Tabla de Contenidos
În multe contexte, termenii „faze ale materiei” și „stări ale materiei” sunt folosiți interschimbabil ca și cum ar fi sinonimi. Același lucru se poate spune și în ceea ce privește schimbările de fază și schimbările de stare. Cu toate acestea, există diferențe subtile care fac ca acești termeni să nu fie exact la fel.
În continuare, vom explora aceste diferențe pentru a învăța să distingem clar când vorbim despre faze și când despre stări ale materiei.
Care sunt stările materiei?
Stările materiei sunt diferitele moduri în care particulele care o alcătuiesc pot fi adăugate sau unite. Din acest motiv, ele sunt numite și stări de agregare ale materiei . Aceste stări sunt definite în esență pe baza mobilității pe care o prezintă particulele lor în structura substanței.
În acest sens, aceeași substanță poate găsi în general următoarele patru stări ale materiei:
- Stare solidă: caracterizată prin faptul că este formată din corpuri cu formă și volum definite. În stare solidă, toate particulele sunt limitate într-o poziție fixă, cu foarte puțină libertate de mișcare. Acest lucru conferă solidelor atât un volum definit, cât și o formă definită.
- Stare lichidă: în lichide, particulele care alcătuiesc o substanță sunt foarte apropiate unele de altele, dar uniunea lor este suficient de liberă pentru a permite particulelor să curgă și să alunece dintr-un loc în altul cu relativă libertate. Din acest motiv, lichidele au un volum definit, dar nu o formă definită, dobândind forma recipientului care le conține.
- Stare gazoasă: în această stare, particulele sunt în esență separate unele de altele, interacționând foarte puțin unele cu altele. Substanțele în stare gazoasă se caracterizează prin faptul că au densități foarte mici și nu au o formă sau un volum definit.
- Plasmă: o plasmă este un amestec gazos de electroni liberi și ioni pozitivi (cationi) care se formează prin încălzirea gazelor la temperaturi foarte ridicate. Aceste temperaturi sunt atât de ridicate încât atunci când se ciocnesc unul de celălalt, atomii rup literalmente electronii unul din celălalt. Materia stelelor este în stare de plasmă, în majoritatea lor.
Multe substanțe pot exista în oricare dintre aceste stări, în timp ce altele nu. Apa este exemplul tipic de substanță pe care o putem găsi în stare solidă, lichidă și gazoasă, chiar și toate în același timp în condiții relativ normale. Pe de altă parte, zaharoza sau zahărul obișnuit de masă poate exista în stare solidă (cum îl găsim în mod normal), și îl putem topi, devenind astfel un lichid ca atunci când facem caramel. Cu toate acestea, dacă continuăm să încălzim zaharoza topită, în loc să se transforme într-o stare gazoasă, de obicei se descompune sau se carbonizează înainte de a se transforma în stare gazoasă.
Pe lângă aceste stări comune, există și alte stări mai puțin obișnuite care există doar în condiții foarte extreme de temperatură și presiune. De exemplu, există condensatul Bose-Einstein care se formează doar la temperaturi extrem de scăzute, foarte aproape de zero absolut; starea degenerată a materiei care există în condiții de densități extrem de mari, cum ar fi stelele neutronice care se formează după ce o stea moare și plasmele cuarc-gluoni , care se formează numai în condiții de energie extrem de ridicată.
Factori care afectează stările materiei
Dacă o anumită substanță este sub formă de solid, lichid sau gaz, depinde de o competiție între forțele care încearcă să-și mențină particulele împreună și forțele care tind să le separe. Forțele de interacțiune care există între particulele sale, sau forțele de coeziune, tind să unească particulele, în timp ce vibrațiile termice tind să le separe. Pe de altă parte, presiunea ridicată tinde să apropie particulele, facilitând interacțiunea dintre particule și tinzând să le condenseze.
Care sunt fazele materiei?
Conceptul de fază este diferit de cel de stat. În fizică și chimie, o fază a materiei se referă la o porțiune de materie sau la o zonă sau regiune dintr-un sistem în care proprietățile fizice și chimice sunt uniforme sau omogene.
