apibrėžiami kaip visi tie elementai, kurie gamtoje ir normaliomis sąlygomis yra dujinės būsenos, stebimi Žemėje ir kitose planetose.

Šiuo atveju deguonis, vandenilis, azotas ir tauriosios dujos, be chloro ir fluoro, gali būti įvardijami kaip pavyzdžiai.

Natūralūs junginiai

Tai yra dujos, kurios gamtoje susidaro vykstant biologiniams procesams ir yra sudarytos iš dviejų ar daugiau elementų. Paprastai jie yra sudaryti iš vandenilio, deguonies ir azoto, nors labai retais atvejais jie taip pat gali būti sudaryti su taurosiomis dujomis.

Dirbtinis

Tai yra tos dujos, kurias žmogus sukuria iš natūralių junginių, pagamintas patenkinti žmogaus poreikius. Tam tikros dirbtinės dujos, tokios kaip chlorfluorangliavandeniliai, anestezijos agentai ir sterilizatoriai, gali būti toksiškesnės ar taršesnės, nei manyta anksčiau, todėl yra reglamentų, ribojančių masinį jų naudojimą.

Plazma

Ši materijos sankaupos būsena pirmą kartą buvo aprašyta 1920-aisiais ir jai būdinga, kad jos nėra žemės paviršiuje.

Tai paaiškėja tik tada, kai neutralios dujos yra veikiamos gana stipraus elektromagnetinio lauko, sudarančios jonizuotų dujų, labai pralaidžių elektrai, klasę, kuri taip pat pakankamai skiriasi nuo kitų esamų agregacijos būsenų, kad ją būtų galima klasifikuoti kaip būseną. .

Šioje būsenoje medžiagą galima dejonizuoti ir vėl tapti dujomis, tačiau tai sudėtingas procesas, reikalaujantis ekstremalių sąlygų.

Hipotezuojama, kad plazma žymi gausiausią materijos būseną Visatoje; Šie argumentai grindžiami vadinamosios „tamsiosios materijos“ egzistavimu, kurią pasiūlė kvantų fizikai paaiškinti gravitacinius reiškinius erdvėje.

Plazmos tipai

Yra trys plazmos tipai, kurie klasifikuojami tik pagal jų kilmę; Tai atsitinka net pagal tą pačią klasifikaciją, nes plazmos labai skiriasi viena nuo kitos, o norint jas žinoti, neužtenka vien žinoti.

Dirbtinis

Tai yra žmogaus sukurta plazma, tokia, kokia randama ekranų, liuminescencinių lempų ir neoninių ženklų viduje bei raketų raketose.

Žemė

Tai yra plazma, kurią vienaip ar kitaip formuoja Žemė, ir tampa aišku, kad ji daugiausia susidaro atmosferoje ar kitoje panašioje aplinkoje, o paviršiaus nėra. Tai apima žaibą, poliarinį vėją, jonosferą ir magnetosferą.

Erdvė

Būtent ta plazma yra stebima kosmose ir formuoja įvairaus dydžio struktūras, nuo kelių metrų iki milžiniškų šviesos metų ilgio.

Ši plazma stebima žvaigždėse (įskaitant mūsų Saulę), saulės vėjyje, tarpžvaigždinėje ir tarpgalaktinėje terpėje, be tarpžvaigždinių ūkų.

Bose-Einšteino kondensatas

Bose-Einšteino kondensatas yra palyginti nauja koncepcija. Ji atsirado 1924 m., Kai fizikai Albertas Einšteinas ir Satyendra Nath'as Bose'as numatė bendrą egzistavimą.

Ši materijos būsena apibūdinama kaip praskiestos bosono dujos - elementariosios ar sudėtinės dalelės, susijusios su energijos nešikliais -, kurios buvo atvėsintos iki labai artimos absoliučiai nuliui (-273,15 K).

Esant tokioms sąlygoms, kondensato komponentų bozonai pereina į savo minimalią kvantinę būseną, sukeldami unikalių ir ypatingų mikroskopinių reiškinių, išskiriančių juos iš normalių dujų, savybes.

BE kondensato molekulės turi superlaidumo savybes; tai yra, nėra elektrinės varžos. Jie taip pat gali parodyti skysčio pralaidumą, dėl kurio medžiagos klampumas yra lygus nuliui, todėl ji gali tekėti neprarasdama kinetinės energijos dėl trinties.

Dėl tokios medžiagos nestabilumo ir trumpo egzistavimo, šios rūšies junginių naudojimo būdai vis dar tiriami.

Štai kodėl ne tik naudojami tyrimuose, kurie bandė sulėtinti šviesos greitį, bet ir šios rūšies medžiagoms nebuvo pasiekta daug taikymo galimybių. Tačiau yra požymių, kad tai gali padėti žmonijai atlikti daugybę vaidmenų ateityje.

Nuorodos

1. BBC. (sf). Medžiagos valstybės. Gauta iš bbc.com
2. Mokymasis, L. (sf). Medžiagos klasifikacija. Gauta iš kursų.lumenlearning.com
3. „LiveScience“. (sf). Medžiagos valstybės. Gauta iš livescience.com
4. Universitetas, P. (sf). Medžiagos valstybės. Gauta iš chem.purdue.edu
5. Vikipedija. (sf). Medžiagos būklė. Gauta iš en.wikipedia.org