محتويات
تعرّف على خواص المواد الصلبة!
الحجم والشكل الثابت
من أهم خصائص المواد الصلبة أن لها شكل وحجم ثابتين، لأنها تتشكل عندما تكون قوى الجذب بين الذرات الفردية أو الجزيئات أكبر من الطاقة التي تجعلها تتحرك بعيدًا عن بعضها. بعبارة أخرى، لا تمتلك الذرات أو الجزيئات طاقة حركية كافية لتتحرك وتلتصق ببعضها البعض في أي شكل آخر.[١]
قوة تراص الجزيئات
تتميز جزيئات ودقائق المادة الصلبة بأنّها غير متباعدة بل قريبة جداً من بعضها، وسبب ذلك أنّه تربطها قوة متراصة تمنع الجزيئات من التحرك العشوائي غير المنتظم كما في الحالة السائلة والغازية، كما أنّ جزيئات المادة تهتز نتيجة الطاقة الحراريّة الكامنة، ولا يمكن الشعور بهذا الاهتزاز أو ملاحظته؛ ولا تستطيع أن تتجاوز حجم الحيّز الموجودة فيه، وهذا يعود للقوى البينيّة في الجسميات الصلبة التي تجعلها ثابتة في مكانها، وهذا من مميزات المواد الصلبة.[٢]
الكثافة العالية
تُعرف الكثافة بأنها مقدار الكتلة الموجودة في حجم معين، وهي خاصية مهمة تعتمد على بنية وتكوين المادة الصلبة، وكلما كانت الجزيئات متراصة تكون الكثافة أعلى، وهذا يفسر الكثافة العالية للمواد الصلبة.[٣]
ارتفاع درجة حرارة انصهارها
تعتمد نقطة انصهار المادة الصلبة على قوة التفاعلات بين مكوناتها: التفاعلات الأقوى تعني نقطة انصهار أعلى. بالنسبة للمواد الصلبة الجزيئية، يعني الانصهار كسر القوى الضعيفة بين الجزيئات، وليس الروابط التساهمية القوية التي تربط الجزيئات الفردية معًا، لذلك يمكن لمركب مثل السكر أن يذوب بسهولة على موقد الطهي. أما بالنسبة للمواد الصلبة الشبكية (التي تُجمّع معًا بواسطة الروابط التساهمية)، والمواد الصلبة الأيونية (التي تُجمّع معًا بواسطة الروابط الأيونية)، والمواد الصلبة المعدنية (التي تُجمّع معًا بواسطة روابط معدنية)، فإن درجة حرارة الانصهار فيها تعتمد على قوة الروابط المحددة في كل مادة صلبة.[٤]
رغم ارتفاع درجة حرارة انصهار المواد الصلبة بشكل عام، إلا أنّ هناك بعض المعادن تمتلك نقاط انصهار منخفضة نسبيًا، مثل الزئبق، وهو في الواقع سائل في درجة حرارة الغرفة (درجة انصهاره -38 درجة مئوية)، بينما تذوب المعادن الأخرى، مثل التنجستن، فقط في درجات حرارة عالية للغاية (نقطة انصهار التنجستن هي 3422 درجة مئوية)، وتميل الروابط الأيونية إلى أن تكون أضعف من الروابط التساهمية والمعدنية، ولهذا السبب تكون نقاط انصهارها أقل إلى حد ما.[٥]
تعرّف على أنواع المواد الصلبة!
المواد الصلبة البلورية
عبارة عن مواد صلبة شبكية، تتشكل من شبكة مستمرة من الروابط التساهمية تربط كل الذرات معًا، ويكون ترتيبها بلوري، بحيث تعطي تصميماً وشكلاً هندسياً منتظما، كالمكعب والسداسي والدائري وغيرها. كما يمكن أن يشكل العنصر الواحد مادتين صلبتين مختلفتين، فمثلاً عنصر الكربون يشكل الألماس والجرافيت، ويكون الاختلاف هذا ناتج عن اختلاف ترتيب ذرات الكربون، فالألماس عبارة عن بلورة ثلاثية الأبعاد، أما الجرافيت فهو شبكة صلبة ثنائية الأبعاد. بالتالي، يختلف مظهرهما وسلوكهما تمامًا وذلك باختلاف نوع الترابط فيهما.[٦]
يمكن أن تتضمن المواد الصلبة البلورية أو الشبكية عناصر متعددة. مثلاً الكوارتز، ثاني أكثر المواد وفرة في القشرة الأرضية يحمل الصيغة الكيميائية SiO2، من الممكن أن تعتقد أن المقصود بهذه الصيغة هو الإشارة إلى وجود جزيئات السيليكا، ولكن في الأصل تشير هذه الصيغة هنا إلى نسبة السيليكون إلى الأكسجين في الكوارتز، حيث ترتبط كل ذرة سيليكون بأربع ذرات أكسجين مختلفة وكل ذرة أكسجين مرتبطة بذرتين مختلفتين من السيليكون، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة كبيرة من الروابط التساهمية.[٦]
أنواع المواد الصلبة البلّوريّة:[٧]
- المواد الصلبة المعدنية: ترتبط النوى موجبة الشحنة لذرات المعادن معًا بواسطة إلكترونات التكافؤ لتشكل مواد صلبة معدنية، وتعتبر الإلكترونات "غير محددة" لأنها غير مرتبطة بأي ذرات معينة، كما هو الحال في الروابط التساهمية، كما يمكن للإلكترونات غير المحددة أن تتحرك في جميع أنحاء المادة الصلبة، حيث تطفو النوى الموجبة في بحر من الإلكترونات السالبة، وتتميز هذه المعادن بموصلية حرارية وكهربائية عالية وتكون عادةً صلبة ولامعة.
