التجمد

2011 حالات المادة

آلان بي گوب

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

تعبّر حرارة الاندماج أيضاً عن كمية الحرارة الناتجة عند تغير المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. فجسيمات معظم المواد في الحالة الصلبة تكون أكثر تماسكاً مع بعضها، مقارنةً بالمواد في حالتها السائلة، وهذا يعني وجود المزيد من الجزيئات المتراصة في حجم محدد من جسم صلب يفوق عدد جزيئات الجسم السائل؛ لذلك فإن الشكل الصلب لمادة ما له كثافة تفوق كثافة الشكل السائل لهذه المادة،

وهذا ما يفسر سبب غرق طور الحالة الصلبة لمعظم المواد في طور حالتها السائلة.

يُعدّ الماء أحد استثناءات هذه القاعدة.

فعندما يتجمد الماء، تتباعد جزيئاته فعلياً عن بعضها لمسافات أكبر مما كانت عليه في طور حالته السائلة. ويحدث ذلك بسبب قوى التجاذب الشديدة بين جزيئات الماء نتيجة تماسكها بواسطة الروابط الهيدروجينية (انظر الصفحات

12 – 15). كما يفسر ذلك سبب طفو الجليد على الماء، إذ أن كثافة الجليد أقل بنسبة (9 بالمئة) من كثافة الماء. ولأن الماء يتمدد أثناء تجمده، فمن الضروري ترك فراغ في أوعية الماء قبل تجميدها. فإذا قمنا بإغلاق وعاء مملوء بالماء إغلاقاً محكماً، سوف يتمدد الماء داخل هذا الوعاء ويؤدي إلى انفجاره.

عندما نقوم بتسخين جسم صلب حتى درجة الانصهار، تظل درجة الحرارة ثابتة أثناء تغير الطور. ويستطيع العلماء قياس تلك الدرجة بسهولة بالنسبة للمواد التي ليس لها درجات انصهار عالية جداً أو منخفضة جداً. إن درجة الانصهار هي درجة التجمد نفسها. فعندما

يبرد السائل ويبلغ درجة التجمد، تبقى درجة الحرارة ثابتة إلى أن يتغير الطور، ويمكن لدرجة انصهار أو تجمد المواد أن تفيد في تحديد طبيعة مادة من المواد بمنتهى الدقة؛ لأن كل مادة لها درجة انصهار خاصة بها.