CELE 5 STĂRI DE AGREGARE A MATERIEI - CHIMIE - 2025

De stările de agregare ale materiei sunt legate de faptul că poate exista în diferite stări, în funcție de densitatea expuse de moleculele care o compun. Știința fizicii este cea care este responsabilă de studierea naturii și proprietăților materiei și energiei din univers.

Conceptul de materie este definit ca fiind tot ceea ce compune universul (atomi, molecule și ioni), care formează toate structurile fizice existente. Cercetările științifice tradiționale au considerat că stările de agregare ale materiei sunt complete ca cele reprezentate în cele trei cunoscute: solid, lichid sau gazos.

Cu toate acestea, există alte două faze care au fost determinate mai recent, permițându-le să fie clasificate ca atare și adăugate la cele trei stări originale (așa-numita plasmă și condensatul Bose-Einstein).

Acestea reprezintă forme de materie mai rare decât cele tradiționale, dar care în condiții corecte demonstrează proprietăți intrinseci și suficient de unice pentru a fi clasificate ca stări de agregare.

Statele de agregare a materiei

Solid

Metalele sunt solide

Când vorbim despre materie în stare solidă, ea poate fi definită ca cea în care moleculele care o compun sunt unite într-un mod compact, permițând foarte puțin spațiu între ele și oferind un caracter rigid structurii sale.

Astfel, materialele aflate în această stare de agregare nu curg liber (precum lichidele) sau nu se extind volumetric (precum gazele) și, în scopul diferitelor aplicații, sunt considerate substanțe incompresibile.

În plus, ele pot avea structuri cristaline, care sunt organizate într-un mod ordonat și regulat sau într-un mod dezordonat și neregulat, cum ar fi structurile amorfe.

În acest sens, solidele nu sunt neapărat omogene în structura lor, fiind capabile să le găsească pe cele care sunt chimice eterogene. Au capacitatea de a merge direct la starea lichidă într-un proces de fuziune, precum și de a merge la starea gazoasă prin sublimare.

Tipuri de solide

Materialele solide sunt împărțite într-o serie de clasificări:

Metale: sunt acele solide puternice și dense, care sunt, de asemenea, de obicei excelenți conductori de electricitate (datorită electronilor liberi) și de căldură (datorită conductivității termice). Ele constituie o mare parte din tabelul periodic al elementelor și pot fi unite cu un alt metal sau nemetal pentru a forma aliaje. În funcție de metalul în cauză, acestea pot fi găsite în mod natural sau produse artificial.

minerale

Sunt acele solide formate natural prin procese geologice care apar la presiune ridicată.

Mineralele sunt catalogate în așa fel prin structura lor cristalină cu proprietăți uniforme și variază enorm de tip în funcție de materialul discutat și de originile sale. Acest tip de solid este foarte frecvent întâlnit pe toată planeta Pământului.

Ceramică

Sunt solide care sunt create din substanțe anorganice și nemetalice, de obicei prin aplicarea căldurii și care au structuri cristaline sau semicristaline.

Specialitatea acestui tip de material este aceea că poate disipa temperaturi, impacturi și forță ridicate, ceea ce îl face o componentă excelentă pentru tehnologiile avansate în domeniile aeronautic, electronic și chiar militar.

Solidele organice

Sunt acele solide care sunt compuse în principal din elemente de carbon și hidrogen și pot avea, de asemenea, molecule de azot, oxigen, fosfor, sulf sau halogen în structura lor.

Aceste substanțe variază enorm, materialele variind de la polimeri naturali și artificiali până la ceară de parafină provenind din hidrocarburi.

Materiale compozite

Sunt acele materiale relativ moderne care au fost dezvoltate prin unirea a două sau mai multe solide, creând o substanță nouă cu caracteristici ale fiecăreia dintre componentele sale, profitând astfel de proprietățile lor pentru un material superior celui original. Printre acestea se numără betonul armat și lemnul compozit.

