الخواص الفيزيائية للمواد الصلبة

2012 خواص المواد الصلبة

ماريلو مورانو كيجيلي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

المواد الصلبة الخواص الفيزيائية للمواد الصلبة الكيمياء

لجميع المواد خواص فيزيائية. فالحجم، والشكل، والصلابة، والملمس، واللون، جميعها أمثلة للخواص الفيزيائية.

فنحن نستطيع استخدامها لوصف المواد الصلبة، ولكل مادة صلبة نقية درجة غليان وانصهار محددتين، وكذلك لها كثافة محددة.

وهذه أيضاً خصائص فيزيائية، وكثير من الخواص الفيزيائية للمواد الصلبة يسهل رؤيتها ووصفها، ونستخدم هذه الخواص الفيزيائية لتساعدنا في التعرف على المادة الصلبة.

 

فعلى سبيل المثال، تساعد الخواص الفيزيائية العالِمَ على معرفة الفرق بين معدنين متشابهين، مثل الفضة والنيكل.

فمن خلال اختبار الصلابة، والكثافة، ودرجات الانصهار، يستطيع العالِمُ بسهولة أن يُفَرِق بين النيكل والفضة.

 

وللمواد الصلبة روابط قوية. أما السوائل والغازات فلها روابط أضعف.

وتعتبر مدى شدة القوى بين الجزيئية مثالاً على خاصية فيزيائية. الخواص الفيزيائية تعيننا على معرفة الفرق بين الحالات المختلفة للمادة.

 

المواد الصلبة والشكل

المواد الصلبة تتباين في أحجامها وأشكالها، ولا يتغير شكل معظم المواد الصلبة.

فكل من القوى بين الجزيئية المتينة، والنمط الثابت لجزيئاتها، يجعل من الصعب على جزيئات المادة الصلبة أن تُعيد ترتيب أنفسها. وحدها النار أو القوة (force) ستغير شكل المادة الصلبة.

 

يطلق على بعض المواد الصلبة اسم البلورات (crystals). المادة الصلبة البلورية الشكل تمتلك ذرات أو جزيئات مرتبة في نمط هندسي محدد.

فالملح الذي تضعه على البطاطا المقلية والسكر الذي على البسكويت مثالان للبلورات الصلبة، وقطع الماس كذلك عبارة عن بلورات.

لبعض المواد الصلبة ذرات منظمة بطريقة عشوائية ، ويطلق على هذه المواد الصلبة اسم غير متبلورة (amorphous).

تعني كلمة "Amorphous": عديم الشكل، أو يفتقد إلى شكل بلوري، ويعتبر الزجاج والبلاستيك من المواد الصلبة غير المتبلورة.

 

المواد الصلبة والحجم

حجم مادة ما هو مقدار الفراغ الذي تشغله.

وتحافظ معظم المواد الصلبة في الظروف العادية على شكلها وتشغل حيزاً محدداً من الفراغ. للسوائل حجم هي الأخرى، لكن ليس لها شكل خاص بها. أما الغازات فليس لها حجم محدد ولا شكل.

 

فهي ستنتشر إلى أبعد ما تستطيع، وبالإمكان ضغطها في حيزٍ صغيرٍ جداً.

إحدى طرق قياس حجم المواد الصلبة هي عبر ملاحظة مقدار الماء الذي تمت إزاحته، حين توضع المادة الصلبة في أنبوب زجاجي كبير. فالتغير في مستوى الماء يكشف لنا عن حجم الشيء.

تخيل مقدار الفراغ الذي يشغله حوت ما، والآن تخيل غواصاً، وهو يشغل مقداراً أصغر بكثير عن ذلك الحوت.

من تعتقد أنه سيزيح مقداراً أكبر من الماء، الغواص أم الحوت؟ وماذا يخبرك ذلك عن حجم كل منهما؟

 

المواد الصلبة والكثافة

ميع المواد الصلبة لها كثافة، الكثافة تخبرك عن مدى تراص الجزيئات في مادة صلبة.

فكلما اقتربت الجزيئات من بعضها البعض، أصبحت المادة أكثر كثافة. فإن كان هناك مادتين صلبتين لهما نفس الحجم ولكن كثافتهما مختلفة فإن الأكثف منهما ستكون أثقل وزناً.

 

والمواد الصلبة في الغالب هي الأكثر كثافة بين حالات المادة الثلاث.

هل تعلم أن أي مادة صلبة ستغوص أو تطفو في الماء تبعاً لكثافتها؟ فمثلاً، الفلين (cork) أقل كثافة من الماء، ولذا إذا وضع في الماء فسيطفو على سطح الماء3

أما المرساة، التي عادة ما تصنع من معادن مثل الفولاذ، أكثف من الماء؛ لذلك تغوص المرساة إلى قاع الماء.

فطاقم السفينة يربط مرساة ثقيلة بسفينتهم ثم يسقطونها إلى الماء. وهذه المرساة ستمنع السفينة من الانجراف.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]