Madde nedir, neden oluşur? Maddenin halleri ve yapısı

Bilgisayar cihazınızın farklı bölümlerine elektriği taşıyan iletkenlerden, çok ihtiyaç duyulan yalıtkanlar vb. aracılığıyla transistörler, diyotlar veya çipler gibi öğeler üzerinde hareket eden yarı iletkenlere kadar hemen hemen her şey maddeden yapılmıştır. Bu nedenle, sorunun ne olduğunu görmek için bu makaleyi ayıracağız.

Madde nedir?

Madde, her şeyin yapıldığı maddedir; tüm fiziksel şeylerin yapıldığı maddedir. Madde kelimesi, “anne” anlamına gelen Latince mater’den gelir. Bu, her şeyin kendisinden doğduğu toprak ana olarak, birincil ve temel bir şey olarak eski anlamını ima eder. Örneğin su bir maddedir çünkü birçok farklı formda bulunabilir. Su sıvı, katı (buz) veya gaz (buhar) şeklinde olabilir. Suyun her şekli durgun sudur. Hepsi aynı kimyasal elementin farklı halleridir. Günlük yaşamdaki anlamlarını ve etkilerini daha iyi anlamak için maddenin ve maddenin ne olduğuna daha yakından bakalım.

Madde, tüm evreni oluşturan şeydir. Katı, sıvı veya gazdan herhangi bir şey olabilir. Bir sıcaklıkta katı, başka bir sıcaklıkta sıvı veya başka bir sıcaklıkta gaz olabilir. Madde yaratılamaz, ancak şekli değiştirilebilir. Gördüğünüz gibi, madde hemen hemen her şeydir. Her gün seyahat ettiğiniz toprak, kum ve havadır. Gördüğün ağaçlar ve çimenler, yediğin yiyecekler ve içtiğin sulardır.

Madde ne demek?

Bir madde, benzersiz ve tanımlanabilir bir şey olarak var olan fiziksel veya kimyasal bir maddedir. Bir sıvı, bir katı, bir gaz veya bunların iki veya daha fazlasının bir kombinasyonu olabilir.

Maddeler elementler, bileşikler veya karışımlar olabilir. Elementler, kimyasal yollarla başka maddelere ayrıştırılamayan saf maddelerdir. Bir bileşik diğerine dönüştürülebilir, ancak daha basit maddelere bölünemez. Karışım, bireysel kimliklerini koruyan maddelerin bir kombinasyonudur.

Antimadde nedir?

Antimadde, maddenin zıttı bir maddedir. Antielektronlar, antiprotonlar ve antinötronlardan oluşur. Sırasıyla elektronların, protonların ve nötronların anti versiyonlarıdır.

Antimadde son derece nadirdir, yalnızca çok küçük miktarlarda ve yalnızca yüksek teknoloji laboratuvarlarında bulunur. Bilim adamları, bazı teoriler ile gelecekte bir yakıt kaynağı olarak kullanılabileceği öne sürüldüğü için, bu konuda daha fazla bilgi edinmek istiyorlar.

Karanlık madde nedir?

Karanlık madde, bilim adamlarının evrendeki toplam maddenin yaklaşık %25’ini oluşturduğunu söylediği bir maddedir. Hiçbir şekilde göremediğimiz veya tespit edemediğimiz gizemli bir meseledir.

Karanlık maddenin var olduğunu biliyoruz çünkü görebildiğimiz madde üzerinde yerçekimi etkisi var. Bilim adamları ayrıca karanlık maddenin evrendeki “şeylerin” yaklaşık %95’ini oluşturduğuna inanıyor.

Madde neyden yapılmıştır?

Onu göremez, koklayamaz, tadamaz, duyamaz veya hissedemezsiniz. Belki de onu o kadar sık düşünmüyorsunuz. Ama madde her yerdedir. Siz bile maddeden yapılmışsınız. Gördüğünüz ve görmediğiniz her şey maddeden yapılmıştır. Şimdi ne düşündüğünüzü biliyoruz: “Madde” denen bu şey nedir? Ve her şeyin “maddeden” yapıldığını söylediğimizde ne demek istiyoruz? Bu blog yazımızda “madde” kelimesinin anlamını açıklayacağız ve maddenin günlük hayattaki bazı örneklerinden bahsedeceğiz.

