Secara tradisional dianggap bahwa materi hanya dapat ditemukan dalam tiga keadaan: padat, cair dan gas. Namun, ini tidak benar. Keadaan agregasi materi lainnya telah terlihat, meskipun jarang, tampaknya juga ada .
Selanjutnya kita akan melihat ciri-ciri utama dari masing-masing state tersebut, siapa yang paling baru ditemukan dan proses apa saja yang membuat suatu objek berpindah dari satu state ke state lainnya.
- Artikel terkait: ” 11 jenis reaksi kimia “
Keadaan agregasi materi: apa itu?
Dalam fisika, keadaan agregasi materi dipahami sebagai salah satu bentuk karakteristik di mana materi dapat muncul . Secara historis, perbedaan antara keadaan materi dibuat berdasarkan sifat kualitatif, seperti soliditas objek, perilaku atom atau suhunya, klasifikasi tradisional menjadi cair, padat dan gas.
Namun, berkat penelitian dalam fisika, keadaan lain telah ditemukan dan diangkat yang dapat terjadi dalam situasi yang, biasanya, tidak mungkin untuk ditiru, seperti suhu yang sangat tinggi atau rendah.
Selanjutnya kita akan melihat keadaan utama materi , baik yang membentuk klasifikasi tradisional maupun yang telah ditemukan dalam kondisi laboratorium, selain menjelaskan sifat fisiknya dan cara mendapatkannya.
Keadaan dasar
Secara tradisional, ada tiga keadaan materi, berdasarkan bagaimana atom-atomnya berperilaku pada suhu yang berbeda . Keadaan ini pada dasarnya tiga: padat, cair dan gas. Namun, itu kemudian dimasukkan ke dalam plasma di antara keadaan dasar ini. Hal yang paling luar biasa dari empat keadaan berikut ini adalah mungkin untuk mengamatinya dalam situasi sehari-hari, saat berada di rumah.
Untuk memahami empat keadaan dasar agregasi materi, di setiap bagian kita akan melihat bagaimana H2O, yaitu air, disajikan di masing-masing keadaan ini .
1. Padat
Objek solid state disajikan dengan cara yang ditentukan, yaitu bentuknya biasanya tidak berubah, tidak mungkin untuk mengubahnya tanpa menerapkan gaya yang besar atau mengubah keadaan objek yang bersangkutan.
Atom-atom dari objek-objek ini terjalin membentuk struktur tertentu , yang memberi mereka kemampuan untuk menahan gaya tanpa mengubah bentuk tubuh di mana mereka berada. Hal ini membuat benda-benda ini tangguh dan tahan.
H2O dalam keadaan padat adalah es.
Benda yang berada dalam keadaan padat biasanya memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
- kohesi tinggi.
- Bentuk yang ditentukan.
- Memori bentuk: tergantung pada objeknya, ia kembali seperti semula ketika berubah bentuk.
- Mereka praktis tidak dapat dimampatkan.
- Ketahanan terhadap fragmentasi
- Tidak ada kelancaran.
2. Cairan
Jika suhu zat padat dinaikkan, kemungkinan besar benda itu akan kehilangan bentuknya sampai struktur atomnya yang tersusun rapi menghilang sepenuhnya, menjadi cair.
Cairan memiliki kemampuan untuk mengalir karena atom-atomnya, meskipun terus membentuk molekul yang terorganisir, tidak begitu dekat satu sama lain, sehingga memberikan lebih banyak kebebasan untuk bergerak .
H2O dalam keadaan cair adalah normal, air biasa.
Dalam keadaan cair, zat memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
- Kurang kohesi.
- Mereka tidak memiliki bentuk konkret.
- Kelancaran.
- Sedikit kompresibel
- Dalam dingin mereka berkontraksi.
- Mereka dapat menyajikan difusi.
3. Gas
Dalam keadaan gas, materi terdiri dari molekul-molekul yang tidak terikat bersama, memiliki sedikit gaya tarik menarik satu sama lain , yang berarti bahwa gas tidak memiliki bentuk atau volume yang ditentukan.
Berkat ini, mereka berkembang sepenuhnya dengan bebas, mengisi wadah yang berisi mereka. Kepadatannya jauh lebih rendah daripada cairan dan padatan .
Bentuk gas H2O adalah uap air.
Bentuk gas memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
- Hampir nol kohesi.
- Tidak ada bentuk yang pasti.
- Volume variabel.
- Mereka cenderung mengambil ruang sebanyak mungkin.
4. Plasma
Banyak orang tidak mengetahui keadaan materi ini, yang aneh, karena ini adalah keadaan paling umum di alam semesta, karena bintang terbuat dari apa.
Pada dasarnya, plasma adalah gas terionisasi, yaitu atom yang menyusunnya telah dipisahkan dari elektronnya , yang merupakan partikel subatomik yang biasanya ditemukan di dalam atom.
Jadi, plasma seperti gas, tetapi terdiri dari anion dan kation, yang masing-masing merupakan ion bermuatan negatif dan positif. Hal ini membuat plasma konduktor yang sangat baik.
Dalam gas, berada pada suhu tinggi, atom bergerak sangat cepat . Jika atom-atom ini bertabrakan satu sama lain dengan sangat keras, itu menyebabkan elektron di dalamnya terlepas. Mempertimbangkan hal ini, dapat dimengerti bahwa gas-gas yang ada di permukaan Matahari terus-menerus terionisasi, karena ada banyak suhu, yang menyebabkannya menjadi plasma.
