MATERIE: HERKUNFT, EIGENSCHAFTEN, ZUSTÄNDE UND BEISPIELE - WISSENSCHAFT - 2025

Die Materie ist die, die Masse hat, einen Platz im Raum einnimmt und in der Lage ist, gravitativ zu interagieren. Das gesamte Universum besteht aus Materie, die ihren Ursprung unmittelbar nach dem Urknall hat.

Materie ist in vier Zuständen vorhanden: fest, flüssig, gasförmig und Plasma. Letzteres hat viele Ähnlichkeiten mit Gas, ist jedoch aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften die vierte Form der Aggregation.

Materie besteht aus Atomen. Atome bestehen aus Neutronen, Protonen und Elektronen

Die Eigenschaften der Materie werden in zwei Kategorien unterteilt: Allgemein und Eigenschaften. Generäle erlauben es einem, Materie von dem zu unterscheiden, was nicht ist. Zum Beispiel ist Masse ein Merkmal von Materie sowie elektrischer Ladung, Volumen und Temperatur. Diese Eigenschaften sind für jeden Stoff gleich.

Die Eigenschaften sind wiederum die besonderen Eigenschaften, durch die sich eine Art von Materie von einer anderen unterscheidet. Diese Kategorie umfasst Dichte, Farbe, Härte, Viskosität, Leitfähigkeit, Schmelzpunkt, Kompressibilitätsmodul und vieles mehr.

Woraus besteht Materie?

Atome sind die Bausteine ​​der Materie. Atome bestehen wiederum aus Protonen, Elektronen und Neutronen.

Elektrische Ladung

Elektrische Ladung ist eine intrinsische Eigenschaft der Teilchen, aus denen Materie besteht. Protonen sind positiv und Elektronen negativ geladen, Neutronen ohne elektrische Ladung.

Im Atom befinden sich Protonen und Elektronen in gleichen Mengen, daher befindet sich das Atom - und die Materie im Allgemeinen - normalerweise in einem neutralen Zustand.

Abbildung eines Atoms. Protonen und Neutronen befinden sich im Kern in der gleichen Anzahl. Elektronen befinden sich auf verschiedenen Umlaufbahnen um den Kern herum

Ursprung der Materie

Der Ursprung der Materie liegt in den ersten Augenblicken der Entstehung des Universums, einem Stadium, in dem sich leichte Elemente wie Helium, Lithium und Deuterium (ein Wasserstoffisotop) zu bilden begannen.

NASA / WMAP Science Team / Kunst von Dana Berry

Diese Phase ist als Urknall-Nukleosynthese bekannt, der Prozess der Erzeugung von Atomkernen aus ihren Bestandteilen: Protonen und Neutronen. Kurze Momente nach dem Urknall kühlte das Universum ab und Protonen und Neutronen schlossen sich zu Atomkernen zusammen.

Sternentstehung und Herkunft der Elemente

Später, als die Sterne gebildet wurden, synthetisierten ihre Kerne die schwersten Elemente durch Kernfusionsprozesse. So entstand gewöhnliche Materie, aus der alle bekannten Objekte im Universum gebildet werden, einschließlich Lebewesen.

Wissenschaftler glauben heute jedoch, dass das Universum nicht nur aus gewöhnlicher Materie besteht. Die vorhandene Dichte dieser Materie erklärt nicht viele der kosmologischen Beobachtungen, wie die Expansion des Universums und die Geschwindigkeit der Sterne in Galaxien.

Sterne bewegen sich schneller als durch die Dichte gewöhnlicher Materie vorhergesagt, weshalb die Existenz einer nicht sichtbaren Materie, die dafür verantwortlich ist, postuliert wird. Es geht um dunkle Materie.

Es wird auch die Existenz einer dritten Klasse von Materie postuliert, die mit der sogenannten dunklen Energie verbunden ist. Denken Sie daran, dass Materie und Energie nach Einsteins Aussage gleichwertig sind.

Was wir als nächstes beschreiben werden, bezieht sich ausschließlich auf die gewöhnliche Materie, aus der wir bestehen, die je nach Art der Materie Masse und andere allgemeine Eigenschaften und viele sehr spezifische Eigenschaften aufweist.

Eigenschaften der Materie

- Allgemeine Eigenschaften

Die allgemeinen Eigenschaften der Materie sind allen gemeinsam. Zum Beispiel haben ein Stück Holz und ein Stück Metall Masse, nehmen ein Volumen ein und haben eine bestimmte Temperatur.

