تشير كلمة المادة إلى جميع الأشياء في الكون التي لها كتلة وتشغل مساحة، حيث تتألف المادة من مجموعة ذرات. وتتميز المادة بالصلابة إذا كان ترابطها قوياً وتحافظ على حجمها وشكلها، في حين تحافظ المادة السائلة على حجمها فقط ولا تحافظ على شكلها، وتفقد المادة الغازية شكلها وحجمها. ويتم تصنيف حالات المادة وفقًا لدرجة ترابطها وقربها من بعضها البعض، ويتم تصنيف المادة عادة إلى ثلاث حالات وهي الحالة الصلبة والحالة السائلة والحالة الغازية، وفقًا للنصوص الكيميائية التمهيدية.
وفقًا للنصوص السابقة، فإن المادة تصنف إلى أربع حالات، حيث تمت إضافة حالات البلازما إلى الحالات السابقة، ويوجد شبه كبير بين صفات الغاز وصفات البلازما، حيث يتغير شكلهما وحجمهما، ولكنهما يتميزان بتغيير شحنتهما الكهربائية.
بحث عن حالات المادة :
تعريف المادة :
يتم التعريف بالمادة على أنها كل شيء يحتل مساحة في الفراغ ويمتلك حجمًا وكتلة، وتشمل المادة كافة الأشياء التي يمكن للإنسان التفكير فيها، مثل الأشياء القابلة للمس مثل الكتب والصخور وغيرها، وليست مقتصرة على المواد الصلبة فقط، بل تشمل المواد غير الصلبة، مثل الهواء الذي يتنفسه الكائنات الحية والنجوم والكواكب بأنواعها المختلفة. وتحتوي المادة على جسيمات صغيرة تسمى الذرات، وتحتوي هذه الذرات على جسيمات أصغر تسمى البروتونات والإلكترونات والنيترونات. ويهتم علم الكيمياء بدراسة التراكيب الخاصة لكل مادة وكيفية ربطها مع بعضها لتشكيل المواد المختلفة.
حالات المادة :
المادة موجودة في الطبيعة على كوكب الأرض في ظروف معينة معيارية، وهي عند درجة حرارة 25 درجة مئوية وضغط جوي واحد، وتوجد المادة في ثلاث حالات رئيسية وهي الصلبة والسائلة والغازية، بالإضافة إلى الحالة الأخرى التي لا توجد إلا في الفضاء الخارجي وتُعرف بحالة البلازما، ولكل حالة من حالات المادة خصائصها التي تميزها عن غيرها.
الحالة الصلبة :
تتميز الذرات الموجودة في المواد الصلبة بقوة ترابطها وقربها الشديد، مما يجعلها ذات طبيعة صلبة وصعبة التحريك، ومع ذلك فإن الذرات تتحرك باستمرار ويمكن معرفة إذا ما كانت المادة صلبة أم لا من خلال معاينة شكلها وصعوبة تغييره. وعند كسر المادة الصلبة، فإنه من الصعب جدًا إعادتها إلى شكلها الأصلي على عكس السوائل والغازات. تتميز المواد الصلبة بعدة خصائص مميزة:
- يتميز المادة بثبات شكلها الذي يصعب تغييره.
- الحالة الصلبة ليس لديها طاقة حركية عالية.
- تكوّن الجزيئات الصلبة وتصعب نقلها من وسط إلى آخر.
- المادة الصلبة تتأثر بشكل صعب بالضغوط الخارجية من أي جسم صلب آخر.
- تتميز الحالة الصلبة بكثافتها العالية للغاية.
- تتميز حركة جزيئات المادة في الحالة الصلبة بأنها حركة اهتزازية صغيرة.
- تتميز قوة التجاذب في الحالة الصلبة بأنها كبيرة جدًا، ويعود ذلك إلى عدم إمكانية تغيير شكلها وحجمها.
- تختلف ألوان هذا الحالة، حيث يمكن أن يكون شفافًا أو شبه شفافًا أو بلون قاتم.
