Les 5 États de l'agrégation de matériaux

Le états d'agrégation de la matière ils sont liés au fait qu'il peut exister dans différents états, en fonction de la densité des molécules qui le composent. La science de la physique est une science qui étudie la nature et les propriétés de la matière et de l'énergie dans l'univers.

Le concept de matière est défini comme tout ce qui constitue l'univers (atomes, molécules et ions), qui forme toutes les structures physiques existantes. Les investigations scientifiques traditionnelles ont abouti à des états d'agrégation de la matière tels que ceux représentés dans les trois connus: solide, liquide ou gazeux.

Cependant, il y a deux autres phases qui ont été déterminées plus récemment, permettant de les classer comme telles et de les ajouter aux trois états d'origine (le plasma et le condensat de Bose-Einstein).

Celles-ci représentent des formes de matière plus rares que les formes traditionnelles, mais démontrent, dans de bonnes conditions, des propriétés intrinsèques et suffisamment uniques pour être classées en tant qu'états d'agrégation.

Index

• 1 États d'agrégation de matière
  • 1.1 solide
  • 1.2 liquide
  • 1.3 gaz
  • 1,4 plasma
  • 1,5 Condensat de Bose-Einstein
• 2 références

États d'agrégation de la matière

Solide

Quand on parle de matière à l'état solide, on peut la définir comme une entité dans laquelle les molécules qui la composent sont réunies sous une forme compacte, laissant très peu d'espace entre elles et conférant à la structure un caractère rigide.

De cette manière, les matériaux dans cet état d'agrégation ne circulent pas librement (comme les liquides) ou ne se dilatent pas de manière volumétrique (comme les gaz) et sont considérés comme des substances incompressibles aux fins d'applications diverses.

En outre, ils peuvent avoir des structures cristallines disposées de manière ordonnée et régulière ou de manière désordonnée et irrégulière, tout comme les structures amorphes.

En ce sens, les solides ne sont pas nécessairement homogènes dans leur structure, pouvant trouver ceux qui sont chimiquement hétérogènes. Ils ont la capacité d'aller directement à l'état liquide dans un processus de fusion, ainsi que de passer au gaz par sublimation.

Types de solides

Les matériaux solides sont divisés en une série de classifications:

Les métaux: ce sont ces solides forts et denses qui sont en outre d’excellents conducteurs d’électricité (par leurs électrons libres) et de chaleur (par leur conductivité thermique). Ils constituent une grande partie du tableau périodique des éléments et peuvent être associés à un autre métal ou non métallique pour former des alliages. Selon le métal en question, ils peuvent être trouvés naturellement ou artificiellement.

Minéraux

Ce sont ces solides formés naturellement par des processus géologiques qui se produisent à haute pression.

Les minéraux sont catalogués de cette manière par leur structure cristalline aux propriétés uniformes, et leur type varie énormément en fonction du matériau dont ils parlent et de leurs origines. Ce type de solide est très répandu dans toute la planète Terre.

Céramique

Ce sont des solides qui sont créés à partir de substances inorganiques et non métalliques, généralement par application de chaleur, et qui ont des structures cristallines ou semi-cristallines.

La spécialité de ce type de matériau est qu’il peut dissiper les températures élevées, les impacts et la résistance, ce qui en fait un excellent composant pour les technologies avancées aéronautiques, électroniques et même militaires.

Solides organiques

Ce sont ces solides composés principalement des éléments carbone et hydrogène, pouvant également posséder des molécules d'azote, d'oxygène, de phosphore, de soufre ou d'halogènes dans leur structure.

Ces substances varient énormément, observant des matériaux allant des polymères naturels et artificiels à la cire de paraffine provenant des hydrocarbures.

Matériaux composites

Sont ces matériaux relativement modernes qui ont été développés en joignant deux solides ou plus, créant une nouvelle substance avec les caractéristiques de chacun de ses composants, tirant parti de leurs propriétés pour un matériau supérieur à l'original. Parmi ces exemples, citons le béton armé et le bois composite.

Semi-conducteurs

Ils sont nommés pour leur résistivité et leur conductivité électrique, ce qui les place entre des conducteurs métalliques et des inducteurs non métalliques. Ils sont fréquemment utilisés dans le domaine de l'électronique moderne et pour accumuler de l'énergie solaire.