Lampu neon, setelah dinyalakan, mengandung plasma di dalamnya. Juga, api lilin akan menjadi plasma.
Karakteristik plasma:
- Mereka menghantarkan listrik.
- Mereka sangat dipengaruhi oleh medan magnet.
- Atom-atomnya tidak membentuk struktur yang ditentukan.
- Mereka memancarkan cahaya.
- Mereka berada pada suhu tinggi.
negara bagian baru
Tidak hanya empat negara bagian yang telah disebutkan. Di bawah kondisi laboratorium, lebih banyak lagi yang telah diangkat dan ditemukan . Selanjutnya kita akan melihat beberapa keadaan agregasi materi yang hampir tidak dapat diamati selama berada di rumah, tetapi dapat dengan sengaja dibuat di fasilitas ilmiah, atau telah dihipotesiskan.
5. Kondensat Bose-Einstein
Awalnya diprediksi oleh Satyendra Nath Bose dan Albert Einstein pada tahun 1927, kondensat Bose-Einstein ditemukan pada tahun 1995 oleh fisikawan Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle, dan Carl E. Wieman.
Para peneliti ini berhasil mendinginkan atom hingga suhu 300 kali lebih rendah dari yang telah dicapai hingga saat ini . Kondensat ini terdiri dari boson.
Dalam keadaan materi ini atom-atom benar-benar diam. Zat tersebut sangat dingin dan memiliki kerapatan yang tinggi.
- Anda mungkin tertarik: ” 9 postulat teori atom Dalton “
6. Kondensat Fermi
Kondensat Fermi terdiri dari partikel fermionik dan terlihat mirip dengan kondensat Bose-Einstein, hanya saja fermion yang digunakan bukan boson.
Keadaan materi ini diciptakan untuk pertama kalinya pada tahun 1999, meskipun baru pada tahun 2003 ia akan direplikasi dengan atom, bukan hanya fermion, sebuah penemuan yang dibuat oleh Deborah S. Jin.
Keadaan agregasi materi ini, yang ditemukan pada suhu rendah, menyebabkan materi memperoleh superfluiditas, yaitu, zat tersebut tidak memiliki viskositas apa pun .
7. Superpadat
Keadaan materi ini sangat aneh. Ini terdiri dari membawa helium- (4) atom ke suhu yang sangat rendah, mendekati nol mutlak.
Atom-atom diatur dengan cara yang mirip dengan yang Anda harapkan dalam padatan normal, seperti es, hanya di sini, meskipun mereka akan dibekukan, mereka tidak akan berada dalam keadaan diam sepenuhnya .
Atom mulai berperilaku aneh, seolah-olah mereka padat dan cair pada saat yang bersamaan. Saat itulah hukum ketidakpastian kuantum mulai berlaku.
8. Superkristal
Superkristal adalah fase materi yang ditandai dengan memiliki superfluiditas dan, pada saat yang sama, struktur amorf yang dipadatkan .
Tidak seperti kristal normal, yang padat, superkristal memiliki kemampuan untuk mengalir tanpa hambatan apa pun dan tanpa merusak struktur kristal yang tepat di mana atom-atomnya tersusun.
Kristal ini dibentuk oleh interaksi partikel kuantum pada suhu rendah dan kepadatan tinggi .
9. Superfluida
Superfluida adalah keadaan materi di mana zat tidak menyajikan jenis viskositas apa pun. Ini berbeda dari zat yang sangat cair, yang memiliki viskositas mendekati nol, tetapi masih memiliki viskositas.
Superfluida adalah zat yang, jika berada dalam sirkuit tertutup, akan mengalir tanpa henti tanpa gesekan. Ditemukan pada tahun 1937 oleh Piotr Kapitsa, John F. Allen, dan Don Misener.
Perubahan status
Perubahan keadaan adalah proses di mana satu keadaan agregasi materi berubah menjadi yang lain, mempertahankan kesamaan dalam komposisi kimianya . Selanjutnya kita akan melihat berbagai transformasi yang dapat dihadirkan oleh materi.
1. Penggabungan
Ini adalah perjalanan dari padat ke cair melalui panas. Titik lebur dipahami sebagai suhu di mana padatan harus terpapar untuk meleleh, dan itu bervariasi dari satu zat ke zat lainnya . Misalnya, titik leleh es dalam air adalah 0 derajat Celcius.
2. Solidifikasi
Ini adalah perjalanan dari cair ke padat melalui hilangnya suhu. Titik pemadatan, juga disebut titik beku, adalah suhu di mana cairan menjadi padat . Mencocokkan titik leleh masing-masing zat.
3. Penguapan dan pendidihan
Mereka adalah proses dimana cairan masuk ke keadaan gas. Dalam kasus air, titik didihnya adalah 100 derajat Celcius .
4. Kondensasi
Adalah perubahan wujud benda dari gas menjadi cair. Ini dapat dipahami sebagai proses kebalikan dari penguapan .
Inilah yang terjadi pada uap air saat hujan, karena suhunya turun dan gas menjadi cair, mengendap.
5. Sublimasi
Ini adalah proses yang terdiri dari perubahan keadaan suatu materi yang dalam keadaan padat menjadi gas, tanpa melalui keadaan cair di sepanjang jalan.
Contoh zat yang mampu menyublim adalah es kering .
6. Sublimasi terbalik
Ini terdiri dari gas yang melewati keadaan padat tanpa sebelumnya berubah menjadi cairan .
7. Deionisasi
Ini adalah perubahan dari plasma ke gas.
8. Ionisasi
Ini adalah perubahan dari gas ke plasma.