PLASMATILSTAND: EGENSKAPER, TYPER OG EKSEMPLER - KJEMI - 2026

Den plasmatilstanden er en av de grunnleggende måter som stoffer kan aggregere, og det er den mest fremherskende i det observerbare universet. Plasma består av en varm, lys og sterkt ionisert gass, til et punkt der den får unike egenskaper som skiller den fra gassformet tilstand eller annen gass spesielt.

Vi ser plasmaet spredt i stjernene på nattehimmelen. Siden det er et uendelig antall stjerner i universet, i tillegg til tåker og andre himmelske enheter, regnes det som den viktigste sakstilstanden. På jorden regnes det som den fjerde tilstanden, etter væske, fast og gassformig.

Plasmalampe

Sola er det nærmeste eksemplet der vi kan sette pris på egenskapene til plasma i et naturlig miljø på massive skalaer. På den annen side forekommer naturfenomener på jorden der et øyeblikkelig utseende av plasma utløses, for eksempel brann og lyn i stormer.

Plasma er ikke bare forbundet med høye temperaturer (millioner av kelvin-grader), men også med store elektriske potensialer, med glødelys og med uendelig elektrisk ledningsevne.

Plasmaegenskaper

Plasmaet av stjerner og tåker utgjør praktisk talt hele det observerbare universet. Kilde: Pxhere.

sammensetning

Materiale er sammensatt av partikler (molekyler, atomer, ioner, celler, etc.), som avhengig av effektiviteten og kreftene som de tilsettes, etablerer en fast, flytende eller gassformig tilstand.

Plasmapartikler består av positivt ladede atomer, bedre kjent som kationer (+), og elektroner (-). I plasmatisk tilstand er det ikke snakk om molekyler.

Kationene og elektronene vibrerer ved veldig høye frekvenser og viser en kollektiv og ikke individuell oppførsel. De kan ikke skille seg eller bevege seg uten at hele settet med partikler blir forstyrret.

Dette skjer ikke for eksempel med gasser, der atomer eller molekyler, selv om de kolliderer med hverandre, har minimale, ubetydelige interaksjoner.

Opplæring

Plasmatilstanden dannes hovedsakelig når en gass ioniseres som et resultat av eksponering for meget høye temperaturer.

La oss starte med en isbit først. Dette er et solid. Hvis den blir oppvarmet, smelter isen i flytende vann. Ved å varme til høyere temperaturer vil vannet begynne å koke og slippe ut fra væsken som damp, som er en gass. Så langt har vi de tre mest kjente sakene.

Hvis vanndampen blir oppvarmet til en mye høyere temperatur, vil det under gunstige forhold komme en tid hvor bindingene deres bryter for å danne fritt oksygen og hydrogenatomer. Da tar atomene opp så mye varme at elektronene deres begynner å skyte ut i omgivelsene. Dermed er oksygen- og hydrogenkationer blitt dannet.

Disse kationene ender opp pakket inn i en sky av elektroner, lagt til av handlingen fra samfunnet og elektrostatiske attraksjoner. Det sies da at det er oppnådd et plasma fra vannet.

I dette tilfellet ble plasmaet dannet av virkningen av termisk energi. Imidlertid kan sterkt energisk stråling (gammastråler), så vel som store forskjeller i elektriske potensialer, også indusere deres utseende.

Quasineutrality

Plasma har kjennetegn ved å være kvasineutral (nesten nøytral). Dette er fordi antallet elektroner som er eksiterte og frigjort fra atomene, har en tendens til å være lik størrelsene på de positive ladningene til kationene. Tenk for eksempel på et gassformig kalsiumatom som mister henholdsvis én og to elektroner for å danne kationene Ca ⁺ og Ca ²⁺ :

Ca (g) + Energi → Ca ⁺ (g) + e ^-

Ca ⁺ (g) + Energi → Ca ²⁺ (g) + e ^-

Å være den globale prosessen:

Ca (g) + Energi → Ca ²⁺ (g) + 2e ^-

For hver Ca ²⁺ som dannes vil det være to frie elektroner. Hvis det er ti Ca ²⁺ , vil det være tjue elektroner, og så videre. Den samme resonnementet gjelder for kationer med høyere ladningsstørrelser (Ca ³⁺ , Ca ⁵⁺ , Ca ⁷⁺ , etc.). Kalsiumkationer og deres elektroner blir en del av et plasma i vakuum.

Fysiske egenskaper

Plasma ser generelt ut til å være en varm, glødende, meget elektrisk ledende flytende gass som reagerer på eller er mottakelig for elektromagnetiske felt. På denne måten kan plasma bli kontrollert eller låst ved å manipulere et magnetfelt.

Typer plasma

Delvis ionisert

Et delvis ionisert plasma er et der atomene ikke har mistet alle elektronene sine, og det kan til og med være nøytrale atomer. I eksemplet med kalsium kan det være en blanding av Ca ²⁺ -kationer, Ca- atomer og elektroner. Denne typen plasma er også kjent som kald plasma.

På den annen side kan plasma være inneholdt i containere eller isolasjonsmidler som forhindrer diffusjon av varme til omgivelsene.

Helt ionisert

Et fullstendig ionisert plasma er et der dens atomer er "nakne", siden de har mistet alle elektronene sine. Derfor har kationene høye størrelser med positiv ladning.

Når det gjelder kalsium, vil dette plasmaet være sammensatt av Ca ²⁰⁺ kationer (kalsiumkjerner) og mange høyenergi-elektroner. Denne typen plasma er også kjent som varmt plasma.

Eksempler på plasma

Plasma-lamper og neonlys

Plasmalamper gir et sikkert og nært syn på hvordan denne tilstanden oppfører seg. Kilde: Pxhere.

Plasmalamper er gjenstander som pryder ethvert soverom med spøkelsesaktige lys. Imidlertid er det andre gjenstander hvor vi kan være vitne til plasmatilstanden: i de berømte neonlysene, hvis innhold av edel gass er begeistret ved passering av en elektrisk strøm ved lave trykk.

Stråle

Strålene som faller fra skyene er en øyeblikkelig og plutselig manifestasjon av jordas plasma.

Solstormer

Noen "plasmapartikler" dannes i ionosfæren av planeten vår ved konstant bombardement av solstråling. I oppblussingen av solen ser vi enorme mengder plasma.

Nordlys

Et annet fenomen relatert til plasma observeres ved jordens poler: nordlyset. Den ilden med isete farger minner oss om at de samme flammene på kjøkkenene våre er et annet rutinemessig eksempel på plasma.

Elektroniske enheter

Plasma er også del av, i mindre proporsjoner, av elektroniske enheter som TV-apparater og skjermer.

Sveising og science fiction

Eksempler på plasma sees også i sveiseprosesser, i laserstråler, i atomeksplosjoner, i Star Wars lysskilt; og generelt sett i ethvert våpen som ligner en destruktiv energikanon.

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Plasma Science and Fusion Center. (2020). Hva er plasma? Gjenopprettet fra: psfc.mit.edu
3. Nasjonalt senter for atmosfærisk forskning. (2020). Plasma. Gjenopprettet fra: scied.ucar.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. februar 2020). Hva brukes plasma til, og hva er det laget av? Gjenopprettet fra: thoughtco.com
5. Wikipedia. (2020). Plasma (fysikk). Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org