Tabla de Contenidos
Birçok bağlamda, “maddenin evreleri” ve “maddenin halleri” terimleri, sanki eşanlamlıymış gibi birbirinin yerine kullanılır. Aynı şey faz değişimleri ve hal değişimleri için de söylenebilir. Ancak, bu terimleri tam olarak aynı yapmayan ince farklılıklar vardır.
Daha sonra, ne zaman fazlardan bahsettiğimizi ve ne zaman maddenin hallerinden bahsettiğimizi net bir şekilde ayırt etmeyi öğrenmek için bu farklılıkları keşfedeceğiz.
Maddenin halleri nelerdir?
Maddenin halleri , onu oluşturan parçacıkların eklenebildiği veya birleştirilebildiği farklı yollardır. Bu nedenle maddenin toplanma halleri olarak da adlandırılırlar . Bu durumlar, esas olarak, parçacıklarının maddenin yapısında mevcut olan hareketliliğine göre tanımlanır.
Bu anlamda, aynı madde genellikle maddenin aşağıdaki dört halini bulabilir:
- Katı hal: tanımlanmış bir şekle ve hacme sahip cisimler tarafından oluşturulma özelliği. Katı halde, tüm parçacıklar çok az hareket serbestliği ile sabit bir konuma hapsedilir. Bu, katılara hem belirli bir hacim hem de belirli bir şekil verir.
- Sıvı Hal: sıvılarda, bir maddeyi oluşturan parçacıklar birbirine çok yakındır, ancak bunların birleşimi, parçacıkların göreli bir serbestlikle bir yerden başka bir yere akmasına ve kaymasına izin verecek kadar gevşektir. Bu nedenle, sıvılar belirli bir hacme sahiptir, ancak belirli bir şekle sahip değildir ve onları içeren kabın şeklini alır.
- Gaz hali: Bu durumda parçacıklar esas olarak birbirinden ayrıdır ve birbirleriyle çok az etkileşime girerler. Gaz halindeki maddeler, çok düşük yoğunluklara sahip olmaları ve tanımlanmış bir şekle veya hacme sahip olmamalarıyla karakterize edilir.
- Plazma: Plazma, gazların çok yüksek sıcaklıklara ısıtılmasıyla oluşan serbest elektronlar ve pozitif iyonların (katyonlar) gaz halindeki bir karışımıdır. Bu sıcaklıklar o kadar yüksektir ki, atomlar birbirleriyle çarpıştıklarında adeta elektronları birbirlerinden koparırlar. Yıldızların maddesi, çoğunda plazma halindedir.
Pek çok madde bu hallerin herhangi birinde var olabilirken diğerleri olamaz. Nispeten normal şartlar altında aynı anda katı, sıvı ve gaz halde bulunabilen maddelerin tipik örneği sudur. Öte yandan sakaroz veya sofra şekeri katı halde bulunabilir (normalde bulduğumuz gibi) ve onu eriterek karamel yaptığımız zamanki gibi sıvı hale de getirebiliriz. Ancak erimiş sükrozu ısıtmaya devam edersek, gaz haline dönüşmek yerine, genellikle gaz haline geçmeden önce ayrışır veya karbonlaşır.
Bu ortak durumlara ek olarak, yalnızca çok aşırı sıcaklık ve basınç koşullarında var olan daha az yaygın başka durumlar da vardır. Örneğin, yalnızca mutlak sıfıra çok yakın, aşırı düşük sıcaklıklarda oluşan Bose-Einstein yoğuşması vardır; bir yıldız öldükten sonra oluşan nötron yıldızları ve yalnızca aşırı yüksek enerji koşulları altında oluşan kuark-gluon plazmaları gibi aşırı yüksek yoğunluk koşullarında var olan maddenin dejenere hali .
Maddenin Hallerini Etkileyen Faktörler
Belirli bir maddenin katı, sıvı veya gaz halinde olması, parçacıklarını bir arada tutmaya çalışan kuvvetler ile onları ayırmaya çalışan kuvvetler arasındaki rekabete bağlıdır. Parçacıkları arasında var olan etkileşim kuvvetleri veya kohezyon kuvvetleri parçacıkları birleştirme eğilimindeyken, termal titreşimler onları ayırma eğilimindedir. Öte yandan, yüksek basınç parçacıkları birbirine yaklaştırma, parçacıklar arasındaki etkileşimi kolaylaştırma ve onları yoğunlaştırma eğilimi gösterir.
Maddenin evreleri nelerdir?