- المواد الصلبة الذرية: تتشكل المواد الصلبة الذرية عندما تربط قوى تشتت لندن الضعيفة ذرات الغازات النبيلة الباردة ومن الجدير بالذكر أن هذه المواد لا يمكنكَ أن تشاهدها في الحياة اليومية لأنّها تتطلب درجات حرارة منخفضة للغاية، من الأمثلة عليها: الكريبتون الصلب أو الأرجون الصلب.
- المواد الصلبة الجزيئية: تشكل الجزيئات التساهمية التي تُجمَّع معًا بواسطة قوى بين الجزيئات مواد صلبة جزيئية، في حين أن القوى بين الجزيئات قوية بما يكفي لتثبيت الجزيئات في مكانها، إلا أنه عادة ما يكون لها نقاط انصهار وغليان أقل من المواد الصلبة الذرية المعدنية أو الأيونية أو الشبكية، والتي ترتبط ببعضها البعض بواسطة روابط أقوى، مثل: جليد الماء.
- المواد الصلبة الأيونية: تتشكل المواد الصلبة الأيونية عندما يتسبب التجاذب الكهروسكوني في تكوين الأنيونات والكاتيونات لشبكة بلورية، في البلورة الأيونية، يُحاط كل أيون بأيونات ذات شحنة معاكسة، كما أنّ البلورات الأيونية تكون بحالة استقرار تام، فكسر هذه الروابط الأيونية يتطلب طاقة كبيرة!
المواد الصلبة اللابلورية
هي مواد صلبة لا تتوزع فيها الذرات توزيعًا منتظمًا في شبكة بلورية، وإنما يكون توزيع الذرات فيها عشوائياً وعلى مسافات شبه متساوية، أي أنّها تفتقر للبنية الداخلية المرتبة وتوزيع الذرات فيها لا يتبع أي نظام من الأنظمة البلورية التي ذكرناها لكَ سابقاً، بحيث تكون المواد الصلبة غير المتبلورة لينة ومطاطية عندما تتشكل بواسطة جزيئات طويلة، متشابكة مع بعضها البعض وتحتفظ بها بواسطة قوى بين الجزيئات.[٨]
أمثلة على المواد الصلبة
هناك الكثير من المواد الصّلبة المحيطة بك، والتي من الممكن أن تخطر على بالك الآن! دعني أُلفت نظركَ لبعضها، لديك مثلاً: الذهب، الخشب، الرمل، الطوب، الصخر، النحاس، ورق الألومنيوم، قطعة الجليد. التَفت إلى مطبخكَ واذكر بعضها، مثلاً لديكَ التفاحة، حبة البرتقال، علبة السمنة، السكّر، الملح، وغيرها الكثير.[٩]
أسئلة شائعة عن المواد الصلبة
هل تتغير المواد الصلبة عند خلطها مع بعضها؟
لا تتغير حالة المادة الصلبة عند خلطها معاً فهي متجانسة، والحالة الوحيدة التي تتغير فيها المواد الصلبة هي عند تعرضها للضغط أو الحرارة.
ما المادة الصلبة التي تتكون من أنماط متكررة من الذرات؟
البلورة، أو بتعبير آخر المواد الصّلبة البلورية، فهي تترتب على شكل منتظم ممثلًا الترتيب الداخلي.
هل تتمدد المواد الصلبة بالحرارة؟
الحديث عن أثر الحرارة في المواد الصلبة مهم للغاية، يمكن أن تتمدد المواد الصلبة، ولكن يكون تمدد المواد الصلبة أقل عندما تكون درجة الانصهار أعلى.
ما العوامل المؤثرة في ذائبية المواد الصلبة في الماء؟
تتأثر ذائبية المواد الصلبة بدرجة الحراة، ونوع المذاب، حيث تعرف بأنها أكبر كتلة من المادة الصلبة يمكن أن تذوب في 100 جرام من الماء عند تلك الدرجة الحرارية.
تمتلك المواد الصلبة العديد من الخصائص والميزات التي تكتسبها بسبب طريقة تركيبها وتراص جزيئاتها ككثافتها العالية وارتفاع درجة انصهارها، كما أن للمواد الصلبة أنواع عدة تختلف باختلاف نوع القوى الرابطة بين جزيئاتها، فهناك مواد صلبة ذرية وأخرى أيونية وغير ذلك من الأنواع.
المراجع
- ↑ "Solids and Liquids", courses lumen learning.
- ↑ "General Characteristics of Solid State ", ask ii tians.
- ↑ "Physical changes", BBC.
- ↑ "Physical States and Properties Properties of Solids", vision learning.
- ↑ "Physical States and Properties Properties of Solids", Vision Learning.
- ^ أ ب "Crystalline Solid: Definition, Types, Characteristics & Examples", Sciencing.
- ↑ "Crystalline Solid: Definition, Types, Characteristics & Examples", Sciencing.
- ↑ "Amorphous Solids", courses lumenlearnin.
- ↑ "List 10 Types of Solids, Liquids, and Gases", .Thought Co.