الحالة السائلة :
تتصف الذرات في الحالة السائلة بقوة الترابط بينها، ومع ذلك فإن حركتها حول بعضها البعض تكون أكثر حرية. والفرق بين الحالة الصلبة والسائلة يكمن في قدرة الذرات على الحركة والتدفق، وللمادة السائلة حجم ثابت ولكن حجمها صعب تثبيته، ويعتمد هذا على الوعاء الذي تحتوي عليه المادة السائلة، وهناك العديد من الخصائص التي تميز الحالة السائلة:
- يمكن أن يتغير شكل المادة السائلة بسهولة بناءً على شكل الوعاء الذي توضع فيه.
- تتميز قوة التماسك التي تمتلكها ذرات المواد السائلة بضعف شديد.
- تتميز جزيئات المادة الصلبة بأنها غير ثابتة.
- تتميز جزيئات هذه المادة بأنها لا تمتلك ترتيبًا منتظمًا، وأنها تحتوي على عدة فراغات.
- الحالة السائلة لها كثافة عالية، ولكنها ليست ذات حد كبير.
- تتناسب قوة الطفو في الحالة السائلة مع وزن السائل المراد طفوه.
الحالة الغازية :
تُعتبر هذه الحالة من أقل حالات ترابط المادة، حيث تتحرك ذرات الغاز في أي اتجاه بحرية تامة، بعكس المواد الصلبة، وذلك لأن الغاز لا يملك حجمًا أو شكلًا محددًا، ومن أهم خصائص هذه الحالة:
- المادة الغازية ليس لها شكل معين.
- تتميز كثافة المادة الغازية بانخفاضها للغاية.
- من الممكن أن تمتلئ المادة الغازية الموجودة في المكان بغض النظر عن حجمها أو شكلها.
- توجد فراغات كبيرة جدًا بين جزيئات المادة الغازية.
- تتحرك جزيئات هذه المادة بسرعة عشوائية في جميع الاتجاهات.
- تتميز المادة الغازية بقابليتها للضغط، وذلك بسبب خاصيتها في الانتشار.
الحالة البلازما :
تتميز البلازما بأنها من الظواهر الأكثر تعقيدًا، ومن ضمن هذه الظواهر تأتي الفينيلة، حيث تنتج الألوان عندما تتحرك الإلكترونات من حالة الانتشار العالي إلى حالة تكون طاقتها أقل، وذلك بعد توحيد الإلكترونات مع الأيونات لإصدار ضوء على شكل طيف. ويعد حالة البلازما من الحالات المميزة للمادة، حيث تكون الإلكترونات حرة ولا ترتبط بالجزيئات أو الذرات، وتتميز ببعض الصفات التالية:
- تُصنف الحالة البلازمية بأنها غاز متأين.
- بعض الغازات المهمة الموجودة في حالة البلازما هي الرادون والهيليوم والزينون والنيون.
- في حالة البلازما، تكون الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بجزيء أو ذرة محددة.
- تتميز بطاقتها الحركية العالية.
- لا يمكن أن تبقى حالة البلازما مستقرة وثابتة لفترة طويلة، حتى لو كان ذلك لفترة قصيرة.
عمليات تحويل المادة من صورة لأخرى :
- يمكن تحويل المادة من حالة إلى أخرى من خلال تغيير درجة الحرارة أو الضغط، ويمكن تعريف عملية تحويل المادة من الصلبة إلى السائلة باستخدام الحرارة، وتسمى هذه العملية بالانصهار.
- يمكن تحويل المادة من حالة الغاز إلى السائل عن طريق فقدان الحرارة، وتسمى هذه العملية عملية التكاثف.
- أما عملية تحويل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، فيتم ذلك عن طريق فقدان الحرارة، ويُطلق عليها عملية التجمد.
- يتم تحويل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية عند اكتسابها الحرارة، وتسمى هذه العملية باسم التبخر.
