Madde, maddeyi oluşturan atomların enerjileri bakımından 3 hâlde düşünülüyordu ve bunlar genelde herkesin bildiği katı, sıvı ve gaz hâlleri idi. Ancak daha yüksek enerjilerde maddenin enerji bakımından 4. bir hâle de dönüştüğü ve bunun da plazma olduğu düşünüldü.
Plazma, 1808 yılında Sir Humpry Davy ve 1830’lu yıllarda Michael Faraday gibi bilim insanlarının çalışmaları sonucunda keşfe hazır hâle gelmiştir. 1879 yılında Sir William Corrkes gazlarda elektriksel deşarj olayı incelenirken iyonlaşmış olan gazın maddenin yeni hâli olarak belirtilmiş. Ancak plazma teriminin ilk kez kullanılması 1929 yılında Irving Langmuir tarafından olmuştur. 1926 yılında F.M. Penning’in alçak basınç civa buharında radyo dalgası titreşimleri bulmuş ve Langmuir bu titreşimlerin olduğu bölge için plazma terimini kullanmıştır. Bu çalışması neticesinde Langmuir, 1932 yılında Nobel Kimya ödülünün sahibi olmuştur.
Çok yüksek sıcaklıklarda karşılaştığımız plazma, gaz hâlindeki bir maddenin yüksek sıcaklıkta ısıtılmasıyla atomlarına ayrılması ve bu atomların dış yörünge elektronlarının kopması ile oluşan pozitif iyonların oluşturduğu madde durumudur. Eğer gaz halindeki bir azot, karbon ve hatta su buharı yüksek sıcaklıkta öncelikle atomlarına (azot, azot atomlarına gibi) sonra da iyonlarına (azot atomları, azot iyonlarına…) dönüşür ve aslında molekül ve atomlarla beraber iyon ve elektronlardan oluşan bir karışım oluşur işte bu karışım bir plazmadır.
Plazmayı daha basite tek düze bir şekilde tanımlarsak, az önce de açıklandığı şekli ile pozitif ve negatif yüklü parçacıkların bütünde elektriksel yükü nötr olacak şekilde rastgele doğrultularda ve birbirlerinden bağımsız hareket eden parçacıklar sistemidir diyebiliriz.
Plazmanın özellikleri:
- Yüksek sıcaklıklarda ya da yüksek basınç altında oluşabilir.
- Plazma, yüklü parçacıklardan oluşur ancak sistem bütünüyle yüksüz olarak davranır.
- Plazma, içerisindeki parçacıkların birbirleri ile olan sıkı etkileşimleri nedeniyle kollektif bir uyum gösterir.
- Plazma iyi bir ısı ve elektrik iletkenidir. Gazlar ise elektriği iletmediklerinden dolayı plazma ile gazlar arasındaki başka bir ayırt edici özelliktir.
- Gazlar elektrik ve manyetik alanlarla etkileşmemesine rağmen plazma bu alanlarla etkileşebilir.
- Plazma yüksek sıcaklık ve enerji yoğunluğuna sahiptir.
- Plazma halinde iken gerçekleşen kimyasal reaksiyonlar, gaz durumundan daha büyük bir hızla gerçekleşir.
Plazma Örnekleri
Güneş ve yıldızlar: Güneş gibi yıldızlar tam iyonlaşmış plazmalar olarak nitelenirler. Bunun sebebi olarak iyonlaşma oranın %100’e yakın bir oranda bulunmasıdır. Güneş’in yapısını ele aldığımızda termonükleer olayların gerçekleştiği sıcaklıklarda döteryum ve trityum gibi hafif çekirdeklerin helyum çekirdeklerini vererek ısı ve ışık yayması (radyasyon) düşünüldüğünde plazmaya olabilecek en iyi örneklerden biridir.
Alev : Mum veya kibrit alevi de plazma örneği olarak gösterilebilir. Aslında plazma hali bizlerden o kadar da uzak değil…
Yıldırımlar da plazma halindedir. Florasan lambalar da plazma ve aslında koca evrenimizin %99’u plazma halindedir. Bunların dışında bir de sanayide kullanılan kısmi iyonlaşmış plazmalar vardır. Bu tür plazmalarda iyonlaşma oranı %50 civarında olan plazmalardır. Bu tür plazmalar ferromanganez yüksek fırınlarda elde edilirler.
Plazmanın kullanımı:
Plazma; biyoloji ve biyomedikalde, kağıt endüstrisinde, uzay sanayisinde, materyal aşındırma veya sertleştirme teknolojisinde, tekstil endüstrisinde, elmas yapımında, yarıiletken teknolojisinde, elektronik çip yapımında, iletişim teknolojisinde, kaplama ve dekorasyon teknolojisinde, sterilizasyon ve su arıtma sistemlerinde, tehlikeli ve zararlı atık arıtmada, güneş enerjisi ve optik sanayisinde, otomobil ve uçak endüstrisinde, yeni teknoloji inşaatlarda, savunma sanayinde, kristal büyütmede, radar ve füzyon araştırmalarında kullanılmaktadır. Gelecekte plazma çok daha geniş alanlarda kullanılacaktır. Uzay araştırmalarında ve günümüzde plazma TV ve ekranlarda uygulanabilirliğini görmekteyiz.
Aşağıda verdiğim yararlandığım kaynakları irdelediğiniz de daha da fazla bilgilenebileceğinizi belirtmek isterim.
Gökhan Atmaca, http://twitter.com/kuarkatmaca – Tarih: 07.06.2008
Kaynaklar:
- http://nucleus.istanbul.edu.tr/~cfe/dorduncu/mak1/
- http://www.geocities.com/kimyaciyim/cevrevekimya/maddeninplazmahali.htm
- http://tr.wikipedia.org/wiki/Plazma_(fizik)