الخواص الفيزيائية لكل حالة

• ذات صلة
• الخواص الفيزيائية والكيميائية للمادة
• كيف تتغير المادة

حالات المادة

من المرجح أنك تعرف أن حالات المادة ثلاث كما هو شائع، إلّا أن هذا ليس العدد الفعلي لحالات المادة، فما هو تعريف حالة المادة أصلًا؟ وكيف تتحول المادة من شكل إلى آخر؟ ونجيبك بأن حالة المادة وبشكل بسيط هي ما تُشير إلى كم الحرارة الموجود بين جزيئات المادة، إذ إن الجزيئات تحتاج إلى الطاقة حتى تتحرك، وكلما ارتفعت درجة الحرارة المخزنة في المادة ازدادت حركة جزيئاتها، وبالتالي تزداد المسافة بينها، بالإضافة لدرجة الحرارة فإن حالة المادة تعتمد على الضغط بين جزيئات المادة أيضًا.

وفي الأساس توجد المادة في أربع حالات مختلفة وهي: الحالة الغازية، الحالة السائلة، الحالة الصلبة، الحالة البلازمية، ومن المرجح أنك رأيت الحالات الثلاث الأولى للمواد قبلًا، إذ تصل المادة إلى إحدى تلك الحالات من خلال التجربة العادية وتحت الظروف الطبيعية المألوفة، أما ما تبقى من حالات المادة فلا توجد بحياتنا اليومية بشكل مباشر، فأنت لا تصادف جسمًا ما بحالته البلازمية بشكل يومي مثلًا بالرغم من كونها حالة المادة الأكثر توفرًا في الكون وهي النجوم، فالنجوم أجسام بلازمية الحالة في طور الاندماج النووي، فهي أجسام غازية في الأصل ولكن عند مرور النجم بعملية اندماج نووي يصبح بلازمي الحالة، ويعد البرق والنيون وأضواء الفلورسنت من الأمثلة على الحالة البلازمية للمادة.^[١]

الخواص الفيزيائية لحالات المادة

كما عرفت سابقًا أنه توجد المادة في الطبيعة عادةً بواحدة من ثلاث حالات: صلبة أو سائلة أو غازية، والحالة التي توجد فيها المادة تؤثر وتتحكم بخواصها الفيزيائية، وتُدرس الخواص الفيزيائية للمواد ضمن درجة حرارة الغرفة العادية، فمثلًا بعض المواد توجد كغازات مثل: الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، بينما توجد مواد أخرى، مثل الماء ومعدن الزئبق، كسوائل، أما الصلابة فهي تُمثل حالة معظم المواد في درجة حرارة الغرفة العادية، ووجود المادة في إحدى هذه الحالات لا يعني ثباتها عليها، فمن الممكن أن تتحول المادة من حالة إلى أخرى وفقًا لظروف البيئة المحيطة بها، ومع تغيّر حالة المادة تتغير خواصها الفيزيائية طبعًا، وبعض الخواص الفيزيائية للمواد في حالاتها الثلاث التي لا بد لك من معرفتها:^[٢]

• الحالة الصلبة: تُعرّف المواد الصلبة بالخواص التالية: لها شكل ثابت ومحدد، وحجمها ثابت أيّضًا، وجزيئاتها تتحرك وتهتز حول محور واحد وثابت.
• الحالة السائلة: للسوائل الخصائص التالية: لا يوجد لها شكل معيُن، تتخذ السوائل شكل الإناء الذي تُحفظ فيه، وأيّضًا حجمها غير ثابت، أمّا جسيمات أو جزيئات المادة السائلة فإنها حرة الحركة وغير متراصة، ومع هذا فهي تنجذب لبعضها البعض عند التحرك أي تترابط، بالرغم من وجود فراغ بينها.
• الحالة الغازية: للغازات خواص فيزيائية مشابهة لخواص السوائل مع اختلافات بسيطة، فيمكنك ملاحظة أن الغازات أيضًا لا يوجد لها حجم أو شكل معين وأنها تتخذ شكل الوعاء الذي تشغله، إلّا أن الغازات لها روابط أقل فيما بينها، أي أن انجذابها لجزيئات بعضها البعض قليل جدًا، الأمر الذي يجعلها أكثر حرية في الحركة وأكثر عشوائية، كما يجعلها أكثر قابلية للضغط.

