DE 5 STATEN VAN AGGREGATIE VAN MATERIE - CHEMIE - 2025

De toestanden van aggregatie van materie zijn gekoppeld aan het feit dat het in verschillende toestanden kan bestaan, afhankelijk van de dichtheid die wordt vertoond door de moleculen waaruit het bestaat. De natuurkunde is er een die verantwoordelijk is voor het bestuderen van de aard en eigenschappen van materie en energie in het universum.

Het concept van materie wordt gedefinieerd als alles waaruit het universum bestaat (atomen, moleculen en ionen), dat alle bestaande fysieke structuren vormt. Traditionele wetenschappelijke onderzoeken beschouwden de aggregatietoestanden van materie als compleet zoals weergegeven in de drie bekende: vast, vloeibaar of gasvormig.

Er zijn echter nog twee fasen die recenter zijn bepaald, waardoor ze als zodanig kunnen worden geclassificeerd en aan de drie oorspronkelijke toestanden (het zogenaamde plasma en het Bose-Einstein-condensaat) kunnen worden toegevoegd.

Deze vertegenwoordigen vormen van materie die zeldzamer zijn dan traditionele, maar die onder de juiste omstandigheden intrinsieke eigenschappen vertonen en uniek genoeg zijn om als aggregatietoestanden te worden geclassificeerd.

Toestanden van aggregatie van materie

Solide

Metalen zijn solide

Wanneer we het hebben over materie in een vaste toestand, kan het worden gedefinieerd als dat waarin de moleculen waaruit het bestaat op een compacte manier zijn verenigd, waardoor er heel weinig ruimte tussen hen is en de structuur een rigide karakter krijgt.

Materialen in deze aggregatietoestand stromen dus niet vrijelijk (zoals vloeistoffen) of zetten volumetrisch uit (zoals gassen) en worden voor verschillende toepassingen als onsamendrukbare substanties beschouwd.

Bovendien kunnen ze kristallijne structuren hebben, die op een ordelijke en regelmatige manier of op een wanordelijke en onregelmatige manier zijn georganiseerd, zoals amorfe structuren.

In die zin zijn de vaste stoffen niet noodzakelijk homogeen in hun structuur, omdat ze die kunnen vinden die chemisch heterogeen zijn. Ze hebben het vermogen om tijdens een fusieproces rechtstreeks naar de vloeibare toestand te gaan, en ook om door sublimatie naar de gasvormige toestand te gaan.

Soorten vaste stoffen

Vaste materialen zijn onderverdeeld in een aantal classificaties:

Metalen: zijn die sterke en dichte vaste stoffen die meestal ook uitstekende geleiders zijn van elektriciteit (vanwege hun vrije elektronen) en warmte (vanwege hun thermische geleidbaarheid). Ze vormen een groot deel van het periodiek systeem der elementen en kunnen worden samengevoegd met een ander metaal of niet-metaal om legeringen te vormen. Afhankelijk van het metaal in kwestie, kunnen ze op natuurlijke wijze worden gevonden of kunstmatig worden geproduceerd.

Mineralen

Het zijn die vaste stoffen die van nature worden gevormd door geologische processen die plaatsvinden onder hoge druk.

Mineralen worden op zo'n manier gecatalogiseerd door hun kristallijne structuur met uniforme eigenschappen, en ze variëren enorm in type, afhankelijk van het materiaal dat wordt besproken en de oorsprong ervan. Dit type vaste stof wordt heel vaak overal op aarde aangetroffen.

Keramiek

Het zijn vaste stoffen die zijn gemaakt van anorganische en niet-metallische stoffen, meestal door toepassing van warmte, en die kristallijne of semi-kristallijne structuren hebben.

De specialiteit van dit type materiaal is dat het hoge temperaturen, schokken en krachten kan verdrijven, waardoor het een uitstekende component is voor geavanceerde technologieën op het gebied van luchtvaart, elektronica en zelfs militairen.

Organische vaste stoffen

Het zijn die vaste stoffen die voornamelijk zijn samengesteld uit de elementen koolstof en waterstof, en kunnen ook stikstof-, zuurstof-, fosfor-, zwavel- of halogeenmoleculen in hun structuur hebben.

Deze stoffen variëren enorm, met materialen variërend van natuurlijke en kunstmatige polymeren tot paraffinewas afkomstig van koolwaterstoffen.

Samengestelde materialen

Het zijn die relatief moderne materialen die zijn ontwikkeld door twee of meer vaste stoffen samen te voegen, waardoor een nieuwe substantie ontstaat met kenmerken van elk van de componenten, waardoor ze profiteren van hun eigenschappen voor een materiaal dat superieur is aan de originelen. Voorbeelden hiervan zijn onder meer gewapend beton en composiethout.

Halfgeleiders

Ze zijn genoemd naar hun soortelijke weerstand en elektrische geleidbaarheid, waardoor ze tussen metalen geleiders en niet-metalen inductoren zijn geplaatst. Ze worden veel gebruikt op het gebied van moderne elektronica en om zonne-energie op te slaan.

