DIE 5 AGGREGATZUSTÄNDE DER MATERIE - CHEMIE - 2025

Die Aggregationszustände der Materie hängen mit der Tatsache zusammen, dass sie in Abhängigkeit von der Dichte der Moleküle, aus denen sie besteht, in verschiedenen Zuständen existieren kann. Die Physik ist für die Untersuchung der Natur und der Eigenschaften von Materie und Energie im Universum verantwortlich.

Der Begriff der Materie ist definiert als alles, was das Universum ausmacht (Atome, Moleküle und Ionen), das alle vorhandenen physikalischen Strukturen bildet. Traditionelle wissenschaftliche Untersuchungen betrachteten die Aggregationszustände der Materie als vollständig wie die drei bekannten: fest, flüssig oder gasförmig.

Es gibt jedoch zwei weitere Phasen, die in jüngerer Zeit bestimmt wurden, sodass sie als solche klassifiziert und zu den drei ursprünglichen Zuständen (dem sogenannten Plasma und dem Bose-Einstein-Kondensat) hinzugefügt werden können.

Diese stellen Formen von Materie dar, die seltener als traditionelle sind, aber unter den richtigen Bedingungen intrinsische Eigenschaften aufweisen und einzigartig genug sind, um als Aggregationszustände klassifiziert zu werden.

Zustände der Materieaggregation

Solide

Metalle sind fest

Wenn von Materie in einem festen Zustand die Rede ist, kann sie als diejenige definiert werden, in der die Moleküle, aus denen sie besteht, auf kompakte Weise vereint sind, so dass nur sehr wenig Platz zwischen ihnen bleibt und ihre Struktur einen starren Charakter erhält.

Daher fließen Materialien in diesem Aggregatzustand nicht frei (wie Flüssigkeiten) oder dehnen sich volumetrisch aus (wie Gase) und werden für die Zwecke verschiedener Anwendungen als inkompressible Substanzen angesehen.

Darüber hinaus können sie kristalline Strukturen aufweisen, die geordnet und regelmäßig oder ungeordnet und unregelmäßig organisiert sind, wie z. B. amorphe Strukturen.

In diesem Sinne sind die Feststoffe in ihrer Struktur nicht unbedingt homogen, da sie diejenigen finden können, die chemisch heterogen sind. Sie haben die Fähigkeit, in einem Fusionsprozess direkt in den flüssigen Zustand überzugehen sowie durch Sublimation in den gasförmigen Zustand überzugehen.

Arten von Feststoffen

Feststoffe sind in verschiedene Klassifikationen unterteilt:

Metalle: sind solche starken und dichten Feststoffe, die normalerweise auch ausgezeichnete Leiter für Elektrizität (aufgrund ihrer freien Elektronen) und Wärme (aufgrund ihrer Wärmeleitfähigkeit) sind. Sie machen einen Großteil des Periodensystems der Elemente aus und können mit einem anderen Metall oder Nichtmetall zu Legierungen verbunden werden. Je nach Metall können sie natürlich gefunden oder künstlich hergestellt werden.

Mineralien

Dies sind die Feststoffe, die auf natürliche Weise durch geologische Prozesse gebildet werden, die bei hohem Druck auftreten.

Mineralien werden durch ihre kristalline Struktur mit einheitlichen Eigenschaften so katalogisiert, und ihre Art variiert je nach diskutiertem Material und Herkunft enorm. Diese Art von Feststoffen kommt sehr häufig auf dem gesamten Planeten Erde vor.

Keramik

Es handelt sich um Feststoffe, die aus anorganischen und nichtmetallischen Substanzen, typischerweise durch Anwendung von Wärme, erzeugt werden und kristalline oder teilkristalline Strukturen aufweisen.

Die Besonderheit dieser Art von Material besteht darin, dass es hohe Temperaturen, Stöße und Kräfte ableiten kann, was es zu einer hervorragenden Komponente für fortschrittliche Technologien in den Bereichen Luftfahrt, Elektronik und sogar Militär macht.

