5 АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ МАТЕРИИ - ХИМИЯ - 2026

Состояния агрегирования вещества связаны с тем фактом, что оно может существовать в разных состояниях, в зависимости от плотности, проявляемой молекулами, составляющими его. Физическая наука отвечает за изучение природы и свойств материи и энергии во Вселенной.

Понятие материи определяется как все, что составляет вселенную (атомы, молекулы и ионы), что образует все существующие физические структуры. Традиционные научные исследования считали агрегатные состояния материи завершенными, как те, что представлены в трех известных: твердое, жидкое или газообразное.

Однако есть еще две фазы, которые были определены совсем недавно, что позволяет классифицировать их как таковые и добавлять к трем исходным состояниям (так называемая плазма и конденсат Бозе-Эйнштейна).

Они представляют собой формы материи, более редкие, чем традиционные, но которые при правильных условиях демонстрируют внутренние свойства и достаточно уникальны, чтобы их можно было классифицировать как агрегатные состояния.

Состояния агрегирования материи

твердый

Металлы твердые

Говоря о материи в твердом состоянии, ее можно определить как то, в котором молекулы, составляющие ее, объединены компактным образом, оставляя между ними очень мало места и обеспечивая жесткий характер ее структуре.

Таким образом, материалы в этом агрегатном состоянии не текут свободно (как жидкости) и не расширяются объемно (как газы) и для различных применений считаются несжимаемыми веществами.

Кроме того, они могут иметь кристаллические структуры, которые организованы упорядоченным и регулярным образом или беспорядочно и нерегулярно, такие как аморфные структуры.

В этом смысле твердые вещества не обязательно должны быть однородными по своей структуре, поскольку можно найти химически неоднородные. У них есть способность переходить непосредственно в жидкое состояние в процессе плавления, а также переходить в газообразное состояние путем сублимации.

Типы твердых тел

Твердые материалы делятся на ряд классификаций:

Металлы: это те прочные и плотные твердые тела, которые также обычно отлично проводят электричество (из-за своих свободных электронов) и тепла (из-за их теплопроводности). Они составляют большую часть периодической таблицы элементов и могут быть соединены с другим металлом или неметаллом для образования сплавов. В зависимости от рассматриваемого металла они могут быть найдены естественным путем или произведены искусственно.

полезные ископаемые

Это те твердые вещества, которые образуются естественным путем в результате геологических процессов, происходящих при высоком давлении.

Минералы классифицируются таким образом по их кристаллической структуре с однородными свойствами, и они сильно различаются по типу в зависимости от обсуждаемого материала и его происхождения. Этот тип твердых тел очень часто встречается по всей планете Земля.

керамика

Это твердые вещества, которые создаются из неорганических и неметаллических веществ, как правило, под действием тепла, и которые имеют кристаллическую или полукристаллическую структуру.

Особенность этого типа материала заключается в том, что он может рассеивать высокие температуры, удары и силу, что делает его отличным компонентом передовых технологий в авиационной, электронной и даже военной областях.

Органические твердые вещества

Это те твердые вещества, которые в основном состоят из элементов углерода и водорода, а также могут иметь в своей структуре молекулы азота, кислорода, фосфора, серы или галогена.

Эти вещества сильно различаются: от природных и искусственных полимеров до парафинового воска, получаемого из углеводородов.

Композитные материалы

Это те относительно современные материалы, которые были разработаны путем соединения двух или более твердых тел, создавая новое вещество с характеристиками каждого из его компонентов, тем самым используя их свойства для получения материала, превосходящего оригинальные. Примеры включают железобетон и композитную древесину.

Полупроводники

Они названы из-за их удельного сопротивления и электропроводности, которые помещают их между металлическими проводниками и неметаллическими индукторами. Они часто используются в области современной электроники и для аккумулирования солнечной энергии.

