Plasma
O plasma, também conhecido como quarto estado físico da matéria, é formado quando uma substância no estado gasoso é aquecida até atingir um valor tão elevado de temperatura que faz com que a agitação térmica molecular supere a energia de ligação que mantém os elétrons em órbita do núcleo do átomo. Os elétrons acabam “soltando-se” e a substância torna-se uma massa disforme, eletricamente neutra e formada por elétrons e núcleos dissociados.
É comum no nosso cotidiano encontrarmos as substâncias em seus três estados físicos: sólido, líquido ou gasoso. Apesar de não ser fácil a obtenção do plasma na superfície do nosso planeta, ele constitui 99% de tudo o que existe no universo. Isso porque grande parte dos astros celestes é formada por substâncias nesse estado de agregação. Embora raros, podemos citar alguns exemplos da presença do plasma, como o fogo, lâmpadas fluorescentes, televisão com tela de plasma, os raios, entre outros.
Para compreender melhor como se forma o plasma, tomemos como exemplo o caso da água. Ao fornecermos energia (calor) ao gelo, ele derrete e transforma-se em água. Ao fornecer energia à água, ela evapora e transforma-se em vapor. Se fornecermos mais energia ainda ao vapor, a agitação térmica molecular será maior do que as forças de ligação que mantêm os elétrons em órbita e ocorrerá ionização dos gases (oxigênio e hidrogênio), o que fará com que a substância torne-se condutora de eletricidade e calor.
Veja na figura a seguir os quatro estados físicos da matéria:
A figura mostra os quatro estados físicos da matéria. Observe que o plasma é o estado físico do Sol
Os gases e o plasma apresentam algumas características em comum, como a baixa densidade e a capacidade de fluir. Apesar disso, eles não podem ser classificados de forma igual, pois, a nível atômico e molecular, apresentam estruturas e propriedades completamente diferentes. O plasma pode conduzir corrente elétrica melhor do que o cobre, fluir como um líquido viscoso e interagir com campos elétricos e magnéticos, diferentemente dos gases.
Apesar de o plasma ser um bom condutor de eletricidade, uma das suas características mais importantes é a tendência que ele tem de permanecer eletricamente neutro, já que possui a mesma quantidade de cargas elétricas negativas e positivas. A interação entre essas cargas é a responsável pelas propriedades já citadas.
Além disso, o plasma sempre emite luz ao entrar em contato com alguma excitação elétrica e com campos magnéticos. Um exemplo disso são as auroras polares, que se formam a partir da interação entre as partículas solares carregadas e o campo magnético terrestre.
O primeiro cientista a descrever o plasma foi o físico inglês Willian Crookes (1932-1919), na década de 1850, após a criação do tubo de raios catódicos. Este é constituído por um tubo de vidro preenchido por gases a baixa pressão que, ao serem submetidos a uma diferença de potencial, tornam-se condutores.
Quando um gás conduz eletricidade, pode-se observar a formação de pequenos raios, que são denominados raios catódicos. Eles têm a propriedade de emitir luz quando se chocam com as paredes de vidro do tubo, gerando o plasma.
Alguns anos mais tarde, foi J. J. Thompson que descobriu o elétron através do tubo de raios catódicos. Somente em 1928 que Irving Langmuir deu a esses raios o nome de plasma porque a forma do fluido elétrico obtido lembrava o plasma sanguíneo.