Organische Feststoffe

Sie sind solche Feststoffe, die hauptsächlich aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und in ihrer Struktur auch Stickstoff-, Sauerstoff-, Phosphor-, Schwefel- oder Halogenmoleküle aufweisen können.

Diese Substanzen variieren enorm, wobei Materialien von natürlichen und künstlichen Polymeren bis hin zu Paraffinwachs aus Kohlenwasserstoffen reichen.

Kompositmaterialien

Dies sind die relativ modernen Materialien, die durch Verbinden von zwei oder mehr Feststoffen entwickelt wurden, um eine neue Substanz mit den Eigenschaften jeder ihrer Komponenten zu erzeugen und so ihre Eigenschaften für ein Material zu nutzen, das den Originalen überlegen ist. Beispiele hierfür sind Stahlbeton und Verbundholz.

Halbleiter

Sie sind nach ihrem spezifischen Widerstand und ihrer elektrischen Leitfähigkeit benannt, wodurch sie zwischen metallischen Leitern und nichtmetallischen Induktivitäten platziert werden. Sie werden häufig im Bereich der modernen Elektronik und zur Akkumulation von Sonnenenergie eingesetzt.

Nanomaterialien

Sie sind Festkörper mit mikroskopischen Abmessungen, was bedeutet, dass sie andere Eigenschaften haben als ihre größere Version. Sie finden Anwendung in speziellen Bereichen der Wissenschaft und Technologie, beispielsweise im Bereich der Energiespeicherung.

Biomaterialien

Sie sind natürliche und biologische Materialien mit komplexen und einzigartigen Eigenschaften, die sich von allen anderen Feststoffen aufgrund ihrer Herkunft aus Millionen von Jahren der Evolution unterscheiden. Sie bestehen aus verschiedenen organischen Elementen und können entsprechend den ihnen innewohnenden Eigenschaften gebildet und reformiert werden.

Flüssigkeit

Flüssigkeit wird als nahezu inkompressibler Zustand bezeichnet, der das Volumen des Behälters einnimmt, in dem sie sich befindet.

Im Gegensatz zu Feststoffen fließen Flüssigkeiten frei auf der Oberfläche, auf der sie sich befinden, aber sie dehnen sich nicht wie Gase volumetrisch aus. Aus diesem Grund behalten sie eine praktisch konstante Dichte bei. Sie haben auch die Fähigkeit, die Oberflächen, die sie aufgrund der Oberflächenspannung berühren, zu benetzen oder zu befeuchten.

Flüssigkeiten unterliegen einer als Viskosität bekannten Eigenschaft, die ihren Widerstand gegen Verformung durch Scherung oder Bewegung misst.

Aufgrund ihres Verhaltens in Bezug auf Viskosität und Verformung können Flüssigkeiten in Newtonsche und Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten eingeteilt werden, obwohl dies in diesem Artikel nicht im Detail erörtert wird.

Es ist wichtig zu beachten, dass in diesem Aggregatzustand unter normalen Bedingungen nur zwei Elemente gefunden werden: Brom und Quecksilber, und Cäsium, Gallium, Francium und Rubidium können unter angemessenen Bedingungen auch leicht einen flüssigen Zustand erreichen.

Sie können durch einen Verfestigungsprozess in einen festen Zustand umgewandelt und durch Kochen in Gase umgewandelt werden.

Arten von Flüssigkeiten

Flüssigkeiten werden entsprechend ihrer Struktur in fünf Typen unterteilt:

Lösungsmittel

Lösungsmittel repräsentieren alle diese üblichen und ungewöhnlichen Flüssigkeiten mit nur einer Art von Molekülen in ihrer Struktur und sind jene Substanzen, die dazu dienen, feste Substanzen und andere Flüssigkeiten im Inneren aufzulösen, um neue Arten von Flüssigkeiten zu bilden.

