Plasma a la Facultat. Pràctiques de Química Analítica

Qui juga amb plasma…

Dimecres passar, els companys i companyes de 3r curs de Química a la Universitat de Girona varen treballar amb la quarta fase de la matèria per primera vegada. Veure el plasma per primer cop sorprèn, recordo quan m’hi vaig trobar, deu fer uns 4 anys… costa molt assumir que aquella torxa que tens al davant dels ulls, a través del vidre armat, es trobi a uns 10000 K! (ó ºC, si ho preferim, podem sumar 273 unitats, a aquests nivells ja no ve d’aquí).

Alguns dels companys de 3r curs de Química a la UdG a “Experimentació en Química I, pràctiques de química analítica” amb les seves professores, Aida i Clàudia. Darrere l’ ICP (Inductively Coupled Plasma).

El plasma és un gas ionitzat, és a dir, amb una gran concentració d’electrons i cations. Per generar un plasma és necessari un aport extern d’energia que provoqui la ionització del gas. Com a curiositat voldria recordar que el plasma no només es genera al laboratori, sinó que quan cau un llamp es genera plasma, l’alta temperatura del llamp ionitza els gasos de l’atmosfera per on va passant.

L’ ICP (Inductively Coupled Plasma) és una tècnica d’emissió atòmica que es troba dins l’espectrometria d’emissió basada en plasma com a font d’energia per a l’excitació d’àtoms. A la imatge següent es pot apreciar la gran il·luminació emesa pel plasma generat sobre el tub de quars, i la bobina d’inducció, en veiem 3 voltes. Aquest plasma és resultat d’Ar ionitzat i es troba a una temperatura d’entre 6000 i 10000 K.

Va de fases

Us proposo unexercici: Anomenar les 5 fases (o estats d’agregació) de la matèria. Potser molts direm, 5? no n’hi havia 4? o fins i tot, però si eren 3!

Les fases de la matèria comuns, comuns per coexixtir a temperatura ambient i a pressió atmosfèria, són: Sòlid, líquid i gas. Coneixem perfectament algunes de les propietats d’aquestes fases, com que la sòlida presenta un volum definit, la líquida ocupa el volum del recipient que el conté i el gas és el que es pot comprimir més fàcilment.

Però hi ha una 4a fase de la matèria que és el plasma.

plasma

ICP (Inductively Coupled Plasma, és una tècnica d’emisió atòmica que es troba dins l’espectometria d’emisió basada en plasma com a font d’energia per a l’excitació d’àtoms) de la facultat de ciències de la UdG que vaig poder retratar a les pràctiques d’analítica de fa un parell d’anys. A la imatge es pot apreciar la gran il·luminació emesa pel plasma generat sobre el tub de quars, i la bobina d’inducció, en veiem 3 voltes. Aquest plasma és resultat d’Ar ionitzat i es troba a una temperatura d’entre 6000 i 10000 K!!).

El plasma és un gas ionitzat, és a dir, amb una gran concentració d’electrons i cations. Per generar un plasma és necesàri un aport extern d’energia que provoqui la ionització del gas. Com a curiositat cal dir que quan cau un llamp es genera plasma, l’alta temperatura del llamp ionitza els gasos de l’atmosfera per on va passant.

fases

Diagrama de canvi de fases amb els processos de canvi en els dos sentits

Ara ja tenim coneixem 4 fases de la matèria, però i la 5a?

La 5a fase de la matèria és l’anomenat condensat de Bose-Einstein, que es dóna en certs materials a molt baixa temperatura, propera al zero absolut (0 K). La propietat que el caracteritza és que els àtoms del material passen al seu estat fonamental (l’estat de mínima energia). El condensat és una propietat quàntica que no té anàleg classic que permet que els efectes quàntics siguin aparents a escala macroscòpica. Segons el principi d’exculsió de Pauli només els bosons (tipus de partícula elemental, un exemple n’és el fotó) poden estar en aquest a fase o estat d’agregació.

Aquest estat condensat de Bose-Einstein va ser anomenat per 1a vegada el, 1924-25 per Satyendrab Nath Bose i Albert Einstein i no va ser produit al laboratori fins al 1995 per Eric Cornell i Carl Wieman (Universitat de Colorado) fet galardonat amb el Premi Novel de Física 2001 (el premi va ser entragat a aquests 2 investigadors i Wolfgang Ketterle, repartit per 1/3 per cap).

Per acabar cal dir que existeixen altres possibles estats de la matèria, alguns dels qual només podem trobar sota condicions extremes, com són el superconductor (aquest ja l’he explicat a una entrada anterior aquí al bloc i ambé hem gravat vídeos que trobareu al youtube), el supersòlid o la matèria estranya (aquest últim sembla el títol d’una ple·lícula de terror, en una altra ocasió parlarem d’aquests extranys estats de la matèria).