Acesta ar putea părea un concept similar cu cel de stare, deoarece există cazuri în care o substanță în stare fizică este, de asemenea, sub forma unei singure faze. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, în cazul apei. Apa în stare gazoasă, adică vaporii de apă, este în același timp o fază, deoarece vaporii de apă sunt în esență omogeni. Același lucru se poate spune despre apa lichidă și gheața. În aceste cazuri, a vorbi despre faza gazoasă a apei este practic același lucru cu a vorbi despre apă în stare gazoasă.
Cu toate acestea, există și alte substanțe care pot exista sub forme diferite, în ciuda faptului că sunt în aceeași stare. Un exemplu este oxidul de siliciu sau silicea, care poate exista în diferite faze, toate în stare solidă. În funcție de condițiile de temperatură și presiune, siliciul poate exista ca cuarț-a, cuarț-β, cristobalit, tridimit, coezit și multe altele. Fiecare dintre aceste faze sunt toate în stare solidă și fiecare dintre ele are o structură particulară și proprietăți fizico-chimice care sunt diferite de celelalte.
Faze în sistemele multicomponente
Fazele și stările materiei sunt ușor de înțeles în cazul substanțelor pure sau al sistemelor formate dintr-o singură componentă. Cu toate acestea, atunci când amestecăm diverse componente pentru a forma sisteme binare, ternare și mai complexe, pot apărea comportamente neașteptate ale materiei.
În aceste cazuri, se pot forma un număr mare de faze diferite în funcție de compoziția sistemului și de proporțiile în care se găsesc diferitele componente. Aliajele sunt exemple clare ale acestor sisteme complexe în care putem obține proprietăți radical diferite prin amestecarea metalelor.
Conceptul de fază este, de asemenea, foarte util pentru descrierea amestecurilor de lichide nemiscibile, cum ar fi uleiul și apa. În ciuda faptului că, în ansamblu, sistemul este în stare lichidă, este evident că există două faze distincte, una formată din uleiul care plutește deasupra fazei apoase. Rețineți că, în acest caz, nu are sens să vorbim despre o „stare” uleioasă sau organică și o „stare” apoasă, dar are sens să vorbim despre o fază uleioasă sau organică și o fază apoasă.
Rezumatul diferențelor dintre starea și faza materiei
Stările materiei sunt definite pe baza mobilității particulelor care o alcătuiesc. În schimb, fazele materiei sunt definite din punct de vedere al proprietăților fizice și chimice ale materiei, iar mai multe faze diferite pot fi găsite cu aceeași compoziție și în aceeași stare de agregare dar care, totuși, au proprietăți diferite.
Pe de alta parte, starile materiei pot fi solide, lichide, gazoase si plasma, precum si alte stari mai exotice care exista in conditii extreme. Pe de altă parte, mai multe faze lichide și gazoase și mai multe faze solide pot coexista în același sistem. Acest lucru indică faptul că conceptul de stare a materiei este un concept mai general sau mai puțin specific decât faza materiei.
Referințe
Diferența dintre fază și stare . (2015, 11 octombrie). dokumen.sfaturi. https://dokumen.tips/documents/difference-between-phase-and-state.html
Ehlers, EG și Potter, S. (2019, 14 noiembrie). faza – Sisteme binare . Enciclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/phase-state-of-matter/Binary-systems
Faza materiei și starea materiei . (2011, 15 iunie). Diferență între. http://www.differencebetween.net/science/difference-between-phase-of-matter-and-state-of-matter/
Silice și sănătate. (2019). silice cristalină . Portalul web SCR. https://www.siliceysalud.es/index.php/el-polvo-y-la-scr/la-silice/silice-cristalina/
Vatalis, Konstantinos & Charalambides, George & Benetis, Nikolas-Plutarch. (2015). Piața aplicațiilor inovatoare de cuarț de înaltă puritate. Economie și Finanțe Procedate. 24. 734-742. https://www.researchgate.net/figure/Phase-diagram-of-silica_fig1_283954321