Masse, Gewicht und Trägheit

Masse und Gewicht sind Begriffe, die oft verwechselt werden. Es gibt jedoch einen grundlegenden Unterschied zwischen ihnen: Die Masse eines Körpers ist dieselbe - es sei denn, es kommt zu einem Verlust -, aber das Gewicht desselben Objekts kann sich ändern. Wir wissen, dass das Gewicht auf der Erde und auf dem Mond nicht gleich ist, da die Schwerkraft der Erde größer ist.

Daher ist Masse eine skalare Größe, während Gewicht ein Vektor ist. Dies bedeutet, dass das Gewicht eines Objekts Größe, Richtung und Sinn hat, da es die Kraft ist, mit der die Erde - oder der Mond oder ein anderes astronomisches Objekt - das Objekt in Richtung seines Zentrums zieht. Hier sind Richtung und Sinn "in Richtung Zentrum", während die Größe dem numerischen Teil entspricht.

Um die Masse auszudrücken, reichen eine Zahl und eine Einheit aus. Zum Beispiel sprechen sie von einem Kilo Mais oder einer Tonne Stahl. Im Internationalen Einheitensystem (SI) ist die Masseeinheit das Kilogramm.

Eine andere Sache, die wir aus alltäglicher Erfahrung sicher wissen, ist, dass es schwieriger ist, sehr massive Objekte als leichtere zu bewegen. Letztere finden es einfacher, Bewegungen zu ändern. Es ist eine Eigenschaft der Materie, die Trägheit genannt wird und durch die Masse gemessen wird.

Volumen

Materie nimmt einen bestimmten Raum ein, der nicht von einer anderen Materie eingenommen wird. Dies ist daher undurchdringlich, was bedeutet, dass es Widerstand gegen andere Materie bietet, die denselben Platz einnimmt.

Wenn Sie beispielsweise einen Schwamm einweichen, befindet sich die Flüssigkeit in den Poren des Schwamms, ohne denselben Platz wie sie einzunehmen. Gleiches gilt für gebrochene, poröse Gesteine, die Öl enthalten.

Temperatur

Atome sind in Molekülen organisiert, um eine Materiestruktur zu erhalten, aber sobald sie erreicht sind, befinden sich diese Teilchen nicht im statischen Gleichgewicht. Im Gegenteil, sie haben eine charakteristische Schwingungsbewegung, die unter anderem von ihrer Disposition abhängt.

Diese Bewegung ist mit der inneren Energie der Materie verbunden, die durch die Temperatur gemessen wird.

- Charakteristische Eigenschaften

Sie sind zahlreich und ihre Studie trägt dazu bei, die verschiedenen Wechselwirkungen zu charakterisieren, die Materie herstellen kann. Eines der wichtigsten ist die Dichte: Ein Kilo Eisen und ein Kilo Holz wiegen dasselbe, aber das Kilo Eisen nimmt weniger Volumen ein als das Kilo Holz.

Die Dichte ist das Verhältnis von Masse zu Volumen, das sie einnimmt. Jedes Material hat eine Dichte, die für es charakteristisch ist, obwohl es nicht unveränderlich ist, da Temperatur und Druck wichtige Modifikationen ausüben können.

Eine weitere ganz besondere Eigenschaft ist die Elastizität. Nicht alle Materialien verhalten sich beim Dehnen oder Zusammendrücken gleich. Einige sind sehr widerstandsfähig, andere sind leicht verformbar.

Auf diese Weise haben wir zahlreiche Eigenschaften der Materie, die ihr Verhalten in unzähligen Situationen charakterisieren.

Zustände des Materials

Wasser in flüssigem, festem und gasförmigem Zustand.

Materie erscheint uns in Aggregatzuständen, abhängig von der Kohäsionskraft zwischen den Teilchen, aus denen sie besteht. Auf diese Weise gibt es vier Zustände, die natürlich vorkommen:

-Solide

-Flüssigkeiten

-Gas

-Plasma

Solide

Festkörpermaterie hat eine sehr gut definierte Form, da die Partikelbestandteile stark kohäsiv sind. Es hat auch eine gute elastische Reaktion, da die Festkörpermaterie bei Verformung dazu neigt, in ihren ursprünglichen Zustand zurückzukehren.

Flüssigkeiten

Flüssigkeiten nehmen die Form des Behälters an, in dem sie sich befinden, haben jedoch ein genau definiertes Volumen, da die molekularen Bindungen zwar flexibler als in Feststoffen sind, aber dennoch eine ausreichende Kohäsion bieten.