Наноматериалы

Они представляют собой твердые тела микроскопических размеров, а это означает, что они обладают другими свойствами, чем их более крупная версия. Они находят применение в специализированных областях науки и техники, например, в области хранения энергии.

биоматериалов

Это природные и биологические материалы со сложными и уникальными характеристиками, которые отличаются от всех других твердых тел из-за их происхождения, определенного на протяжении миллионов лет эволюции. Они состоят из различных органических элементов и могут быть сформированы и преобразованы в соответствии с присущими им характеристиками.

жидкость

Жидкостью называется вещество, находящееся в почти несжимаемом состоянии, занимающее объем емкости, в которой оно находится.

В отличие от твердых тел, жидкости свободно текут по поверхности, где они находятся, но они не расширяются объемно, как газы; по этой причине они поддерживают практически постоянную плотность. У них также есть способность смачивать или увлажнять поверхности, которых они касаются, из-за поверхностного натяжения.

Жидкости регулируются свойством, известным как вязкость, которое измеряет их сопротивление деформации сдвигом или движением.

По их поведению в отношении вязкости и деформации жидкости можно разделить на ньютоновские и неньютоновские жидкости, хотя это не будет подробно обсуждаться в этой статье.

Важно отметить, что в нормальных условиях в таком агрегатном состоянии находятся только два элемента: бром и ртуть, а цезий, галлий, франций и рубидий также могут легко перейти в жидкое состояние при адекватных условиях.

Их можно превратить в твердое состояние в процессе затвердевания, а также в газы путем кипячения.

Типы жидкостей

По своему строению жидкости делятся на пять типов:

Растворители

Представляя все эти обычные и необычные жидкости с молекулами только одного типа в своей структуре, растворители - это те вещества, которые служат для растворения твердых веществ и других жидкостей внутри, с образованием новых типов жидкости.

Решения

Это те жидкости в виде гомогенной смеси, которые образованы объединением растворенного вещества и растворителя, причем растворенное вещество может быть твердым или другой жидкостью.

Эмульсии

Они представлены как те жидкости, которые образовались путем смешивания двух обычно несмешивающихся жидкостей. Они наблюдаются как жидкость, взвешенная внутри другого в форме глобул, и могут быть найдены в форме W / O (вода в масле) или O / W (масло в воде), в зависимости от их структуры.

Суспензии

Суспензии - это те жидкости, в которых есть твердые частицы, взвешенные в растворителе. Они могут образовываться в природе, но чаще всего встречаются в фармацевтической сфере.

Аэрозоли

Они образуются, когда газ проходит через жидкость и первая диспергируется во второй. Эти вещества имеют жидкую природу с газообразными молекулами и могут разделяться при повышении температуры.

газ

Считается, что газ - это состояние сжимаемого вещества, в котором молекулы значительно разделены и рассредоточены и в котором они расширяются, занимая объем контейнера, в котором они содержатся.

Кроме того, есть несколько элементов, которые естественным образом находятся в газообразном состоянии и могут соединяться с другими веществами с образованием газообразных смесей.

Газы могут быть преобразованы непосредственно в жидкости посредством процесса конденсации и в твердые вещества посредством редкого процесса осаждения. Кроме того, их можно нагреть до очень высоких температур или пропустить через сильное электромагнитное поле, чтобы ионизировать их, превращая их в плазму.

Ввиду их сложной природы и нестабильности в зависимости от условий окружающей среды свойства газов могут варьироваться в зависимости от давления и температуры, в которых они находятся, поэтому иногда вы работаете с газами, полагая, что они «идеальны».

Типы газов

В зависимости от структуры и происхождения существуют три типа газов, которые описаны ниже:

Elemental Naturals

Они определяются как все те элементы, которые находятся в газообразном состоянии в природе и при нормальных условиях и наблюдаются на планете Земля, а также на других планетах.

В этом случае в качестве примеров можно назвать кислород, водород, азот и благородные газы, помимо хлора и фтора.

