MATERIE: OORSPRONG, EIGENSCHAPPEN, STATEN EN VOORBEELDEN - WETENSCHAP - 2026

De materie is dat wat massa heeft, een plaats inneemt in de ruimte en in staat is om gravitatie teweeg te brengen. Het hele universum bestaat uit materie en heeft zijn oorsprong net na de oerknal.

Materie is aanwezig in vier toestanden: vast, vloeibaar, gas en plasma. Dit laatste heeft veel overeenkomsten met gasvormig, maar met zijn unieke eigenschappen is het de vierde vorm van aggregatie.

Materie bestaat uit atomen. Atomen zijn opgebouwd uit neutronen, protonen en elektronen

De eigenschappen van materie zijn onderverdeeld in twee categorieën: algemeen en kenmerken. Generaals laten toe om materie te onderscheiden van wat niet is. Massa is bijvoorbeeld een kenmerk van materie, evenals elektrische lading, volume en temperatuur. Deze eigenschappen zijn gemeenschappelijk voor elke stof.

De kenmerken zijn op hun beurt de specifieke eigenschappen waarmee de ene soort materie zich onderscheidt van de andere. Deze categorie omvat dichtheid, kleur, hardheid, viscositeit, geleidbaarheid, smeltpunt, compressibiliteitsmodulus en nog veel meer.

Waar is materie van gemaakt?

Atomen zijn de bouwstenen van materie. Atomen bestaan ​​op hun beurt uit protonen, elektronen en neutronen.

Elektrische lading

Elektrische lading is een intrinsiek kenmerk van de deeltjes waaruit materie bestaat. Protonen hebben een positieve lading en elektronen een negatieve lading, neutronen hebben geen elektrische lading.

In het atoom worden protonen en elektronen in gelijke hoeveelheden aangetroffen, daarom bevindt het atoom - en materie in het algemeen - zich meestal in een neutrale toestand.

Illustratie die een atoom vertegenwoordigt. Protonen en neutronen bevinden zich in hetzelfde aantal in de kern. Elektronen bevinden zich op verschillende orbitale niveaus rond de kern

Oorsprong van materie

De oorsprong van materie ligt in de eerste momenten van de vorming van het heelal, een stadium waarin lichte elementen zoals helium, lithium en deuterium (een isotoop van waterstof) zich begonnen te vormen.

NASA / WMAP Science Team / Art door Dana Berry

Deze fase staat bekend als Big Bang-nucleosynthese, het proces waarbij atoomkernen worden gegenereerd uit hun bestanddelen: protonen en neutronen. Korte momenten na de oerknal koelde het universum af en kwamen protonen en neutronen samen om atoomkernen te vormen.

Stervorming en oorsprong van elementen

Later, toen de sterren werden gevormd, synthetiseerden hun kernen de zwaarste elementen door middel van kernfusieprocessen. Dit is hoe gewone materie is ontstaan, waaruit alle bekende objecten in het universum worden gevormd, inclusief levende wezens.

Tegenwoordig geloven wetenschappers echter dat het universum niet volledig uit gewone materie bestaat. De bestaande dichtheid van deze materie verklaart niet veel van de kosmologische waarnemingen, zoals de uitbreiding van het heelal en de snelheid van sterren in sterrenstelsels.

Sterren bewegen sneller dan voorspeld door de dichtheid van gewone materie, en daarom wordt het bestaan ​​van een niet-zichtbare materie die verantwoordelijk is, verondersteld. Het gaat over donkere materie.

Het bestaan ​​van een derde klasse van materie wordt ook verondersteld, geassocieerd met wat bekend staat als donkere energie. Onthoud dat materie en energie gelijkwaardig zijn, volgens wat Einstein opmerkte.

Wat we hierna zullen beschrijven, heeft uitsluitend betrekking op de gewone materie waarvan we zijn gemaakt, die massa en andere algemene kenmerken heeft en vele zeer specifieke, afhankelijk van het soort materie.

Eigenschappen van materie

- Algemene eigenschappen

De algemene eigenschappen van materie hebben alle gemeen. Een stuk hout en een stuk metaal hebben bijvoorbeeld massa, nemen een volume in en hebben een bepaalde temperatuur.

