СТАЊЕ ПЛАЗМЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ВРСТЕ И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Стање плазме један је од основних начина на који се материја може сакупљати и оно је највише преовлађујући у универзуму који се може опазити. Плазма се састоји од врућег, светлог и високо јонизованог гаса до тачке у којој стиче јединствена својства која га разликују од гасовитог или било којег другог гаса.

Видимо плазму разасуту по звездама ноћног неба. Како у Универзуму постоји бескрајни број звезда, као и маглине и друга небеска бића, то се сматра најважнијим стањем материје. На Земљи се сматра четвртим стањем, по течном, чврстом и гасовитом стању.

Плазма лампица

Сунце је најближи пример где у огромним размерама можемо да ценимо карактеристике плазме у природном окружењу. С друге стране, на Земљи се јављају природни феномени у којима се активира тренутан изглед плазме, попут ватре и муње у олуји.

Плазма није повезана само са високим температурама (милионима Келвина степена), већ и са великим електричним потенцијалима, са лампама са жарном нити и са бесконачном електричном проводљивошћу.

Карактеристике плазме

Плазма звезда и маглина чини практично целину посматраног Универзума. Извор: Пкхере.

Састав

Материја је састављена од честица (молекула, атома, јона, ћелија итд.), Које у зависности од делотворности и силе којом се додају успостављају чврсто, течно или гасовито стање.

Честице плазме састоје се од позитивно наелектрисаних атома, познатијих као катиони (+) и електрона (-). У плазматичном стању материје нема говора о молекулама.

Катиони и електрони вибрирају на веома високим фреквенцијама показујући колективно, а не појединачно понашање. Не могу се одвојити или померати без узнемиравања целог скупа честица.

То се не дешава, на пример, са гасовима, где њихови атоми или молекули, иако се сударају један са другим, имају минималне, занемарљиве интеракције.

обука

Стање плазме настаје углавном када гас јонизује као резултат изложености врло високим температурама.

Почнимо прво с коцком леда. Ово је солидно. Ако се загрева, лед ће се растопити у течну воду. Затим ће загревањем до виших температура вода почети да кључа и излази из течности као пара, што је гас. За сада имамо три најпознатија стања материје.

Ако се водена пара загреје на знатно вишу температуру, под повољним условима ће доћи време када ће се њихове везе распасти да би формирале слободне атоме кисеоника и водоника. Тада атоми апсорбују толико топлоте да њихови електрони почињу да пуцају у околину. Тако су настали катиони кисеоника и водоника.

Ови катиони завршавају умотани у облак електрона, додавани дејством заједнице и електростатским атракцијама. Тада се каже да је из воде добијена плазма.

У овом случају, плазма је настала дејством топлотне енергије. Међутим, високоенергетско зрачење (гама зраке), као и велике разлике у електричним потенцијалима, такође могу изазвати њихов изглед.

Квазинеутралност

Плазма има карактеристику да је квазинеутрална (готово неутрална). То је зато што је број електрона узбуђених и ослобођених атома једнак величини позитивних набоја катиона. На пример, размотрите гасовити атом калцијума који губи један и два електрона да би формирао катионе Ца ⁺ и Ца2 ^+, респективно :

Ца (г) + енергија → Ца ⁺ (г) + е ^-

Ца ⁺ (г) + Енергија → Ца ²⁺ (г) + е ^-

Као глобални процес:

Ца (г) + енергија → Ца ²⁺ (г) + 2е ^-

За сваки Ца ²⁺ који се формира постојаће два слободна електрона. Ако постоји десет Ца ²⁺ , тада ће то бити двадесет електрона, и тако даље. Исти разлог се односи на катионе са већом магнитудом набоја (Ца ³⁺ , Ца ⁵⁺ , Ца ⁷⁺ , итд.). Калцијум катиони и њихови електрони постају део плазме у вакууму.

Физичка својства

Изгледа да је плазма врући, ужарени, високо електрични проводљиви течни гас који реагује или је подложан електромагнетним пољима. На овај начин се плазмама може контролисати или закључати манипулацијом магнетним пољем.

Врсте плазме

Делимично јонизован

Делимично јонизована плазма је она у којој атоми нису изгубили све своје електроне, па чак могу бити и неутрални атоми. У примеру калцијума може бити мешавина Ца2 ⁺ катиона, Ца атома и електрона. Ова врста плазме је позната и као хладна плазма.

С друге стране, плазме могу бити садржане у посудама или изолационим средствима која спречавају ширење топлоте у околину.

Потпуно јонизован

Потпуно јонизирана плазма је она у којој су њени атоми „голи“, јер су изгубили све своје електроне. Због тога, њени катиони имају велику јачину позитивног набоја.

У случају калцијума, ова плазма би се састојала од катиона Ца ²⁰⁺ (калцијумова језгра) и много високоенергетских електрона. Ова врста плазме је позната и као врућа плазма.

Примери плазме

Плазма лампе и неонска светла

Плазма лампе нуде сигуран и близак приказ понашања овог стања материје. Извор: Пкхере.

Плазма лампе су артефакти који украшавају сваку спаваћу собу са сабласним светлима. Међутим, постоје и други предмети где можемо да будемо сведоци стања плазме: у познатим неонским светлима, чији је племенити садржај гаса побуђен проласком електричне струје при ниским притисцима.

зрак

Зраци који падају из облака су тренутна и изненадна манифестација земаљске плазме.

Соларне олује

Неке „честице плазме“ настају у ионосфери нашег планета сталним бомбардовањем сунчевог зрачења. У сунчевим зрацима или бичевима видимо огромне количине плазме.

Аурора Бореалис

Још један феномен везан за плазму примећен је на земаљским половима: северно светло. Та ватра са леденим бојама подсећа нас да су исти пламени у нашим кухињама још један рутински пример плазме.

Електронски уређаји

Плазма је такође део мањих размера електронских уређаја попут телевизора и монитора.

Заваривање и научна фантастика

Примери плазме се такође виде у процесима заваривања, у ласерским сноповима, у нуклеарним експлозијама, у светлосним сабљама Стар Варс; и уопштено говорећи, у било којем оружју које наликује деструктивном енергетском топу.

Референце

1. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
2. Научно-фузијски центар за плазму. (2020). Шта је плазма? Опоравак од: псфц.мит.еду
3. Национални центар за атмосферска истраживања. (2020). Плазма. Опоравак од: сциед.уцар.еду
4. Хелменстине, др Анне Марие (11. фебруара 2020.). За шта се користи плазма и од чега се производи? Опоравак од: тхинкцо.цом
5. Википедиа. (2020). Плазма (физика). Опоравак од: ен.википедиа.орг