Semiconductori

Acestea sunt denumite pentru rezistivitatea și conductivitatea electrică, ceea ce le plasează între conductorii metalici și inductorii nemetalici. Sunt frecvent utilizate în domeniul electronicii moderne și pentru a acumula energie solară.

nanomaterialele

Sunt solide cu dimensiuni microscopice, ceea ce înseamnă că au proprietăți diferite decât versiunea lor mai mare. Ei găsesc aplicații în domenii specializate ale științei și tehnologiei, cum ar fi în domeniul stocării de energie.

biomateriale

Sunt materiale naturale și biologice cu caracteristici complexe și unice, diferite de toate celelalte solide, datorită originii date prin milioane de ani de evoluție. Sunt alcătuite din diferite elemente organice și pot fi formate și reformate în funcție de caracteristicile intrinseci pe care le posedă.

Lichid

Lichidul este numit o materie care se află într-o stare aproape incompresibilă, care ocupă volumul recipientului în care este amplasat.

Spre deosebire de solide, lichidele curg liber pe suprafața unde sunt, dar nu se extind volumetric ca gazele; din acest motiv, mențin o densitate practic constantă. De asemenea, au capacitatea de a uda sau umezi suprafețele pe care le ating din cauza tensiunii superficiale.

Lichidele sunt guvernate de o proprietate cunoscută sub numele de vâscozitate, care măsoară rezistența lor la deformare prin forfecare sau mișcare.

Pe baza comportamentului lor în raport cu vâscozitatea și deformarea, lichidele pot fi clasificate în lichide newtoniene și non-newtoniene, deși acest articol nu va fi discutat în detaliu în acest articol.

Este important de menționat că există doar două elemente care se află în această stare de agregare în condiții normale: bromul și mercurul, iar cesiu, galiu, franciu și rubidiu pot ajunge ușor la o stare lichidă în condiții adecvate.

Acestea pot fi transformate în stare solidă printr-un proces de solidificare, precum și transformate în gaze prin fierbere.

Tipuri de lichide

În funcție de structura lor, lichidele sunt împărțite în cinci tipuri:

solvenţi

Reprezentând toate acele lichide comune și neobișnuite cu un singur tip de molecule în structura lor, solvenții sunt acele substanțe care servesc la dizolvarea substanțelor solide și a altor lichide din interior, pentru a forma noi tipuri de lichide.

soluţii

Ele sunt acele lichide sub forma unui amestec omogen, care s-au format prin unirea unui solut și a unui solvent, solutul putând fi un solid sau un alt lichid.

emulsiile

Sunt reprezentate ca acele lichide care s-au format prin amestecarea a două lichide tipic imiscibile. Ele sunt observate ca un lichid suspendat în interiorul altui sub formă de globule și poate fi găsit sub forma W / O (apă în ulei) sau O / W (ulei în apă), în funcție de structura lor.

Suspendări

Suspensiile sunt acele lichide în care există particule solide suspendate într-un solvent. Ele pot fi formate în natură, dar sunt frecvent întâlnite în domeniul farmaceutic.

Spraiuri aerosol

Se formează atunci când un gaz este trecut printr-un lichid și primul este dispersat în al doilea. Aceste substanțe sunt de natură lichidă cu molecule gazoase și se pot separa cu creșterea temperaturii.

Gaz

Un gaz este considerat a fi acea stare a materiei comprimabile, în care moleculele sunt considerabil separate și dispersate și unde se extind pentru a ocupa volumul recipientului în care sunt conținute.

De asemenea, există mai multe elemente care se găsesc în stare gazoasă în mod natural și se pot uni cu alte substanțe pentru a forma amestecuri gazoase.

Gazele pot fi transformate direct în lichide prin procesul de condensare și în solide prin procesul rar de depunere. În plus, ele pot fi încălzite la temperaturi foarte ridicate sau trecute printr-un câmp electromagnetic puternic pentru a le ioniza, transformându-le în plasmă.

Având în vedere natura lor complicată și instabilitatea lor în funcție de condițiile de mediu, proprietățile gazelor pot varia în funcție de presiunea și temperatura în care se găsesc, așa că uneori lucrați cu gaze, presupunând că acestea sunt „ideale”.

Tipuri de gaze

Există trei tipuri de gaze în funcție de structura și originea lor, care sunt descrise mai jos:

Naturals elementare

Acestea sunt definite ca toate acele elemente care se găsesc în stare gazoasă în natură și în condiții normale, fiind observate atât pe planeta Pământ, cât și pe alte planete.

În acest caz, oxigenul, hidrogenul, azotul și gazele nobile, pe lângă clor și fluor, pot fi numiți ca exemple.

