Plasmadefinitie in chemie en natuurkunde

Plasma is een toestand van materie waarbij de gasfase wordt bekrachtigd totdat atoomelektronen niet langer zijn geassocieerd met een bepaalde atoomkern. Plasma's bestaan ​​uit positief geladen ionen en ongebonden elektronen. Plasma kan worden geproduceerd door een gas te verwarmen totdat het is geïoniseerd of door het aan een sterk elektromagnetisch veld te onderwerpen.

De term plasma komt van een Grieks woord dat gelei of vormbaar materiaal betekent. Het woord werd geïntroduceerd in de jaren 1920 door chemicus Irving Langmuir.

Plasma wordt beschouwd als een van de vier fundamentele toestanden van materie, samen met vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. Terwijl de andere drie toestanden van materie in het dagelijks leven vaak voorkomen, is plasma relatief zeldzaam.

Voorbeelden van plasma

Het plasmabalspeelgoed is een typisch voorbeeld van plasma en hoe het zich gedraagt. Plasma wordt ook aangetroffen in neonlichten, plasmaschermen, booglassen en Tesla-spoelen. Natuurlijke voorbeelden van plasma zijn bliksem de aurora, de ionosfeer, het vuur van St. Elmo en elektrische vonken. Hoewel het niet vaak op aarde wordt gezien, is plasma de meest voorkomende vorm van materie in het universum (met uitzondering van misschien donkere materie). De sterren, de binnenkant van de zon, zonnewind en zonnecorona bestaan ​​uit volledig geïoniseerd plasma. Het interstellaire medium en het intergalactische medium bevatten ook plasma.

Eigenschappen van plasma

In zekere zin is plasma als een gas in die zin dat het de vorm en het volume van zijn container aanneemt. Plasma is echter niet zo vrij als gas omdat de deeltjes ervan elektrisch worden geladen. Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan, waardoor plasma vaak een algemene vorm of stroom behoudt. De geladen deeltjes betekenen ook dat plasma kan worden gevormd of bevat door elektrische en magnetische velden. Plasma staat over het algemeen onder een veel lagere druk dan een gas.

Soorten plasma

Plasma is het resultaat van de ionisatie van atomen. Omdat het mogelijk is om alle of een deel van de atomen te ioniseren, zijn er verschillende graden van ionisatie. Het niveau van ionisatie wordt hoofdzakelijk geregeld door temperatuur, waarbij het verhogen van de temperatuur de mate van ionisatie verhoogt. Materie waarin slechts 1% van de deeltjes geïoniseerd is, kan eigenschappen van plasma vertonen, maar toch niet worden plasma.

Plasma kan worden gecategoriseerd als "heet" of "volledig geïoniseerd" als bijna alle deeltjes geïoniseerd zijn, of "koud" of "onvolledig geïoniseerd" als een kleine fractie moleculen geïoniseerd is. Merk op dat de temperatuur van koud plasma nog steeds ongelooflijk heet kan zijn (duizenden graden Celsius)!

Een andere manier om plasma te categoriseren is als thermisch of niet-thermisch. In thermisch plasma zijn de elektronen en zwaardere deeltjes in thermisch evenwicht of op dezelfde temperatuur. In niet-thermisch plasma hebben de elektronen een veel hogere temperatuur dan de ionen en neutrale deeltjes (die mogelijk op kamertemperatuur zijn).

Ontdekking van plasma

De eerste wetenschappelijke beschrijving van plasma werd gemaakt door Sir William Crookes in 1879, onder verwijzing naar wat hij "stralende materie" noemde in een Crookes-kathodestraalbuis. Britse natuurkundige Sir J.J. Thomson's experimenten met een kathodestraalbuis brachten hem ertoe een atoommodel voor te stellen waarin atomen bestonden uit positief (protonen) en negatief geladen subatomaire deeltjes. In 1928 gaf Langmuir een naam aan de vorm van materie.