Lösungen

Sie sind solche Flüssigkeiten in Form einer homogenen Mischung, die durch die Vereinigung eines gelösten Stoffes und eines Lösungsmittels gebildet wurden, wobei der gelöste Stoff ein Feststoff oder eine andere Flüssigkeit sein kann.

Emulsionen

Sie werden als solche Flüssigkeiten dargestellt, die durch Mischen von zwei typischerweise nicht mischbaren Flüssigkeiten gebildet wurden. Sie werden als eine Flüssigkeit beobachtet, die in Form von Kügelchen in einer anderen suspendiert ist, und können je nach ihrer Struktur in der Form W / O (Wasser in Öl) oder O / W (Öl in Wasser) vorliegen.

Suspensionen

Suspensionen sind solche Flüssigkeiten, in denen feste Partikel in einem Lösungsmittel suspendiert sind. Sie können in der Natur gebildet werden, sind aber im pharmazeutischen Bereich am häufigsten anzutreffen.

Aerosolsprays

Sie entstehen, wenn ein Gas durch eine Flüssigkeit geleitet wird und das erste in der zweiten dispergiert wird. Diese Substanzen sind von Natur aus flüssig mit gasförmigen Molekülen und können sich mit steigender Temperatur trennen.

Gas

Als Gas wird der Zustand komprimierbarer Materie angesehen, in dem die Moleküle erheblich getrennt und dispergiert sind und in dem sie sich ausdehnen, um das Volumen des Behälters einzunehmen, in dem sie enthalten sind.

Es gibt auch mehrere Elemente, die von Natur aus gasförmig sind und sich mit anderen Substanzen unter Bildung gasförmiger Gemische verbinden können.

Gase können durch Kondensation direkt in Flüssigkeiten und durch seltene Ablagerung in Feststoffe umgewandelt werden. Zusätzlich können sie auf sehr hohe Temperaturen erhitzt oder durch ein starkes elektromagnetisches Feld geleitet werden, um sie zu ionisieren und in Plasma umzuwandeln.

Aufgrund ihrer komplizierten Natur und Instabilität in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen können die Eigenschaften von Gasen je nach Druck und Temperatur variieren, in denen sie sich befinden. Daher arbeiten Sie manchmal mit Gasen unter der Annahme, dass sie "ideal" sind.

Arten von Gasen

Je nach Struktur und Herkunft gibt es drei Arten von Gasen, die im Folgenden beschrieben werden:

Elementare Naturtöne

Sie sind definiert als alle Elemente, die sich in der Natur und unter normalen Bedingungen in einem gasförmigen Zustand befinden und sowohl auf dem Planeten Erde als auch auf anderen Planeten beobachtet werden.

In diesem Fall können neben Chlor und Fluor auch Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Edelgase als Beispiele genannt werden.

Naturstoffe

Sie sind Gase, die in der Natur durch biologische Prozesse gebildet werden und aus zwei oder mehr Elementen bestehen. Sie bestehen üblicherweise aus Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, können aber in sehr seltenen Fällen auch mit Edelgasen gebildet werden.

Künstlich

Es sind jene Gase, die der Mensch aus natürlichen Verbindungen erzeugt, um die Bedürfnisse des Menschen zu befriedigen. Bestimmte künstliche Gase wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Anästhesiemittel und Sterilisationsmittel können giftiger oder umweltschädlicher sein als bisher angenommen. Daher gibt es Vorschriften, um ihre massive Verwendung zu begrenzen.

Plasma

Dieser Zustand der Aggregation von Materie wurde erstmals in den 1920er Jahren beschrieben und ist durch seine Nichtexistenz auf der Erdoberfläche gekennzeichnet.