تحولات المادة

تنتقل المواد وتتحول من شكل إلى أخر عند تعرضها للضغط أو الحرارة، تخيّل أن لكل حالة حد فاصل وحتى تنتقل المادة من حالة إلى أخرى عليها أن تعبّر ذلك الحد بين هاتين المرحلتين بمساعدة الضغط أو الحرارة، ولكل عملية انتقال بين هذه الحدود إسم يرتبط بإسم عملية الانتقال حسب الجهة أو الحالة التي ستصبح عليها المادة بعد عبورها لهذه المرحلة، وهذا المراحل هي كالتالي:^[٣]

• عند الانتقال من المرحلة الصلبة إلى المرحلة السائلة "عبر الحدود الصلبة/السائلة"، فإن المادة تتعرض للحرارة وتُسمى هذه المرحلة بالذوبان أو الانصهار، أمّا عند التحرك في الاتجاه المعاكس، أيّ الخروج من الحد الذي يمثل الحالة الصلبة، فإن المادة تفقد الحرارة وتُسمى هذه المرحلة بالتجمّد أو التصلب.
• عند تحوّل المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية، فإنها تمر بمرحلة تُسمى التسامي، أمّا انتقال جزيئات المادة في الاتجاه المعاكس، أي تحوّلها من كوّنها مادة غازية لتصبح صلبة فيعني أنها تعرضت لعملية تُسمى الترسيب.
• تغيُّر المادة من حالتها السائلة وانتقالها إلى الطور الغازي، يتطلب تعريضها لحرارة عالية ضمن عملية تُدعى التبخير، أمّا انتقالها بالاتجاه المعاكس، أي تحوّلها من مادة غازية إلى مادة سائلة فيتطلب تجميع جزيئاتها مع بعضها البعض وتقليل حرارتها ولكن ليس بشكل مباشر بل بالاستعانة بسطح ما، وتختلف هذه العملية حسب طبيعة المادة المراد تسييلها، وتُسمى هذه العملية بالتكثيف.

ومن الجدير بالذكر أن هذه العمليات التحويلية ليست الوحيدة التي يمكن للمادة أن تمر عبرها حتى تتحوّل من شكل إلى آخر، ولكنها تعد من العمليات الطبيعية، إذ توجد عمليات تحويلية أخرى يمكنك استخدامها لتغيير حالة المادة مثل "التمييع" وهي ما يتطلب لتتحول المادة إلى أن تصبح بلازمية ولكنها تستلزم شروطًا خاصة، لذا لا يتم تضمينها كأحد أطوار التحوّل للمواد.^[٣]

مَعْلومَة

جميع المواد لها خصائص فيزيائية وكيميائية، قد تتساءل عن الفرق بين هذه الخواص، والفرق بين خصائص المادة الفيزيائية أو الكيميائية هي مبدأ قياسها ووضع المادة نفسها عند فحصها بالإضافة للظروف المحيطة بالعينة وقت دراستها، ويمكنك تبسيط شكل الاختلاف بين الخصائص الكيميائية والفيزيائية:^[٤]

• الخواص الفيزيائية: هي صفات أو خصائص المادة التي يمكن ملاحظتها أو قياسها دون تغيير تركيب المادة نفسها، وتشمل الخواص الفيزيائية للمادة اللون، والصلابة، والكثافة، وقابليتها للتطويع أو التشكيل، وقابليتها الذوبان، وقدرتها على إيصال التيار الكهربائي، ونقطة الغليان ودرجتي الانصهار والتجمد وغيرها.
• الخواص الكيميائية: تُعنى الخواص الكيميائية للمادة بوصف إمكانية تغيير هذه المادة أو تعديلها، ليست كمادة مفردة بل كمادة متفاعلة مع المواد الأخرى، أنت تعرف سلفًا أن قدرة المواد على التفاعل أمر محكوم بتركيب المادة نفسها، أي العناصر المشكلة للمادة وترتيب الإلكترونات وترابطها فيما بينها.^[٤] بينما يمكن التعرف على الخواص الفيزيائية للمادة بالنظر أو اللمس أو الشم، نجد أن الخواص الكيميائية تُقاس بالتفاعل أو الإضافات الخارجية، ولمعرفة خصائص مادة ما يُضاف الحمض لها، أو مفاعلتها مع الأكسجين، أو تعريضها لظروف غير معيارية كتعريضها للحرارة أو الضغط، وتختلف طبيعة المادة المضافة أو الظرف المحيط أثناء التفاعل، باختلاف الخاصية المراد فحصها وقياسها.^[٥]

المراجع

1. ↑ "What Are the States of Matter?", thoughtco, Retrieved 22-6-2020. Edited.
2. ↑ "Solid, Liquid and Gas", lumenlearning, Retrieved 21-6-2020. Edited.
3. ^ ^{أ ب} Todd Helmenstine (5-11-2019), "Phases of Matter and Phase Diagrams"، thoughtco, Retrieved 21-6-2020. Edited.
4. ^ ^{أ ب} "Differences in Matter- Physical and Chemical Properties", libretexts,27-1-2020، Retrieved 21-6-2020. Edited.
5. ↑ Bert Markgraf (14-3-2019), "How Can the Chemical Properties of a Substance Be Determined?"، sciencing, Retrieved 21-6-2020. Edited.