Massa, gewicht en traagheid

Massa en gewicht zijn termen die vaak door elkaar worden gehaald. Er is echter een fundamenteel verschil tussen beide: de massa van een lichaam is hetzelfde - tenzij het verlies ervaart - maar het gewicht van datzelfde object kan veranderen. We weten dat het gewicht op de aarde en op de maan niet hetzelfde is, aangezien de zwaartekracht van de aarde groter is.

Daarom is massa een scalaire hoeveelheid, terwijl gewicht een vector is. Dit betekent dat het gewicht van een object grootte, richting en gevoel heeft, omdat het de kracht is waarmee de aarde - of de maan of een ander astronomisch object - het object naar het midden trekt. Hier zijn de richting en richting "naar het midden", terwijl de grootte overeenkomt met het numerieke deel.

Om de massa uit te drukken zijn een getal en een eenheid voldoende. Ze spreken bijvoorbeeld van een kilo maïs, of een ton staal. In het International System of Units (SI) is de eenheid voor massa de kilogram.

Een ander ding dat we zeker weten, uit dagelijkse ervaring, is dat het moeilijker is om zeer zware objecten te verplaatsen dan lichtere. De laatsten vinden het gemakkelijker om bewegingen te veranderen. Het is een eigenschap van materie die traagheid wordt genoemd en die wordt gemeten door massa.

Volume

Materie neemt een bepaalde hoeveelheid ruimte in, die niet wordt ingenomen door een andere materie. Dit is dus ondoordringbaar, wat betekent dat het weerstand biedt tegen andere materie die dezelfde plaats inneemt.

Wanneer u bijvoorbeeld een spons laat weken, bevindt de vloeistof zich in de poriën van de spons, zonder dat deze dezelfde plaats inneemt. Hetzelfde geldt voor gebroken, poreuze rotsen die olie bevatten.

Temperatuur

Atomen zijn georganiseerd in moleculen om materiestructuur te geven, maar eenmaal bereikt, bevinden deze deeltjes zich niet in statisch evenwicht. Integendeel, ze hebben een karakteristieke trillingsbeweging, die onder meer afhangt van hun aanleg.

Deze beweging wordt geassocieerd met de interne energie van materie, die wordt gemeten door middel van temperatuur.

- Karakteristieke eigenschappen

Ze zijn talrijk en hun studie draagt ​​bij tot het karakteriseren van de verschillende interacties die materie tot stand kan brengen. Een van de belangrijkste is de dichtheid: een kilo ijzer en een ander hout wegen hetzelfde, maar de kilo ijzer neemt minder volume in dan de kilo hout.

Dichtheid is de verhouding tussen massa en volume die het inneemt. Elk materiaal heeft een dichtheid die er kenmerkend voor is, hoewel het niet onveranderlijk is, aangezien temperatuur en druk belangrijke wijzigingen kunnen uitoefenen.

Een andere zeer bijzondere eigenschap is de elasticiteit. Niet alle materialen hebben hetzelfde gedrag wanneer ze worden uitgerekt of samengedrukt. Sommige zijn erg resistent, andere zijn gemakkelijk vervormbaar.

Op deze manier hebben we tal van eigenschappen van materie die het gedrag in talloze situaties kenmerken.

Staten van het materiaal

Water in vloeibare, vaste en gasvormige toestand.

Materie lijkt ons in aggregatietoestanden, afhankelijk van de cohesiekracht tussen de deeltjes waaruit het bestaat. Op deze manier zijn er vier toestanden die van nature voorkomen:

-Solide

-Vloeistoffen

-Gas

-Plasma

Solide

Vaste stof heeft een zeer goed gedefinieerde vorm, aangezien de samenstellende deeltjes in hoge mate cohesief zijn. Het heeft ook een goede elastische respons, aangezien, wanneer het wordt vervormd, de vaste stof de neiging heeft terug te keren naar zijn oorspronkelijke staat.

Vloeistoffen

Vloeistoffen nemen de vorm aan van de houder waarin ze zich bevinden, maar toch hebben ze een goed gedefinieerd volume, aangezien de moleculaire bindingen, hoewel flexibeler dan in vaste stoffen, toch voor voldoende cohesie zorgen.