Es tritt nur auf, wenn ein neutrales Gas einem ziemlich starken elektromagnetischen Feld ausgesetzt ist, das eine Klasse von ionisiertem Gas bildet, das stark elektrisch leitend ist und sich auch ausreichend von den anderen vorhandenen Aggregationszuständen unterscheidet, um eine eigene Einstufung als Zustand zu verdienen. .

Materie in diesem Zustand kann entionisiert werden, um wieder zu einem Gas zu werden, aber es ist ein komplexer Prozess, der extreme Bedingungen erfordert.

Es wird angenommen, dass Plasma den am häufigsten vorkommenden Materiezustand im Universum darstellt; Diese Argumente basieren auf der Existenz der sogenannten „dunklen Materie“, die von Quantenphysikern vorgeschlagen wurde, um Gravitationsphänomene im Raum zu erklären.

Arten von Plasma

Es gibt drei Arten von Plasma, die nur nach ihrer Herkunft klassifiziert werden. Dies geschieht sogar innerhalb derselben Klassifikation, da Plasmen sehr unterschiedlich sind und es nicht ausreicht, eines zu kennen, um alle zu kennen.

Künstlich

Es ist dieses künstliche Plasma, wie es in Bildschirmen, Leuchtstofflampen und Leuchtreklamen sowie in Raketentreibstoffen zu finden ist.

Land

Es ist das Plasma, das auf die eine oder andere Weise von der Erde gebildet wird, was deutlich macht, dass es hauptsächlich in der Atmosphäre oder in anderen ähnlichen Umgebungen vorkommt und nicht an der Oberfläche vorkommt. Es umfasst den Blitz, den Polarwind, die Ionosphäre und die Magnetosphäre.

Raum

Es ist dieses Plasma, das im Weltraum beobachtet wird und Strukturen unterschiedlicher Größe bildet, die von wenigen Metern bis zu enormen Ausdehnungen von Lichtjahren variieren.

Dieses Plasma wird in Sternen (einschließlich unserer Sonne), im Sonnenwind, im interstellaren und intergalaktischen Medium sowie in interstellaren Nebeln beobachtet.

Bose-Einstein-Kondensat

Das Bose-Einstein-Kondensat ist ein relativ neues Konzept. Es hat seinen Ursprung im Jahr 1924, als die Physiker Albert Einstein und Satyendra Nath Bose seine Existenz allgemein vorhersagten.

Dieser Materiezustand wird als verdünntes Gas von Bosonen beschrieben - Elementar- oder Verbundteilchen, die als Energieträger assoziiert sind -, die auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (-273,15 K) abgekühlt wurden.

Unter diesen Bedingungen gelangen die Komponentenbosonen des Kondensats in ihren minimalen Quantenzustand, wodurch sie Eigenschaften einzigartiger und besonderer mikroskopischer Phänomene aufweisen, die sie von normalen Gasen trennen.

Die Moleküle eines BE-Kondensats zeigen Eigenschaften der Supraleitung; Das heißt, es fehlt ein elektrischer Widerstand. Sie können auch Superfluiditätseigenschaften aufweisen, wodurch die Substanz eine Viskosität von Null aufweist, so dass sie ohne Verlust der kinetischen Energie aufgrund von Reibung fließen kann.

Aufgrund der Instabilität und des kurzen Vorhandenseins von Materie in diesem Zustand werden die möglichen Verwendungen für diese Arten von Verbindungen noch untersucht.

Aus diesem Grund wurden nicht nur in Studien verwendet, in denen versucht wurde, die Lichtgeschwindigkeit zu verlangsamen, sondern es wurden auch nicht viele Anwendungen für diese Art von Substanz erzielt. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass es der Menschheit in einer Vielzahl zukünftiger Rollen helfen könnte.

Verweise

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2. Lernen, L. (sf). Klassifizierung der Materie. Abgerufen von kurse.lumenlearning.com
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5. Wikipedia. (sf). Aggregatszustand. Abgerufen von en.wikipedia.org