Nanomatériaux

Ils sont solides de dimensions microscopiques, ce qui leur permet de présenter des propriétés différentes de leur version plus grande. Ils trouvent des applications dans des domaines spécialisés de la science et de la technologie, notamment dans le domaine du stockage de l'énergie.

Biomatériaux

Ce sont des matériaux naturels et biologiques aux caractéristiques complexes et uniques, différents de tous les autres solides en raison de leur origine au cours de millions d'années d'évolution. Ils sont composés de différents éléments organiques et peuvent être formés et reformés en fonction des caractéristiques intrinsèques qu'ils possèdent.

Liquide

On l'appelle liquide à cette matière qui est dans un état presque incompressible, qui occupe le volume du conteneur dans lequel elle se trouve.

Contrairement aux solides, les liquides s'écoulent librement à travers la surface où ils se trouvent, mais ne se dilatent pas comme les gaz. pour cette raison, ils maintiennent une densité pratiquement constante. Ils ont également la capacité de mouiller ou d'humidifier les surfaces qu'ils touchent en raison de la tension superficielle.

Les liquides sont régis par une propriété connue sous le nom de viscosité, qui mesure la résistance de ces derniers à la déformation par coupure ou mouvement.

Selon son comportement vis-à-vis de la viscosité et de la déformation, les liquides peuvent être classés en fluides newtonien et non newtonien, bien que cet article ne soit pas discuté en détail dans cet article.

Il est important de noter que seuls deux éléments sont dans cet état d'agrégation dans des conditions normales: le brome et le mercure, le césium, le gallium, le francium et le rubidium peuvent également facilement atteindre l'état liquide dans des conditions appropriées.

Ils peuvent être transférés à l'état solide par un processus de solidification, ainsi que transformés en gaz par ébullition.

Types de liquides

Selon sa structure, les liquides sont répartis en cinq types:

Des solvants

Représentant tous les liquides courants et non courants avec un seul type de molécules dans leur structure, les solvants sont les substances qui dissolvent les substances solides et autres liquides dans leur intérieur pour former de nouveaux types de liquides.

Des solutions

Ce sont ces liquides sous forme d'un mélange homogène, formés par l'union d'un soluté et d'un solvant, le soluté pouvant être un solide ou un autre liquide.

Émulsions

Ils sont représentés par les liquides formés par le mélange de deux liquides généralement non miscibles. Ils sont observés comme un liquide en suspension dans un autre sous la forme de globules, et peuvent être trouvés sous la forme E / H (eau dans l'huile) ou H / E (huile dans l'eau), selon leur structure.

Les suspensions

Les suspensions sont les liquides dans lesquels se trouvent des particules solides en suspension dans un solvant. Ils peuvent être formés dans la nature, mais sont plus fréquemment observés dans le domaine pharmaceutique.

Aérosols

Ils se forment lorsqu'un gaz traverse un liquide et que le premier est dispersé dans le second. Ces substances ont un caractère liquide avec les molécules gazeuses et peuvent être séparées lorsque la température augmente.

Gaz

Il est considéré comme un gaz à cet état de la matière compressible, dans lequel les molécules sont considérablement séparées et dispersées et où elles se dilatent pour occuper le volume du récipient où elles sont contenues.

En outre, plusieurs éléments sont à l'état gazeux et peuvent se lier à d'autres substances pour former des mélanges gazeux.

Les gaz peuvent être transformés directement en liquides par le processus de condensation et en solides par le processus inhabituel de dépôt. De plus, ils peuvent être chauffés à très haute température ou traversés par un fort champ électromagnétique pour les ioniser et les convertir en plasma.

Compte tenu de leur nature complexe et de leur instabilité en fonction des conditions environnementales, les propriétés des gaz peuvent varier en fonction de la pression et de la température dans lesquelles ils se trouvent.

Types de gaz

Il existe trois types de gaz selon leur structure et leur origine, décrits ci-dessous:

Élémentaux naturels

Ils sont définis comme tous les éléments qui sont à l'état gazeux dans la nature et dans des conditions normales, observés sur la planète Terre ainsi que sur d'autres planètes.

Dans ce cas, l'oxygène, l'hydrogène, l'azote et les gaz rares, ainsi que le chlore et le fluor, peuvent être mentionnés à titre d'exemple.