Compuși naturali

Sunt gaze care sunt formate în natură prin procese biologice și sunt alcătuite din două sau mai multe elemente. De obicei, sunt alcătuite din hidrogen, oxigen și azot, deși în cazuri foarte rare se pot forma și cu gaze nobile.

Artificial

Sunt acele gaze create de om din compuși naturali, făcuți pentru a satisface nevoile pe care omul le are. Anumite gaze artificiale, cum ar fi clorofluorocarburi, agenți de anestezie și sterilizanți pot fi mai toxice sau poluante decât s-a crezut anterior, deci există reglementări care să limiteze utilizarea masivă a acestora.

Plasma

Această stare de agregare a materiei a fost descrisă pentru prima dată în anii 1920 și se caracterizează prin inexistența sa pe suprafața pământului.

Apare numai atunci când un gaz neutru este supus unui câmp electromagnetic destul de puternic, formând o clasă de gaze ionizate care este extrem de conductivă cu energia electrică și care este, de asemenea, suficient de diferită de celelalte state de agregare existente pentru a merita propria clasificare ca stat. .

Materia în această stare poate fi deionizată pentru a deveni gaz din nou, dar este un proces complex care necesită condiții extreme.

Se presupune că plasma reprezintă cea mai abundentă stare a materiei din univers; Aceste argumente se bazează pe existența așa-numitei „materii întunecate”, propuse de fizicienii cuantici pentru a explica fenomenele gravitaționale în spațiu.

Tipuri de plasmă

Există trei tipuri de plasmă, care sunt clasificate numai după originea lor; Acest lucru se întâmplă chiar și în cadrul aceleiași clasificări, deoarece plasmele sunt foarte diferite unele de altele și cunoașterea uneia nu este suficientă pentru a le cunoaște pe toate.

Artificial

Este faptul că plasma creată de om, cum ar fi cele care se găsesc în interiorul ecranelor, lămpilor fluorescente și semnelor de neon, precum și în propulsorii rachetelor.

Teren

Este plasma care este formată într-un fel sau altul de Pământ, făcând clar că apare mai ales în atmosferă sau în alte medii similare și că nu apare la suprafață. Include fulgere, vântul polar, ionosferă și magnetosferă.

Spaţiu

Este acea plasmă care se observă în spațiu, formând structuri de diferite dimensiuni, care variază de la câțiva metri până la extensii enorme de ani-lumină.

Această plasmă este observată în stele (inclusiv Soarele nostru), în vântul solar, în mediul interstelar și intergalactic, pe lângă nebuloasele interstelare.

Condensatul de Bose-Einstein

Condensatul Bose-Einstein este un concept relativ recent. Are originea în 1924, când fizicienii Albert Einstein și Satyendra Nath Bose au prezis existența sa într-un mod general.

Această stare de materie este descrisă ca un gaz diluat al bosonilor - particule elementare sau compozite care sunt asociate cu purtători de energie - care au fost răcite la temperaturi foarte apropiate de zero absolut (-273,15 K).

În aceste condiții, bosonii componenți ai condensului trec la starea lor cuantică minimă, determinându-i să prezinte proprietăți ale fenomenelor microscopice unice și particulare care le separă de gazele normale.

Moleculele unui condens BE prezintă caracteristici de supraconductivitate; adică există o absență a rezistenței electrice. De asemenea, pot prezenta caracteristici de superfluiditate, ceea ce face ca substanța să aibă o vâscozitate zero, deci poate curge fără pierderi de energie cinetică din cauza frecării.

Datorită instabilității și existenței scurte a materiei în această stare, utilizările posibile pentru aceste tipuri de compuși sunt încă studiate.

Acesta este motivul pentru care, pe lângă faptul că au fost utilizate în studii care au încercat să încetinească viteza luminii, nu au fost realizate multe aplicații pentru acest tip de substanțe. Cu toate acestea, există indicii că poate ajuta umanitatea într-un număr mare de roluri viitoare.

Referințe

1. BBC. (Sf). State of Matter. Preluat de pe bbc.com
2. Învățare, L. (sf). Clasificarea materiei. Preluat de la courses.lumenlearning.com
3. LiveScience. (Sf). State of Matter. Preluat din livescience.com
4. Universitatea, P. (sf). State of Matter. Preluat din chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (Sf). Stare a materiei. Preluat de pe en.wikipedia.org