Katıların, sıvıların ve gazların atomlardan oluştuğunu daha önce tartışmıştık. Atomlar maddenin en küçük bileşenleridir. Atomları daha küçük parçalara ayırabiliriz. Her element, diğer elementlerin atom türlerinden farklı olan bir atom tipine sahiptir. 100’den fazla elementin her biri kendi madde türüdür. Örneğin altın, demir ve kurşun gibi bir madde türüdür.

Sonuç olarak madde, kütlesi olan ve boşlukta yer kaplayan her şeydir. Tüm maddeler aynı temel bileşenlere sahiptir ve madde türleri arasındaki fark, bu bileşenlerin bir arada tutulma gücüdür.

Malzemenin halleri

Maddenin 4 temel hali:

Katı: En aşina olduğumuz madde türüdür. Görülebilir, hissedilebilir ve dokunulabilir. Bunu yaptığınızda, maddenin en küçük bileşenleri olan atomlarla etkileşime giriyorsunuz. Granit, ahşap, kurşun kalemler, bir kağıt parçası ve toprak katılara örnektir. Tüm katıların ortak özellikleri şunlardır:

Sabit bir şekle ve hacme sahiptirler. Şeklini veya boyutunu değiştiremezsiniz.
Uzayda kesin bir konumları vardır. Dokunulabilir, görülebilir ve hissedilebilirler.
Yoğundurlar. Sıvı ve gazlarla farkını görebilir ve hissedebilirsiniz.

Sıvı: Bir maddenin akacak kadar kalınlaşmasıdır. Katılarda olduğu gibi, sıvılarda da atomlar bulunur, ancak gevşek bir şekilde bağlıdırlar. Sıvı madde katı maddeden iki açıdan farklıdır:

Sabit bir şekli vardır, ancak sabit bir hacmi yoktur. Buzdolabına bir bardak su koyar ve dondurursanız, su genleşecek ve katı bir buz küpü oluşturacaktır.
Katılardan daha az yoğundur.

Gaz: Maddenin görülemeyecek ve hissedilemeyecek kadar dağınık olmasıdır. Gazlarda atomlar birbirinden o kadar uzaktır ki, yalnızca zayıf kuvvetler tarafından bir arada tutulurlar. Bu, gazları diğer tüm madde türlerinden farklı kılar. Gaz halindeki madde, sıvı ve katı maddeden üç açıdan farklıdır:

Belirli bir şekli veya hacmi yoktur. Aynı bardak suyu güneş ışınlarının altına koyarsanız, su buharlaşacak ve bir gaza, oksijene dönüşecektir.
Gazlar sıvı ve katılardan daha az yoğundur.
Çoğu gaz, basınçlarını veya sıcaklıklarını artırarak sıvılaştırılabilir.

Plazma: Gaz benzeri bir durumdur, ancak elektronların serbestçe dolaştığı iyonize atomlardan oluşur. Plazma, bir gazın ısıtılmasıyla elde edilebilir, çünkü işlem sırasında elektronlar ayrılır ve pozitif yüklü iyonlar üretilir. Soğumasına izin vererek, gaza dönecektir.

İletkenler, yarı iletkenler, yalıtkanlar ve süper iletkenler

Son olarak, elektronik ve elektriksel düzeyde, elektriksel özellikleri açısından var olan malzeme türlerini bilmek de ilginçtir:

İletken: Basitçe söylemek gerekirse, elektrik iletkenleri elektriği ileten malzemelerdir, yalıtkanlar ise yapmayan malzemelerdir. Elektronların hareketini kolaylaştıran atomlara sahip malzemeler iyi elektrik iletkenleri olarak bilinirken, hareketi engelleyen malzemeler zayıf iletkenlerdir. Bir malzemenin iyi bir iletken olması için içinden geçen elektriğin elektronları hareket ettirebilmesi gerekir; Bir metal ne kadar serbest elektrona sahipse iletkenliği o kadar yüksek olur. İki tür malzemeyi karşılaştırırsak ve birincisi elektriğin daha iyi geçmesine izin verirse, bu malzemenin iyi bir elektrik iletkeni olduğu söylenir. Tuzlu su bir elektrot görevi göremez, çünkü destekleyici fazları olan malzemeler genellikle iyi elektrik iletkenleri değildir. Ayrışma işlemi, onu bir elektrik iletkeni yapmak için yeterli sayıda hareketli elektron ve pozitif iyon içeren bir plazma oluşturur. Bir elektriksel potansiyel farkı ile temas ettiğinde, hareketli yükleri akar ve elektrik akımına neden olur. Fizik ve elektrik mühendisliğinde iletken, yükün (elektrik akımının) bir veya daha fazla yönde akmasına izin veren bir nesne veya malzeme türüdür. İletken olmayan malzemelerin hareketli yükleri yoktur, bu nedenle elektrik akımının akışına direnerek ısı üretirler.

