نبذة تعريفية عن حالات المادة وخصائصها

2011 تجارب علمية استخدام المواد

غريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

حالات المادة خصائص حالات المادة الكيمياء

توجد المادة في أشكال مختلفة تسمى «حالات»، وكل حالة منها لها خواص واستعمالات مختلفة، لذلك فإن فهم الحالات المختلفة للمادة تشكّل الخطوة نحو فهم كيفية عمل المواد.

هنالك ثلاثة أشكال رئيسية للمادة، صلبة وسائلة وغازية، وتتبدل بعض المواد من شكل إلى آخر، ويُطلق على المواد الصلبة والسائلة والغازية تعبير «حالات المادة».

 

تعدّ بعض المواد، كالقرميد أو طوب البناء والخشب، مواد صلبة تحافظ على شكلها تحت درجة الحرارة وضغط عاديين إلا إذا طرأ عليها أمر معين أدى إلى تغييرها، لذلك نستعمل الأجسام الصلبة لصنع الأشياء التي نحتاج لبقائها فترات طويلة، مثل الأبنية.

تتميز الذرّات في الجسم الصلب بأنها متراصّة مع بعضها ومتماسكة بقوة بواسطة روابطها المتينة.

 

أما السوائل، كالماء والحليب، فتأخذ شكل الوعاء الموضوعة فيه، ولعلك تشاهد ذلك كل مرة تصب فيها الحليب من علبة كرتونية في كوب زجاجي. إن ذرّات السائل تكون متباعدة عن بعضها وغير متماسكة بقوة على عكس ذرّات الأجسام الصلبة.

كما أن الغازات، كالهواء، ليس لها شكل ثابت، ولكن على عكس السوائل، فإن الغازات تملأ كل الحيز المتوافر في الفراغ.

 

وتكون ذرّات الغاز متباعدة جداً عن بعضها وتماسكها ببعضها ضعيف جداً.

يستطيع الغاز أن يشغل حيّزاً كبيراً من الفراغ، لكنه ينكمش تحت الضغط ليشغل حيّزاً ضئيلاً فقط. ويحمل الغواصون، على سبيل المثال، خزانات هواء مضغوط تساعدهم على التنفس تحت الماء.

 

تتمثل إحدى الطرق التي تستطيع من خلالها تغيير حالة المادة بتسخينها أو تبريدها، فإذا أخذت جسماً صلباً وأضفت إليه حرارة كافية ستتباعد ذرّاته عن بعضها وسيتحول الجسم الصلب إلى سائل.

وإذا أضفت إليه المزيد من الحرارة ستتباعد الذرّات أكثر فأكثر وسيتحول السائل إلى غاز، أما إذا لجأت إلى تبريد الغاز فستقترب الذرّات من بعضها لتصبح سائلاً.

وفي حال قمت بتبريد السائل أكثر سيتحول إلى جسم صلب كما كان في الأصل.

 

حالات المادة الثلاث

يوجد الجزء الأكبر من المادة في الكون في أي من ثلاث حالات: الصلبة والسائلة والغازية، وكما تشاهد في الشكل أعلاه، فإن الذرات في الجسم الصلب تكون قريبة جداً من ببعضها أكثر من ذرات الجسم السائل.

بينما تكون الذرات في السائل قريبة من بعضها أكثر من ذرات الغاز، لكن تسخين الجسم الصلب يؤدي إلى تباعد ذراته ليصبح سائلاً.

كما أن تسخين السائل سيجعل ذراته تتباعد أكثر فأكثر ليتحول إلى غاز.

 

وعند التبريد تعود الذرات لتقترب من بعضها بعضاً ويعود الغاز إلى الحالة السائلة.

تذكر أن الغاز يتمدد ليشغل كل الحيز المتوافر في الفراغ.

 

سائل فائق البرودة

الزجاج مادة مذهلة. يعتقد الكثيرون أن الزجاج جسم صلب، لكنه في الحقيقة نوع من السوائل الكثيفة جداً تدعى سوائل فائق البرودة.

انظر عن قرب إلى إحدى النوافذ القديمة وسترى أن الزجاج في أسفل النافذ أثخن من قسمه العلوي والسبب هو أن الزجاج قد سال نحو الأسفل مع مرور الزمن.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]