認識物質的第四態

摘 要：隨著科學技術的快速發展，人們對各種事物的研究越來越重視。當原子中的電子脫離原子核的吸引，而形成帶負電的自由電子和帶正電的離子——共存狀態的時候，即成為第四態，就是等離子體。現階段，越來越多的研究人員對等離子體的具體運用和特性等，都有了更加深刻的研究和認識。等離子體在現代社會當中的應用范圍十分廣泛，主要被運用在航天、軍事等領域當中。本文結合筆者自身的了解，通過對等離子體的基本認識，研究了等離子體自身的化學特征，以及等離子體的產生方法，以期能夠加深人們對于等離子體的認識。

關鍵詞：物質；第四態；等離子體

引言：

一般來說，我們在日常生活當中所接觸到的物質，都是以三種狀態存在，這三種狀態分別為固態，氣態，以及液態。然而，大部分的物質在自然界當中都是以等離子體的狀態存在的，也就是所謂的物質第四種狀態。這種第四態的等離子體是我們在生活當中幾乎難以觸碰到的物體形態，像北極的極光，以及暴雨前的閃電等這些現象，也就是地球上存在的等離子體通過輻射所展現出來的現象。本文對等離子體的認識和化學特征進行了分析，從而研究了等離子體的產生方式。

一、等離子體的基本認識

所謂等離子體，是除卻我們所常見的固態，液態，以及氣態之外的另外一種物質在自然界中的存在狀態。等離子體自身是一種帶負電的自由電子和帶正電的離子共同存在的狀態，在宏觀上呈現的是電中性，但是自身卻又能起到導電的作用。由于等離子體中的每個粒子之間存在共同的作用，所以會使得所有粒子之間都產生了一定的電磁力，導致等離子體在運動的過程中，會受到各種磁場的干擾和控制。在我們賴以生存的地球上，等離子體并不常見，但不代表沒有。除卻地球之外，在宇宙當中，物質的主要存在狀態，便是等離子體狀態。

二、等離子體自身的化學特征

由于在等離子體當中含有電子，離子，以及自由基和激發態原子等這些化學物質，所以等離子體自身所具有的化學特征比較明顯。

等離子體可以用來進行高溫材料的低溫合成，以及對半導體工藝進行低溫化等這幾種作用。而且等離子體自身還能夠與熱力學和動力學之間的相互制約形成抗衡。在合成金剛石的時候，所采用靜高壓法的反應速度不夠快，其必須要在足夠高的溫度和壓力下才能夠完成。科研人員通過反復實驗后發現，如果把一定比例的甲烷和氫氣通過微波放電的方式來形成非平衡的等離子，就能夠降低生產所需要的溫度和壓力，提高生長的速度來合成金剛石。這種方式合成的金剛石，與自然形成的金剛石硬度相當，而且性能比較高，在適用范圍方面基本可以取代金剛石[1]。

等離子體自身進行化學反應的時候，有著比較好的能量水平，在這種高溫下可以進行金屬的提純，對于一些難熔的金屬可以進行加工。除此之外，等離子體還能夠利用活性物種來進行高溫的化學反應。

三、等離子體的產生方法研究

我們在生活中對物質形態進行變化的方法比較多，但是相對來說也比較容易。比如，對水加熱之后，可以促進溫度的上升，從而使液體的水轉化為氣體。在學習化學課程的過程中，我們知道分子是最小的單元，對分子進行加熱，能夠使分子分解成原子。由原子組成的氣體，我們在化學中通常稱之為原子氣體。對原子氣體進行加溫處理，會使原子的運動速度加快，原子之間在運動的時候經過碰撞，就能夠產生陽離子與自由電子。由此就能夠產生等離子體的狀態，除此之外，等離子體的產生方法，主要有以下幾種。

（一）激光輻射電離法和光電離法產生的等離子體

這種方法，需要單光子和多光子，還有級聯電機機制的共同作用。激光輻射電離法所產生的等離子體所具備的特點包括高溫和高密度。光電離法主要是借助入射光量子，進而把形成物質的分子進行電離，當光量子自身的電離能大于物質的第一電離能的時候，就能夠促使等離子體狀態的產生。

（二）射線輻照法產生的等離子體

顧名思義，就是用各種不同的射線，對氣體進行輻照照射，從而就能夠促使等離子體的產生。其所采用的射線主要有我們認識的X射線，α、β、γ射線，其還可以使用離子束和電子束來對氣體進行輻照。

（三）燃燒法產生的等離子體

所謂燃燒法就是要借助燃燒導致分子進行熱運動，從而促進氣體中的各種原子和分子之間進行猛烈碰撞，使它們產生電離，在此情況下就能夠產生等離子體，基于這種方式產生的等離子體，通常被人們稱為火焰等離子體[2]。

（四）沖擊波法產生的等離子體

采用沖擊波法產生等離子體，主要就是運用沖擊波在氣體中穿過，氣體就會因為受到熱壓縮產生的高溫，從而來形成等離子體，這種等離子體是激波等離子體。

（五）微波誘導法產生的等離子體

在微波誘導法下，通過微波產生的輻射，能夠促進氣體中分子之間的劇烈運動，使分子的能量逐漸提高，從而產生等離子體。這種等離子體的形成也涉及到能量的轉換，即微波的電磁能在分子層級上的轉移。

四、結束語

綜上所述，等離子體作為物質存在的第四態，通常存在于除卻地球之外的宇宙當中。想要獲得等離子體，必須要在一定的環境中采取專業的方式。

參考文獻：

[1]劉洪波.物質的第四態——等離子態[J].廣東石油化工高等專科學校學報，2017，01：50.

[2]聶建新.認識物質的第四態——等離子體[J].化學教學，2016，05：29-31.

作者簡介：馬境辰 性別：女 民族：朝鮮族 出生年月：2001年7月。