Природные соединения

Это газы, которые образуются в природе в результате биологических процессов и состоят из двух или более элементов. Обычно они состоят из водорода, кислорода и азота, хотя в очень редких случаях они также могут быть образованы с благородными газами.

искусственный

Это те газы, которые созданы человеком из природных соединений и предназначены для удовлетворения потребностей человека. Некоторые искусственные газы, такие как хлорфторуглероды, анестезирующие агенты и стерилизаторы, могут быть более токсичными или загрязняющими, чем считалось ранее, поэтому существуют правила, ограничивающие их массовое использование.

плазма

Это агрегатное состояние вещества было впервые описано в 1920-х годах и характеризуется отсутствием его на земной поверхности.

Он появляется только тогда, когда нейтральный газ подвергается воздействию довольно сильного электромагнитного поля, образуя класс ионизированного газа, который обладает высокой проводимостью к электричеству и который также достаточно отличается от других существующих состояний агрегации, чтобы заслужить его собственную классификацию как состояние. ,

Вещество в этом состоянии может быть деионизировано, чтобы снова стать газом, но это сложный процесс, требующий экстремальных условий.

Предполагается, что плазма представляет собой наиболее распространенное состояние материи во Вселенной; Эти аргументы основаны на существовании так называемой «темной материи», предложенной квантовыми физиками для объяснения гравитационных явлений в космосе.

Виды плазмы

Есть три типа плазмы, которые классифицируются только по их происхождению; Это происходит даже в рамках одной и той же классификации, поскольку плазмы сильно отличаются друг от друга, и знания одного недостаточно, чтобы знать их все.

искусственный

Это искусственная плазма, которая находится внутри экранов, люминесцентных ламп и неоновых вывесок, а также в ракетном топливе.

Земля

Это плазма, которая так или иначе образуется Землей, что дает понять, что она возникает в основном в атмосфере или других подобных средах и не возникает на поверхности. Он включает молнии, полярный ветер, ионосферу и магнитосферу.

Космос

Это та плазма, которая наблюдается в космосе, образуя структуры разного размера, от нескольких метров до огромных световых лет.

Эта плазма наблюдается в звездах (включая наше Солнце), в солнечном ветре, межзвездной и межгалактической среде, а также в межзвездных туманностях.

Конденсат Бозе-Эйнштейна

Конденсат Бозе-Эйнштейна возник относительно недавно. Он берет свое начало в 1924 году, когда физики Альберт Эйнштейн и Сатьендра Нат Бозе в общих чертах предсказали его существование.

Это состояние вещества описывается как разбавленный газ бозонов - элементарных или составных частиц, которые связаны с тем, чтобы быть носителями энергии, - которые были охлаждены до температур, очень близких к абсолютному нулю (-273,15 К).

В этих условиях составляющие бозоны конденсата переходят в свое минимальное квантовое состояние, заставляя их проявлять свойства уникальных и конкретных микроскопических явлений, которые отделяют их от нормальных газов.

Молекулы конденсата БЭ проявляют характеристики сверхпроводимости; то есть отсутствует электрическое сопротивление. Они также могут демонстрировать характеристики сверхтекучести, благодаря которым вещество имеет нулевую вязкость, поэтому оно может течь без потери кинетической энергии из-за трения.

Из-за нестабильности и недолгого существования вещества в этом состоянии возможные применения этих типов соединений все еще изучаются.

Вот почему, помимо использования в исследованиях, направленных на замедление скорости света, для этого типа вещества было найдено не так много приложений. Однако есть признаки того, что это может помочь человечеству в большом количестве будущих ролей.

Ссылки

1. BBC. (SF). Состояния вещества. Получено с bbc.com
2. Обучение, Л. (сф). Классификация материи. Получено с сайта course.lumenlearning.com
3. LiveScience. (SF). Состояния вещества. Получено с livescience.com
4. Университет, П. (SF). Состояния вещества. Получено с сайта chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (SF). Состояние Материи. Получено с en.wikipedia.org