Faz kavramı, durumdan farklıdır. Fizik ve kimyada, maddenin bir fazı, maddenin bir kısmını veya fiziksel ve kimyasal özelliklerin tekdüze veya homojen olduğu bir sistem içindeki bir bölgeyi veya bölgeyi ifade eder.
Bu, hal kavramına benzer bir kavram gibi görünebilir, çünkü fiziksel haldeki bir maddenin aynı zamanda tek faz halinde olduğu durumlar da vardır. Bu, örneğin su durumunda olur. Gaz halindeki su, yani su buharı aynı zamanda bir fazdır, çünkü su buharı esasen homojendir. Aynı şey sıvı su ve buz için de söylenebilir. Bu durumlarda, suyun gaz fazından bahsetmek , temelde gaz halindeki sudan bahsetmekle aynıdır.
Ancak aynı halde olmalarına rağmen farklı şekillerde bulunabilen başka maddeler de vardır. Bir örnek, tümü katı halde olmak üzere farklı fazlarda bulunabilen silikon oksit veya silikadır. Sıcaklık ve basınç koşullarına bağlı olarak silika kuvars-a, kuvars-β, kristobalit, tridimit, koezit ve daha fazlası olarak bulunabilir. Bu fazların her biri katı haldedir ve her biri diğerlerinden farklı, belirli bir yapıya ve fiziksel-kimyasal özelliklere sahiptir.
Çok bileşenli sistemlerde fazlar
Saf maddelerde veya tek bir bileşenden oluşan sistemlerde maddenin fazları ve halleri kolayca anlaşılır. Bununla birlikte, ikili, üçlü ve daha karmaşık sistemler oluşturmak için çeşitli bileşenleri karıştırdığımızda, beklenmedik madde davranışları ortaya çıkabilir.
Bu durumlarda, sistemin bileşimine ve farklı bileşenlerin bulunduğu oranlara bağlı olarak çok sayıda farklı faz oluşturulabilir. Alaşımlar, metalleri birbirine karıştırarak kökten farklı özellikler elde edebileceğimiz bu karmaşık sistemlerin açık örnekleridir.
Faz kavramı, yağ ve su gibi karışmayan sıvıların karışımlarını tanımlamak için de çok kullanışlıdır. Sistem bir bütün olarak sıvı halde olmasına rağmen, biri sulu fazın üzerinde yüzen yağın oluşturduğu iki farklı faz olduğu açıktır. Bu durumda, yağlı veya organik bir “durum” ve sulu bir “durum”dan bahsetmenin mantıklı olmadığına, ancak yağlı veya organik bir fazdan ve sulu bir fazdan bahsetmenin mantıklı olduğuna dikkat edin.
Maddenin hal ve fazı arasındaki farkların özeti
Maddenin halleri, onu oluşturan parçacıkların hareketliliğine göre tanımlanır. Bunun yerine, maddenin fazları, maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre tanımlanır ve aynı bileşime ve aynı toplanma durumuna sahip ancak farklı özelliklere sahip birkaç farklı faz bulunabilir.
Öte yandan, maddenin halleri katı, sıvı, gaz ve plazma olabileceği gibi aşırı koşullarda var olan daha egzotik haller de olabilir. Öte yandan, aynı sistemde birkaç sıvı ve gaz fazı ile birden fazla katı faz bir arada bulunabilir. Bu, maddenin hali kavramının, maddenin fazından daha genel veya daha az özel bir kavram olduğunu gösterir.
Referanslar
Faz ve Durum Arasındaki Fark (2015, 11 Ekim). dokumen.ipuçları. https://dokumen.tips/documents/difference-between-phase-and-state.html
Ehlers, EG ve Potter, S. (2019, 14 Kasım). faz – İkili sistemler . Britanika Ansiklopedisi. https://www.britannica.com/science/phase-state-of-matter/Binary-systems
Maddenin Evresi ve Maddenin Hali . (2011, 15 Haziran). Arasındaki Fark. http://www.differencebetween.net/science/difference-between-phase-of-matter-and-state-of-matter/
Silika ve sağlık. (2019). kristal silis . SCR web portalı. https://www.siliceysalud.es/index.php/el-polvo-y-la-scr/la-silice/silice-cristalina/
Vatalis, Konstantinos & Charalambides, George & Benetis, Nikolas-Plutarkhos. (2015). Yüksek Saflıkta Kuvars Yenilikçi Uygulamalar Pazarı. Devam Eden Ekonomi ve Finans. 24. 734-742. https://www.researchgate.net/figure/Phase-diagram-of-silica_fig1_283954321