Nanomaterialen

Het zijn vaste stoffen met microscopisch kleine afmetingen, wat betekent dat ze andere eigenschappen hebben dan hun grotere versie. Ze vinden toepassingen in gespecialiseerde gebieden van wetenschap en technologie, zoals op het gebied van energieopslag.

Biomaterialen

Het zijn natuurlijke en biologische materialen met complexe en unieke eigenschappen, die anders zijn dan alle andere vaste stoffen vanwege hun oorsprong door miljoenen jaren van evolutie. Ze bestaan ​​uit verschillende organische elementen en kunnen worden gevormd en hervormd volgens de intrinsieke kenmerken die ze bezitten.

Vloeistof

Vloeistof wordt een kwestie genoemd die zich in een bijna onsamendrukbare toestand bevindt, die het volume van de container waarin deze zich bevindt, inneemt.

In tegenstelling tot vaste stoffen stromen vloeistoffen vrijelijk over het oppervlak waar ze zich bevinden, maar zetten ze niet volumetrisch uit zoals gassen; om deze reden behouden ze een praktisch constante dichtheid. Ze kunnen ook de oppervlakken die ze aanraken nat of vochtig maken vanwege oppervlaktespanning.

Vloeistoffen worden beheerst door een eigenschap die bekend staat als viscositeit, die hun weerstand tegen vervorming door afschuiving of beweging meet.

Op basis van hun gedrag met betrekking tot viscositeit en vervorming, kunnen vloeistoffen worden geclassificeerd in Newtoniaanse en niet-Newtoniaanse vloeistoffen, hoewel dit in dit artikel niet in detail zal worden besproken.

Het is belangrijk op te merken dat er onder normale omstandigheden slechts twee elementen in deze toestand van aggregatie verkeren: broom en kwik, en cesium, gallium, francium en rubidium kunnen onder geschikte omstandigheden ook gemakkelijk een vloeibare toestand bereiken.

Ze kunnen worden omgezet in een vaste toestand door een stollingsproces, en ook worden omgezet in gassen door te koken.

Soorten vloeistoffen

Volgens hun structuur zijn vloeistoffen onderverdeeld in vijf soorten:

Oplosmiddelen

Oplosmiddelen vertegenwoordigen al die gewone en ongewone vloeistoffen met slechts één type molecuul in hun structuur, en zijn die stoffen die dienen om vaste stoffen en andere vloeistoffen binnenin op te lossen, om nieuwe soorten vloeistof te vormen.

Oplossingen

Het zijn die vloeistoffen in de vorm van een homogeen mengsel, die zijn gevormd door de vereniging van een opgeloste stof en een oplosmiddel, waarbij de opgeloste stof een vaste stof of een andere vloeistof kan zijn.

Emulsies

Ze worden weergegeven als die vloeistoffen die zijn gevormd door het mengen van twee typisch niet-mengbare vloeistoffen. Ze worden waargenomen als een vloeistof gesuspendeerd in een andere in de vorm van bolletjes, en zijn te vinden in de vorm W / O (water in olie) of O / W (olie in water), afhankelijk van hun structuur.

Schorsingen

Suspensies zijn die vloeistoffen waarin vaste deeltjes zijn gesuspendeerd in een oplosmiddel. Ze kunnen in de natuur worden gevormd, maar worden het meest gezien op farmaceutisch gebied.

Aërosolsprays

Ze worden gevormd wanneer een gas door een vloeistof wordt geleid en het eerste in het tweede wordt verspreid. Deze stoffen zijn vloeibaar van aard met gasvormige moleculen en kunnen scheiden bij temperatuurstijgingen.

Gas

Een gas wordt beschouwd als die toestand van samendrukbare materie, waarin de moleculen aanzienlijk worden gescheiden en verspreid, en waarin ze uitzetten om het volume van de houder waarin ze zich bevinden in te nemen.

Ook zijn er verschillende elementen die van nature in gasvormige toestand worden aangetroffen en die zich met andere stoffen kunnen verbinden om gasvormige mengsels te vormen.

Gassen kunnen direct worden omgezet in vloeistoffen door het condensatieproces en in vaste stoffen door het zeldzame proces van afzetting. Bovendien kunnen ze worden verwarmd tot zeer hoge temperaturen of door een sterk elektromagnetisch veld worden geleid om ze te ioniseren en ze in plasma te veranderen.

Gezien hun gecompliceerde aard en instabiliteit, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden, kunnen de eigenschappen van gassen variëren afhankelijk van de druk en temperatuur waarin ze worden aangetroffen, dus soms werk je met gassen in de veronderstelling dat ze "ideaal" zijn.

Soorten gassen

Er zijn drie soorten gassen volgens hun structuur en oorsprong, die hieronder worden beschreven:

Elementaire naturals

Ze worden gedefinieerd als al die elementen die in de natuur en onder normale omstandigheden in gasvormige toestand worden aangetroffen, zowel op planeet Aarde als op andere planeten.

In dit geval kunnen zuurstof, waterstof, stikstof en edelgassen, naast chloor en fluor, als voorbeelden worden genoemd.

