СЪСТОЯНИЕ НА ПЛАЗМАТА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДОВЕ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

Най- плазмено състояние е един от основните начини, по които могат да агрегират въпрос, и това е най-преобладаващи в наблюдаемата Вселена. Плазмата се състои от горещ, ярък и силно йонизиран газ до степен, в която тя придобива уникални свойства, които я отличават от газообразното състояние или от всеки друг газ по-специално.

Виждаме плазма, разпръсната в звездите на нощното небе. Тъй като във Вселената има безкраен брой звезди, както и мъглявините и други небесни същества, това се счита за най-важното състояние на материята. На Земята се счита за четвърто състояние, след течно, твърдо и газообразно.

Плазмена лампа

Слънцето е най-близкият пример, където можем да оценим характеристиките на плазмата в естествена среда в масивни мащаби. От друга страна, на Земята се срещат природни явления, при които се задейства моментна поява на плазма, като огън и мълния при бури.

Плазмата не е свързана само с високи температури (милиони градуси келвин), но и с големи електрически потенциали, с лампи с нажежаема жичка и с безкрайна електрическа проводимост.

Характеристики на плазмата

Плазмата от звезди и мъглявини съставлява практически цялостта на наблюдаваната Вселена. Източник: Pxhere.

композиция

Материята е съставена от частици (молекули, атоми, йони, клетки и др.), Които в зависимост от ефективността и силите, с които се добавят, установяват твърдо, течно или газообразно състояние.

Частиците на плазмата се състоят от положително заредени атоми, по-известни като катиони (+) и електрони (-). В плазматичното състояние на материята не се говори за молекули.

Катионите и електроните вибрират на много високи честоти, показвайки колективно, а не индивидуално поведение. Те не могат да се разделят или да се движат без да се нарушава целият набор от частици.

Това не се случва например с газове, където техните атоми или молекули, въпреки че се сблъскват помежду си, имат минимални, незначителни взаимодействия.

обучение

Плазменото състояние се образува главно, когато газ се йонизира в резултат на излагането му на много високи температури.

Нека започнем първо с кубче лед. Това е твърдо вещество. Ако се нагрее, ледът ще се стопи в течна вода. След това, при нагряване до по-високи температури, водата ще започне да кипи и ще излезе от течността като пара, която е газ. Засега имаме трите най-известни състояния на материята.

Ако водната пара се нагрява до много по-висока температура, при благоприятни условия ще дойде време, когато връзките им ще се разрушат, за да се образуват свободни кислородни и водородни атоми. Тогава атомите поглъщат толкова много топлина, че електроните им започват да изстрелват навън в околната среда. Така се образували кислородни и водородни катиони.

Тези катиони завършват обвити в облак от електрони, добавени от действието на общността и електростатичните атракции. Тогава се казва, че от водата е получена плазма.

В този случай плазмата се е образувала под действието на топлинната енергия. Въпреки това, високо енергийното излъчване (гама лъчи), както и големите разлики в електрическите потенциали, също могат да предизвикат появата им.

Quasineutrality

Плазмата има характеристиката да е квазинеутрална (почти неутрална). Това е така, защото броят на възбудените и освободени от атомите електрони обикновено е равен на величините на положителните заряди на катионите. Например, помислете за газообразен калциев атом, който губи един и два електрона, за да образува съответно катионите Са ⁺ и Са ²⁺:

Ca (g) + Енергия → Ca ⁺ (g) + e ^-

Ca ⁺ (g) + Енергия → Ca ²⁺ (g) + e ^-

Като глобален процес:

Ca (g) + Енергия → Ca ²⁺ (g) + 2e ^-

За всеки Ca ^2+, който се образува, ще има два свободни електрона. Ако има десет Са ²⁺, тогава това ще бъде двадесет електрона и т.н. Същото разсъждение се прилага за катиони с по-големи величини на заряд (Ca ³⁺, Ca ⁵⁺, Ca ⁷⁺ и т.н.). Калциевите катиони и техните електрони стават част от плазма във вакуум.

Физични свойства

Обикновено плазмата е горещ, светещ, силно електропроводим течен газ, който реагира на или е податлив на електромагнитни полета. По този начин плазмите могат да бъдат контролирани или заключени чрез манипулиране на магнитно поле.

Видове плазма

Частично йонизиран

Частично йонизирана плазма е тази, в която атомите не са загубили всичките си електрони и дори може да има неутрални атоми. В примера на калция той може да бъде смес от катиони на Са ²⁺, Са атоми и електрони. Този вид плазма е известен още като студена плазма.

От друга страна, плазмите могат да се съдържат в контейнери или изолационни средства, които предотвратяват разпространението на топлина към околната среда.

Напълно йонизиран

Напълно йонизирана плазма е тази, в която нейните атоми са „голи“, тъй като са загубили всичките си електрони. Следователно, нейните катиони имат висока степен на положителен заряд.

В случая на калций тази плазма би била съставена от катиони Ca ²⁰⁺ (калциеви ядра) и много високоенергийни електрони. Този вид плазма е известен още като гореща плазма.

Примери за плазма

Плазмени лампи и неонови светлини

Плазмените лампи предлагат сигурен и отблизо как се държи това състояние на материята. Източник: Pxhere.

Плазмените лампи са артефакти, които красят всяка спалня с призрачни светлини. Има обаче и други обекти, на които можем да станем свидетели на плазменото състояние: в известните неонови светлини, чието съдържание на благороден газ се възбужда от преминаването на електрически ток при ниско налягане.

лъч

Лъчите, които падат от облаците, са мигновена и внезапна проява на земната плазма.

Слънчеви бури

Някои "плазмени частици" се образуват в йоносферата на нашата планета при постоянното бомбардиране на слънчева радиация. В пламъците или камшиците на Слънцето виждаме огромни количества плазма.

Северно Сияние

Друго явление, свързано с плазмата, се наблюдава на полюсите на Земята: северното сияние. Този огън с ледени цветове ни напомня, че същите пламъци в нашите кухни са друг рутинен пример за плазма.

Електронни устройства

Плазмата също е част в по-малки пропорции на електронни устройства като телевизори и монитори.

Заваряване и научна фантастика

Примери за плазма се наблюдават и в процесите на заваряване, в лазерни лъчи, в ядрени експлозии, в осветителни тела на Междузвездни войни; и най-общо казано във всяко оръжие, което наподобява разрушително енергийно оръдие.

Препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Център за наука и синтез на плазма. (2020). Какво е плазма? Възстановено от: psfc.mit.edu
3. Национален център за атмосферни изследвания. (2020). Плазмен. Възстановено от: scied.ucar.edu
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (11 февруари 2020 г.). За какво се използва плазма и от какво е направена? Възстановено от: thinkco.com
5. Wikipedia. (2020). Плазма (физика). Възстановено от: en.wikipedia.org