El plasma, también llamado estado plasma, es una de las formas fundamentales en las que la materia puede ser agregada; es la más común en el universo observable. El plasma es un gas brillante, caliente y bastante ionizado, llegando a tener propiedades únicas que le otorga diferencias del estado gaseoso y de otros gases en particular.
El plasma puede observarse de forma diseminada en las estrellas cuando es de noche. Al existir un número indefinido de estrellas en todo el universo, en otras entidades celestes y en nebulosas, se entiende que el plasma es el estado de la materia de mayor importancia. En el planeta es el cuarto estado luego del sólido, líquido y gaseoso.
El ejemplo más cercano de plasma es el Sol, este puede ser apreciado a escalas masivas y en un entorno natural. Por otra parte, en el planeta Tierra suceden fenómenos naturales que desencadenan apariciones momentáneas de plasma como los rayos de las tormentas y el fuego. El plasma no sólo se asocia a temperaturas altas, es decir millones de grados Kelvin, sino también a potenciales eléctricos grandes, infinita conductividad eléctrica y luces incandescentes.
Características del Plasma
Formación
El estado plasma se crea básicamente cuando un gas es ionizado como consecuencia de exponerse a temperaturas sumamente altas. Por ejemplo: un cubo de hielo se encuentra en estado sólido, al calentarse este se derretirá y se convertirá en agua líquida.
Posteriormente al calentarse a temperaturas mayores, el agua líquida empezará a hervir y del líquido escapara el vapor, este es un gas. Hasta este punto se han dado los tres estados de la materia más conocidos.
Cuando el vapor de agua siga calentándose a temperaturas mucho más grandes y en condiciones favorables, sus enlaces se quebrarán para formar átomos de hidrógeno y de oxígeno libres. Luego estos átomos absorberán mucho calor haciendo que los electrones empiecen a dispararse hacia todos los sentidos, de esta manera se forman los cationes de hidrógeno y de oxígeno.
Los cationes se envolverán en una nube de electrones, siendo agregados por las atracciones electrostáticas y la acción de la colectividad. En este momento el plasma se ha conseguido partiendo del agua, siendo un caso de formación por acción de la energía térmica. Pero las radiaciones que son altamente energéticas, llamadas rayos Gamma y las enormes diferencias de potenciales eléctricos, también pueden inducir a su aparición.
Composición
- La materia se compone de partículas dentro de las cuales se incluyen los átomos, las moléculas, las células, los iones, entre otros. Tomando en cuenta las fuerzas y la efectividad con las que son agregadas, estas establecen los estados líquido, sólido o gaseoso. Las partículas del plasma son átomos que tienen carga positiva, llamados también cationes y electrones que tienen carga negativa. Las moléculas no se encuentran en el estado plasmático de la materia.
- Los electrones y cationes vibran a frecuencias muy altas y muestran un comportamiento no individual y colectivo. No pueden moverse ni separarse sin que el resto de las partículas se vea perturbado.
- Generalmente el plasma tiene apariencia de un gas líquido que puede conducir en gran medida a la electricidad, es caliente, brillante y tiene susceptibilidad o respuesta a los campos electromagnéticos. Por esta razón, a los plasmas se les puede encerrar o controlar para ser manipulados en un campo magnético.
Quasineutralidad
El plasma está caracterizado por ser quasineutral, es decir casi neutro. Esto sucede porque la cantidad de electrones liberados y excitados de los átomos suele ser similar a las magnitudes que tienen las cargas positivas de los cationes.
Un ejemplo de esto es un átomo gaseoso de calcio que pierde dos o un electrón para crear de forma respectiva a los cationes Ca2+ y Ca+. Por cada Ca2+ que sea formado, existirán dos electrones libres.
Si se tienen diez Ca2+, entonces habrá 20 electrones; y así de manera sucesiva. Igual razonamiento es aplicable para los cationes que tienen magnitudes con cargas mucho más altas, tales como Ca5+, Ca3+, Ca7+, etcétera. Los cationes de calcio junto a sus electrones llegan a formar parte de un plasma en el vacío.