Natuurlijke verbindingen

Het zijn gassen die in de natuur worden gevormd door biologische processen en zijn gemaakt van twee of meer elementen. Ze bestaan ​​meestal uit waterstof, zuurstof en stikstof, hoewel ze in zeer zeldzame gevallen ook kunnen worden gevormd met edelgassen.

Kunstmatig

Het zijn die gassen die door de mens zijn gemaakt uit natuurlijke verbindingen, gemaakt om te voldoen aan de behoeften van de mens. Bepaalde kunstmatige gassen zoals chloorfluorkoolwaterstoffen, anesthesiemiddelen en sterilisatiemiddelen kunnen giftiger of vervuilender zijn dan eerder werd gedacht, dus er zijn voorschriften om het massale gebruik ervan te beperken.

Plasma

Deze toestand van aggregatie van materie werd voor het eerst beschreven in de jaren 1920 en wordt gekenmerkt door het niet-bestaan ​​ervan op het aardoppervlak.

Het verschijnt alleen wanneer een neutraal gas wordt blootgesteld aan een vrij sterk elektromagnetisch veld, waardoor het een klasse geïoniseerd gas vormt dat sterk geleidend is voor elektriciteit, en dat ook voldoende verschilt van de andere bestaande aggregatietoestanden om zijn eigen classificatie als toestand te verdienen. .

Materie in deze toestand kan worden gedeïoniseerd om weer een gas te worden, maar het is een complex proces dat extreme omstandigheden vereist.

Er wordt verondersteld dat plasma de meest voorkomende toestand van materie in het universum vertegenwoordigt; Deze argumenten zijn gebaseerd op het bestaan ​​van de zogenaamde "donkere materie", voorgesteld door kwantumfysici om zwaartekrachtverschijnselen in de ruimte te verklaren.

Soorten plasma

Er zijn drie soorten plasma, die alleen op basis van hun oorsprong worden geclassificeerd; Dit gebeurt zelfs binnen dezelfde classificatie, aangezien plasma's erg van elkaar verschillen en één kennen niet voldoende is om ze allemaal te kennen.

Kunstmatig

Het is dat door de mens gemaakte plasma, zoals dat wordt aangetroffen in schermen, fluorescentielampen en neonreclames, en in raketbrandstoffen.

Land

Het is het plasma dat op de een of andere manier door de aarde wordt gevormd, waardoor het duidelijk wordt dat het voornamelijk in de atmosfeer of soortgelijke omgevingen voorkomt en dat het niet aan de oppervlakte voorkomt. Het omvat bliksem, de poolwind, de ionosfeer en de magnetosfeer.

Ruimte

Het is dat plasma dat in de ruimte wordt waargenomen en structuren vormt van verschillende afmetingen, variërend van een paar meter tot enorme verlengingen van lichtjaren.

Dit plasma wordt waargenomen in sterren (inclusief onze zon), in de zonnewind, het interstellaire en intergalactische medium, naast interstellaire nevels.

Bose-Einstein-condensaat

Het Bose-Einstein-condensaat is een relatief recent concept. Het vindt zijn oorsprong in 1924, toen natuurkundigen Albert Einstein en Satyendra Nath Bose het bestaan ​​ervan op een algemene manier voorspelden.

Deze toestand van materie wordt beschreven als een verdund gas van bosonen - elementaire of samengestelde deeltjes die worden geassocieerd met energiedragers - die zijn afgekoeld tot temperaturen die zeer dicht bij het absolute nulpunt liggen (-273,15 K).

Onder deze omstandigheden gaan de samenstellende bosonen van het condensaat over naar hun minimale kwantumtoestand, waardoor ze eigenschappen vertonen van unieke en specifieke microscopische verschijnselen die ze scheiden van normale gassen.

De moleculen van een BE-condensaat vertonen kenmerken van supergeleiding; dat wil zeggen, er is geen elektrische weerstand. Ze kunnen ook superfluïditeitskenmerken vertonen, waardoor de stof een viscositeit nul heeft, zodat deze kan stromen zonder verlies van kinetische energie als gevolg van wrijving.

Vanwege de instabiliteit en het korte bestaan ​​van materie in deze toestand, worden de mogelijke toepassingen van dit soort verbindingen nog bestudeerd.

Dit is de reden waarom, behalve dat het werd gebruikt in onderzoeken die probeerden de lichtsnelheid te vertragen, er niet veel toepassingen zijn bereikt voor dit type stof. Er zijn echter aanwijzingen dat het de mensheid in een groot aantal toekomstige rollen kan helpen.

Referenties

1. BBC. (sf). Staten van de materie. Opgehaald van bbc.com
2. Leren, L. (sf). Classificatie van materie. Opgehaald van courses.lumenlearning.com
3. WordsSideKick.com. (sf). Staten van de materie. Opgehaald van livescience.com
4. Universiteit, P. (sf). Staten van de materie. Opgehaald van chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (sf). State of Matter. Opgehaald van en.wikipedia.org