Composés naturels

Ce sont des gaz qui sont formés dans la nature par des processus biologiques et sont composés de deux ou plusieurs éléments. Ils sont généralement formés par l'hydrogène, l'oxygène et l'azote, bien que dans de très rares cas, ils puissent également être formés avec des gaz nobles.

Artificiel

Est-ce que ces gaz créés par l'homme à partir de composés naturels sont développés pour répondre aux besoins de cette substance? Certains gaz artificiels tels que les chlorofluorocarbones, les agents d'anesthésie et les stérilisateurs peuvent être plus toxiques ou polluants qu'on ne le pensait, de sorte qu'il existe des réglementations pour limiter leur utilisation massive.

Plasma

Cet état d'agrégation de la matière a été décrit pour la première fois dans les années 1920 et se caractérise par sa non-existence à la surface de la terre.

Il n'apparaît que lorsqu'un gaz neutre est soumis à un fort champ électromagnétique, formant une sorte de gaz ionisé très conducteur pour l'électricité, et qui est également suffisamment différent des autres états d'agrégation existants pour mériter sa propre classification en tant qu'état .

La matière dans cet état peut être désionisée pour redevenir un gaz, mais c'est un processus complexe qui nécessite des conditions extrêmes.

On suppose que le plasma représente l’état de matière le plus abondant dans l’univers; Ces arguments sont basés sur l'existence de la "matière noire" proposée par les physiciens quantiques pour expliquer les phénomènes gravitationnels dans l'espace.

Types de plasma

Il existe trois types de plasma, classés uniquement par leur origine; cela se produit même dans la même classification, car les plasmas sont très différents entre eux et le fait de savoir qu'on ne suffit pas pour connaître tout le monde.

Artificiel

C'est ce plasma fabriqué par l'homme, tout comme ceux que l'on trouve à l'intérieur des écrans, des lampes fluorescentes et des enseignes au néon, ainsi que dans les hélices de fusées.

Terrestre

C'est le plasma qui est formé sous une forme ou une autre par la Terre, ce qui indique clairement qu'il se produit principalement dans l'atmosphère ou dans d'autres environnements similaires et qu'il ne se produit pas à la surface. Comprend la foudre, le vent polaire, l'ionosphère et la magnétosphère.

Espace

C'est ce plasma qui est observé dans l'espace, formant des structures de différentes tailles, variant de quelques mètres à d'énormes extensions d'années-lumière.

Ce plasma est observé dans les étoiles (y compris notre Soleil), dans le vent solaire, le milieu interstellaire et intergalactique, en plus des nébuleuses interstellaires.

Condensat de Bose-Einstein

Le condensat de Bose-Einstein est un concept relativement récent. Il est né en 1924, lorsque les physiciens Albert Einstein et Satyendra Nath Bose ont prédit son existence de manière générale.

Cet état de la matière est décrit comme un gaz dilué de bosons - particules élémentaires ou composées associées à être porteurs d'énergie - qui ont été refroidis à des températures très proches du zéro absolu (-273,15 K).

Dans ces conditions, les bosons constitutifs du condensat passent à leur état quantique minimal, ce qui les amène à présenter des propriétés de phénomènes microscopiques uniques et particuliers qui les séparent des gaz normaux.

Les molécules d'un condensat B-E présentent des caractéristiques de supraconductivité; c'est-à-dire qu'il n'y a pas de résistance électrique. Ils peuvent également présenter des caractéristiques de superfluidité, ce qui fait que la substance a une viscosité nulle, de sorte qu'elle peut s'écouler sans aucune perte d'énergie cinétique par frottement.

En raison de l'instabilité et de la courte existence de la matière dans cet état, les utilisations possibles de ces types de composés sont encore à l'étude.

C'est pourquoi, en plus d'être utilisées dans des études qui ont tenté de ralentir la vitesse de la lumière, de nombreuses applications pour ce type de substance n'ont pas été réalisées. Cependant, certaines indications indiquent qu’il peut aider l’humanité dans un grand nombre de fonctions futures.

Références

1. BBC (s.f.) États de la matière. Récupéré de bbc.com
2. Learning, L. (s.f.). Classification de la matière. Récupéré de courses.lumenlearning.com
3. LiveScience (s.f.) États de la matière. Récupéré de livescience.com
4. Université, P. (s.f.). États de la matière. Récupéré de chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (s.f.) Etat de la matière. Récupéré de en.wikipedia.org