يتعلق هذا البحث بقياس المادة، وهي المادة التي يمكن تحديدها في علم الكيمياء من خلال كتلتها وحجمها، ويمكن أن تكون المادة ملموسة أو غير ملموسة، ويحدث داخلها العديد من التفاعلات التي تؤدي إلى تغيير خصائصها.
تتكون المادة من جزيئات صغيرة جداً تدعى الذرات والتي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، وقد يتكون العنصر من جزيئتين أو يكون عنصرًا واحدًا. ويمكن للعنصر أن يتألف من مجموعة من الذرات المنفردة أو مجموعة من الجزيئات التي تتكون من أكثر من ذرة. وسوف نسلط الضوء في هذا المقال على حالات مختلفة للمادة بالإضافة إلى كيفية قياسها.
بحث عن قياس المادة
ماهى حالات المادة ؟
- الحالة الصلبة: الحالة الصلبة للمادة تتميز بترابط قوي بين جزيئاتها وذراتها، وتكون مكونات المادة قريبة جدًا من بعضها البعض، وتهتز ذرات وجزيئات المادة باستمرار، ولا يمكن تغيير حالة المادة الصلبة بسهولة إلا في ظروف معينة.
- الحالة السائلة: ويشير هذا المصطلح إلى الحالة التي تكون فيها مكونات المادة غير متماسكة، وبالتالي تتحرك ذراتها بسهولة أكبر من ذرات المادة الصلبة، ولا يوجد شكل ثابت للسوائل، بالإضافة إلى وجود درجات مختلفة من اللزوجة لكل نوع من السوائل.
- الحالة الغازية: هذه الحالة تحدث عندما تكون الذرات حرة تمامًا في الحركة، وتتحرك بشكل عشوائي، وميزة المواد الغازية عن المواد الصلبة والسائلة هي عدم وجود شكل أو حجم محدد لها، ويمكن التحكم بها عن طريق ضغطها في وعاء مثل الإطارات.
- الحالة البلازمية: تشير هذه الحالة إلى وجود آيونات في المادة الغازية، حيث تحتوي المادة على مجموعة من الإلكترونات التي لا ترتبط بالبروتونات والنيوترونات، وتحدث هذه الحالة عند خروج إلكترون واحد أو أكثر من المادة، ويحدث ذلك عند تعرض الغاز لدرجة حرارة ومقدار طاقة محددين.
طرق قياس المادة
قياس حجم المادة
- يتمثل مفهوم حجم المادة في المساحة التي تشغلها المادة، ويتم قياسها بالمكعب.
- يتم الاعتماد على المخبر أو الكوب المدرج في قياس المادة في حالتها السائلة.
- عند قياس حجم مادة منتظمة الشكل، يتم ذلك باستخدام بعض القوانين الرياضية، ولا يمكن قياس حجم المادة غير المنتظمة الشكل إلا في حالة واحدة فقط، وهي إذا كان الجسم الذي يتم قياس حجمه صغير الحجم، ويتم ذلك عن طريق وضعه في كمية محددة من الماء، ويتم قياس حجمه عن طريق حساب زيادة حجم الجسم بعد وضعه في الماء لفترة زمنية محددة.
قياس كتلة المادة ووزنها
- الكتلة: تتمثل فكرة الكتلة في وجود كمية معينة من المادة في جسمها، وتعبر عن حجم تلك المادة، ووحدة قياس تلك الكتلة هي الكيلوغرام.
- الوزن: وفقًا لتعريف العالم نيوتن، فإن الوزن هو مقدار قوة الجاذبية الأرضية على الجسم، وهو متغير وفقًا لموقع وجود المادة، بالمقارنة مع الكتلة التي تتميز بكونها ثابتة.
- تستخدم عدة أدوات لقياس كتلة المادة ووزنها، مثل الميزان الزنبركي، ويتوقف ذلك على عاملين أساسيين وهما السعة والدقة.
- وفقاً للقانون التالي فإنه يتمثل في علاقة تربط بين الوزن والكتلة: يمكن تعريف الوزن بأنه الناتج من ضرب الكتلة بتسارع جاذبية الأرض، ويبلغ تسارع الجاذبية على سطح الأرض حوالي 9.8 متر/ثانية وهو ثابت ولا يتغير.
قياس الكتلة الذرية
- يشير مفهوم الكتلة الذرية إلى وجود مجموعة من البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة.
- يتم تحديد قياس كتلة المادة بقياس كتلة نظير ذرة الكربون 12، حيث تساوي وحدة الكتلة الذرية 12/1 من كتلة ذرة الكربون 12.
- يتم حساب الكتلة الذرية من خلال هذه العلاقة التالية: (12/1)×(كتلة ذرّة العنصر/كتلة ذرّة نظير الكربون12).
قياس كثافة المادة
- تتمثل فكرة كثافة المادة في تركيز المادة في حجم الجسم، بالإضافة إلى أن وحدة قياس كثافة المادة هي كغ/م³.
- تُقاس كثافة المادة وفقاً لهذا القانون: كثافة المادّة=الكتلة/الحجم
قياس عدد المولات
- ويرتبط هذا النوع من القياس بمعرفة كمية المادة التي تحتوي على عدد من الجزيئات أو الذرات المساوي لـ6.02 × 10^23، حيث يعادل المول الواحد عدد الجزيئات أو الذرات في 12 جرامًا من نظير الكربون 12.
- يُسمى عدد أفوجادرو عدد الذرات والجزيئات في تلك المواد، ويتم حساب عدد المولات بتطبيق العلاقة التالية: عدد المولات = الكتلة ÷ الكتلة المولية.