Yalıtkan: İletkenlerin zıt uç noktasıdır, yani yüksek elektrik direncine sahip oldukları için elektrik akımını içlerinden çok zayıf ileten malzemelerdir. Mevcut en iyi elektrik yalıtkanlarından biri, diğerlerinin yanı sıra camla birlikte havadır. Bu tür bir malzeme, onları kırabilmek ve yıldırım gibi bir elektrik arkı oluşturabilmek için çok yüksek yüklere ihtiyaç duyacaktır.

Yarı iletken: Bir yarı iletken, bilgisayarlar ve diğer elektronik cihazlar için temel olarak kullanılmasına izin veren belirli elektriksel özelliklere sahip bir maddedir. Yarı iletken bir malzeme, metalik bakır gibi bir iletkeninki ile cam gibi iletken olmayan bir iletkeninki arasında bir iletkenlik değerine sahiptir. Yarı iletken, elektriği cam gibi bir yalıtkandan daha iyi, ancak bakır veya alüminyum gibi saf iletkenlerden daha az ileten, genellikle silikon olan üretilmiş bir üründür. Bir yarı iletkenin, bir yalıtkandan daha yüksek, ancak bir iletkenden daha az elektriksel iletkenliğe sahip bir malzeme olduğunu söyleyebiliriz. Yarı iletken, malzemenin elektriği ne kadar iyi ilettiği açısından iletken ve yalıtkan arasında olduğu anlamına gelir. Daha önce de belirttiğim gibi, yarı iletkenlerin iki özelliği vardır: bunlar elektriğin iletkenleri ve yalıtkanlarıdır. Yarı iletkenler olarak bilinen maddeler, elektriği iletmenin ortasında yer alır ve aynı zamanda yalıtkandır. Yarı iletkenler birçok elektrik devresinde kullanılır, çünkü örneğin kontrollü akımla böyle bir materyalden elektron akışını kontrol edebiliriz. Yarı iletken, elektrik devrelerinde ve kısmen elektriği ileten bileşenlerde yaygın olarak kullanılan ve belirli bir voltaj uygulandığında elektronların bir devreden akmasına izin veren bir maddedir.

Süper iletken: Süper iletken, elektrik direncinin olmadığı ve manyetik alanların girmesine izin vermeyen bir madde durumu olan süper iletkenliğe ulaşan bir malzemedir. Süper iletkenlik, bazı malzemelerde gözlenen, elektrik direncinin kaybolduğu ve manyetik alanın bir malzemeden yayıldığı fiziksel özellikler kümesidir. Süper iletkenlik, bazı malzemelerin, Tc olarak adlandırılan kritik bir sıcaklığın altına soğutulursa, enerji kaybı olmadan doğru akımda elektriği (DC) iletme özelliğidir. Sabit bir sıcaklıkta, bir süper iletken elektriği dirençsiz iletebilir, bu da kritik bir sıcaklığa (Tc) ulaştığında, malzemeden ısı, ses veya başka herhangi bir enerji kaybı olmadığı anlamına gelir. Bir süper iletken, belirli bir eşik sıcaklığına soğutulduğunda malzemenin tüm elektrik direncini önemli ölçüde kaybeden metalik bir element veya alaşımdır. Bir süper iletken, mutlak sıfıra (Kelvin ölçeğinde sıfır veya -273.15 santigrat derece) veya daha yakınına soğutulduğunda tüm elektrik direncini kaybeden metalik bir element veya alaşımdır. Bir süper iletken, alüminyum veya kurşun gibi saf metaller gibi, aşırı düşük sıcaklıklara soğutulduğunda, elektriğin kesinlikle sıfır dirençle içinden geçmesine izin veren bir malzemedir.

Artık madde ve malzeme türleri hakkında elektriksel düzeyde biraz daha bilgi sahibisiniz.