Materiële toestanden: vast, vloeibaar, gas en plasma

Materie komt voor in vier staten: vaste stoffen, vloeistoffen, gassenen plasma. Vaak de toestand van de materie van een stof kan worden veranderd door er warmte-energie aan toe te voegen of eruit te verwijderen. Door toevoeging van warmte kan bijvoorbeeld ijs in vloeibaar water smelten en water in stoom veranderen.

Het woord 'materie' verwijst naar alles in het universum dat massa heeft en ruimte in beslag neemt. Alle materie bestaat uit atomen van elementen. Soms hechten atomen nauw aan elkaar, terwijl ze op andere momenten wijd verspreid zijn.

Toestanden van materie worden over het algemeen beschreven op basis van kwaliteiten die kunnen worden gezien of gevoeld. Materie die hard aanvoelt en een vaste vorm behoudt, wordt een vaste stof genoemd; materie die nat aanvoelt en zijn volume behoudt maar niet zijn vorm wordt een vloeistof genoemd. Er toe doen dat zowel vorm als volume kan veranderen, wordt een gas genoemd.

Sommige inleidende chemieteksten noemen vaste stoffen, vloeistoffen en gassen als de drie toestanden van materie, maar teksten van hoger niveau erkennen plasma als de vierde toestand van materie. Net als een gas kan plasma zijn volume en vorm veranderen, maar in tegenstelling tot een gas kan het ook zijn elektrische lading veranderen.

Hetzelfde element, dezelfde verbinding of oplossing kan zich heel anders gedragen, afhankelijk van de toestand van de materie. Zo voelt vast water (ijs) hard en koud aan terwijl vloeibaar water nat en mobiel is. Het is echter belangrijk op te merken dat water een zeer ongebruikelijke materie is: in plaats van te krimpen wanneer het een kristallijne structuur vormt, zet het in feite uit.

EEN solide heeft een duidelijke vorm en volume omdat de moleculen waaruit de vaste stof bestaat dicht bij elkaar zijn gepakt en langzaam bewegen. Vaste stoffen zijn vaak kristallijn; voorbeelden van kristallijne vaste stoffen zijn tafelzout, suiker, diamanten en vele andere mineralen. Soms worden vaste stoffen gevormd wanneer vloeistoffen of gassen worden gekoeld; ijs is een voorbeeld van een gekoelde vloeistof die vast is geworden. Andere voorbeelden van vaste stoffen zijn onder meer hout, metaal en gesteente bij kamertemperatuur.

EEN vloeistof heeft een bepaald volume maar neemt de vorm aan van zijn container. Voorbeelden van vloeistoffen zijn water en olie. Gassen kunnen bij afkoeling vloeibaar worden, zoals het geval is bij waterdamp. Dit gebeurt als de moleculen in het gas vertragen en energie verliezen. Vaste stoffen kunnen bij het opwarmen vloeibaar worden; gesmolten lava is een voorbeeld van vast gesteente dat vloeibaar is geworden als gevolg van intense hitte.

EEN gas- heeft noch een bepaald volume, noch een bepaalde vorm. Sommige gassen zijn zichtbaar en voelbaar, andere zijn immaterieel voor mensen. Voorbeelden van gassen zijn lucht, zuurstof en helium. De atmosfeer van de aarde bestaat uit gassen waaronder stikstof, zuurstof en kooldioxide.

Plasma heeft noch een bepaald volume, noch een bepaalde vorm. Plasma wordt vaak gezien in geïoniseerde gassen, maar onderscheidt zich van een gas omdat het unieke eigenschappen heeft. Gratis elektrische ladingen (niet gebonden aan atomen of ionen) zorgen ervoor dat het plasma elektrisch geleidend is. Het plasma kan worden gevormd door verwarming en ionisatie van een gas. Voorbeelden van plasma omvatten sterren, bliksem, tl-verlichting en neonreclames.