Avainero vakaan ja metastabiilin välillä on, että termi stabiili viittaa materiaalin tilaan, joka on todella muuttumaton, kun taas termi metastabiili viittaa materiaalin tilaan, jossa muutosta ei voida havaita, koska muutos on liian hidasta huomioitavaa.
Termejä stabiili ja metastabiili käytetään pääasiassa fysikaalisessa kemiassa, jotta saadaan käsitys materiaalin/aineen tilasta, jossa voidaan kuvata kyseisen aineen muuttuvaa tai muuttumatonta luonnetta. Termiä metastabiili käytetään, kun voimme havaita muuttumattoman luonteen johtuen tapahtuvasta erittäin hitaasta muutoksesta, joka ei ole havaittavissa ensi silmäyksellä.
Mikä on vakaa?
Termi stabiili viittaa aineen vaiheeseen, joka on todella muuttumaton. Toisin sanoen se on tila, jossa aineella voi olla vähiten energiatila, tai se on dynaamisen järjestelmän pienin mahdollinen energiatila. Tätä aineen tilaa kutsutaan perustilaksi. Seuraava kaavio esittää aineen vakaan, epävakaan ja metastabiilin tilan dynaamisessa järjestelmässä.
Kuva 01: Aineen termodynaaminen stabiilius järjestelmässä
Mikä on metastabiili?
Termi metastabiili viittaa aineen vaiheeseen, joka on näennäisesti muuttumaton mutta todella muuttumaton. Toisin sanoen tätä termiä käytetään järjestelmissä, joissa emme voi havaita muutosta kyseisessä järjestelmässä, koska muutos on liian hidas havaittavaksi. Ilmiötä, joka käsittelee järjestelmän metastabiilisuutta, kutsutaan metastabiiliudeksi.
Toisin kuin aineen stabiililla faasilla, metastabiililla faasilla on huomattavasti korkea energia dynaamisessa järjestelmässä verrattuna alhaisimpaan mahdolliseen energiatasoon kyseiselle järjestelmälle. Seuraava kuva esittää järjestelmän, jossa on sekä metastabiileja että stabiileja aineen vaiheita.
Kuva 02: Asema 1 viittaa aineen metastabiiliin vaiheeseen, kun taas asema 3 tarkoittaa aineen vakaata vaihetta; asema 2 tarkoittaa energiaestettä, jonka läpi asemassa 1 olevan aineen tulee kulkea vakiintuakseen.
Aineen metastabiili tila voi vaihdella sulavista kiinteistä aineista, kiehuvista nesteistä ja sublimoituvista kiinteistä aineista superjäähdytettyihin nesteisiin tai tulistettuihin neste-kaasuseoksiin. Yleensä aineen metastabiilit faasit ovat yleisiä kondensoituneessa aineessa ja kristallografiassa.
Mitä eroa vakaalla ja metastabiililla on?
Fysikaalisessa kemiassa käytetään termejä stabiili ja metastabiili, jotta saadaan käsitys materiaalin muuttuvasta luonteesta. Keskeinen ero vakaan ja metastabiilin välillä on, että termi stabiili viittaa materiaalin tilaan, joka on todella muuttumaton, kun taas termi metastabiili viittaa materiaalin tilaan, jossa muutosta ei voida havaita, koska muutos on liian hidasta havaittavaksi. Toisin sanoen termi stabiili kuvaa aineen muuttumatonta luonnetta, kun taas termi metastabiili kuvaa aineen näennäistä muuttumatonta luonnetta. Lisäksi vakaalla on alhaisin mahdollinen energiataso, kun taas metastabiililla on verrattain korkea energiataso.
Alla infografiikka taulukoi stabiilin ja metastabiilin väliset erot rinnakkain vertailua varten.
Yhteenveto – vakaa vs metastabiili
Fysikaalisessa kemiassa käytetään termejä stabiili ja metastabiili, jotta saadaan käsitys materiaalin muuttuvasta luonteesta. Keskeinen ero vakaan ja metastabiilin välillä on, että termi stabiili viittaa materiaalin tilaan, joka on todella muuttumaton, kun taas termi metastabiili viittaa materiaalin tilaan, jossa muutosta ei voida havaita, koska muutos on liian hidasta havaittavaksi.