Gassen

Materie in gasvormige toestand wordt gekenmerkt doordat de samenstellende deeltjes niet stevig gebonden zijn. In feite hebben ze een grote mobiliteit, en daarom missen gassen vorm en zetten ze uit totdat ze het volume van de container vullen waarin ze zich bevinden.

De drie bekendste toestanden van materie. Josell 7

Plasma

Plasma is materie in gasvormige toestand en ook geïoniseerd. Eerder werd vermeld dat materie zich over het algemeen in een neutrale toestand bevindt, maar in het geval van plasma zijn een of meer elektronen van het atoom gescheiden en heeft het een netto lading achtergelaten.

Hoewel plasma de minst bekende van de toestanden van materie is, is de waarheid dat het overvloedig aanwezig is in het universum. Plasma bestaat bijvoorbeeld in de buitenste atmosfeer van de aarde, maar ook in de zon en andere sterren.

In het laboratorium is het mogelijk om plasma te creëren door een gas te verhitten totdat de elektronen zich van de atomen scheiden, of door het gas te beschieten met hoogenergetische straling.

Voorbeelden van materie

Alledaagse voorwerpen

Elk veelvoorkomend object is gemaakt van materie, zoals:

• Boek
• Een stoel
• Een tafel
• Hout
• Glas.

Elementaire materie

In elementaire materie vinden we de elementen waaruit het periodiek systeem der elementen bestaat, die het meest elementaire deel van materie vormen. Alle objecten waaruit materie bestaat, kunnen worden opgesplitst in deze kleine elementen.

• Aluminium
• Barium
• Argon
• Borium
• Calcium
• Gallium
• Indisch.

Organisch materiaal

Het is de materie die door levende organismen wordt gecreëerd en gebaseerd is op de chemie van koolstof, een licht element dat gemakkelijk covalente bindingen kan vormen. Organische verbindingen zijn lange ketens van moleculen met een grote veelzijdigheid en het leven gebruikt ze om zijn functies uit te voeren.

Antimaterie

Het is een materie waarbij elektronen positief geladen (positronen) en protonen (antiprotonen) negatief geladen zijn. Neutronen, hoewel neutraal verantwoordelijk, hebben ook hun antideeltje anti-neutronen genoemd, gemaakt van antiquarks.

Antimaterie-deeltjes hebben dezelfde massa als materiedeeltjes en komen voor in de natuur. Positronen zijn gedetecteerd in kosmische straling, de straling die uit de ruimte komt, sinds 1932. En allerlei antideeltjes zijn geproduceerd in laboratoria , door het gebruik van nucleaire versnellers.

Er werd zelfs een kunstmatig anti-atoom gecreëerd, bestaande uit een positron in een baan om een ​​antiproton. Het duurde niet lang, aangezien antimaterie vernietigt in de aanwezigheid van materie en energie produceert.

Donkere materie

De materie waaruit de aarde is samengesteld, wordt ook in de rest van het universum aangetroffen. De kernen van sterren werken als gigantische splijtingsreactoren waarin continu atomen worden gecreëerd die zwaarder zijn dan waterstof en helium.

Zoals we eerder hebben gezegd, suggereert het gedrag van het universum echter een veel hogere dichtheid dan wordt waargenomen. De verklaring kan liggen in een soort materie die niet wordt gezien, maar die effecten produceert die kunnen worden waargenomen en die zich vertalen in zwaartekrachten die intenser zijn dan de dichtheid van waarneembare materie produceert.

Aangenomen wordt dat donkere materie en energie 90% van het universum uitmaken (de eerste draagt ​​25% bij aan het totaal). Dus slechts 10% gewone materie en de rest zou donkere energie zijn, die homogeen over het universum zou worden verdeeld.

Referenties

1. Chemie Libretexts. Fysische en chemische eigenschappen van materie. Hersteld van: chem.libretexts.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Conceptuele fysische wetenschappen. 5e. Ed Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Fysica: een conceptueel wereldbeeld. 7e. Editie. Cengage.
4. Tillery, B. 2013. Integreer Science.6th. Editie. MacGraw Hill.
5. Wikipedia. Er toe doen. Hersteld van: es.wikipedia.org.
6. Wilczec, F. De oorsprong van de mis. Hersteld van: web.mit.edu.