Gase

Materie im gasförmigen Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass ihre Bestandteile nicht fest gebunden sind. Tatsächlich haben sie eine große Mobilität, und deshalb fehlt es Gasen an Form und Ausdehnung, bis sie das Volumen des Behälters füllen, in dem sie sich befinden.

Die drei bekanntesten Zustände der Materie. Josell7

Plasma

Plasma ist Materie in gasförmigem Zustand und auch ionisiert. Es wurde zuvor erwähnt, dass sich Materie im Allgemeinen in einem neutralen Zustand befindet, aber im Fall von Plasma haben sich ein oder mehrere Elektronen vom Atom getrennt und es mit einer Nettoladung belassen.

Obwohl Plasma der am wenigsten bekannte Zustand der Materie ist, ist die Wahrheit, dass es im Universum reichlich vorhanden ist. Zum Beispiel existiert Plasma in der äußeren Erdatmosphäre sowie in der Sonne und anderen Sternen.

Im Labor ist es möglich, Plasma zu erzeugen, indem ein Gas erhitzt wird, bis sich die Elektronen von den Atomen trennen, oder indem das Gas mit energiereicher Strahlung beschossen wird.

Beispiele für Materie

Gemeinsame Objekte

Jedes gemeinsame Objekt besteht aus Materie wie:

• Buch
• Ein Stuhl
• Ein Tisch
• Bauholz
• Glas.

Elementare Materie

In der elementaren Materie finden wir die Elemente, aus denen das Periodensystem der Elemente besteht, die den elementarsten Teil der Materie darstellen. Alle Objekte, aus denen Materie besteht, können in diese kleinen Elemente zerlegt werden.

• Aluminium
• Barium
• Argon
• Bor
• Kalzium
• Gallium
• Indisch.

Organisches Material

Es ist die Materie, die von lebenden Organismen erzeugt wird und auf der Chemie des Kohlenstoffs basiert, einem leichten Element, das leicht kovalente Bindungen bilden kann. Organische Verbindungen sind lange Molekülketten mit großer Vielseitigkeit, und das Leben nutzt sie, um ihre Funktionen zu erfüllen.

Antimaterie

Es ist eine Art von Materie, in der Elektronen positiv geladen sind (Positronen) und Protonen (Antiprotonen) negativ geladen sind. Obwohl Neutronen neutral verantwortlich sind, haben sie auch ein Antiteilchen, das als Antineutron bezeichnet wird und aus Antiquarks besteht.

Antimaterieteilchen haben die gleiche Masse wie Materieteilchen und kommen in der Natur vor. Seit 1932 werden Positronen in kosmischen Strahlen nachgewiesen, der Strahlung, die aus dem Weltraum kommt. In Laboratorien wurden Antiteilchen aller Art hergestellt durch den Einsatz von Kernbeschleunigern.

Es wurde sogar ein künstliches Anti-Atom erzeugt, das aus einem Positron besteht, das ein Antiproton umkreist. Es dauerte nicht lange, da Antimaterie in Gegenwart von Materie vernichtet und Energie erzeugt.

Dunkle Materie

Die Materie, aus der die Erde besteht, findet sich auch im Rest des Universums. Die Sternekerne wirken wie gigantische Spaltreaktoren, in denen ständig Atome entstehen, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind.

Wie wir bereits gesagt haben, deutet das Verhalten des Universums auf eine viel höhere Dichte als beobachtet hin. Die Erklärung kann in einer Art von Materie liegen, die nicht gesehen wird, die jedoch Effekte erzeugt, die beobachtet werden können und die sich in Gravitationskräften niederschlagen, die intensiver sind als die Dichte der beobachtbaren Materie.

Es wird angenommen, dass Dunkle Materie und Energie 90% des Universums ausmachen (ersteres trägt 25% zur Gesamtmenge bei). Somit wären nur 10% gewöhnliche Materie und der Rest dunkle Energie, die homogen im gesamten Universum verteilt wäre.

Verweise

1. Chemie Libretexte. Physikalische und chemische Eigenschaften der Materie. Wiederhergestellt von: chem.libretexts.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konzeptionelle Physik. 5 .. Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Physik: Eine konzeptionelle Weltanschauung. 7 .. Auflage. Engagieren.
4. Tillery, B. 2013. Integrate Science.6th. Auflage. MacGraw Hill.
5. Wikipedia. Angelegenheit. Wiederhergestellt von: es.wikipedia.org.
6. Wilczec, F. Der Ursprung der Messe. Wiederhergestellt von: web.mit.edu.