سمات المادة وتحولاتها

سمات الحالة السائلة

الحالة السائلة هي حالة وسيطة بين الصلبة والغازية. تتميز السوائل بالخصائص التالية:

• تحافظ على حجمها ولكنها تتشكل حسب الإناء الذي توضع فيه.
• تذيب العديد من المواد الصلبة والغازية، مكونة محاليل سائلة.
• تتحرك جزيئاتها بحرية أكبر من المواد الصلبة، ولكن أقل من الغازات.

تأخذ الحالة السائلة شكلها بناءًا على عدم وجود ترتيب مكاني قوي للذرات والجسيمات فيها كالحالة الصلبة، كما أن كثافة الجزيئات ليس عالية بما فيه الكفاية لتبتعد عن بعضها البعض وتصبح غازات.

تحتوي أي مادة على جسيمات ثابتة الحركة، وبفعل الطاقة الحرارية تتحرك هذه الجسيمات بسرعة مما يعني أنها ستبتعد عن بعضها قليلًا وتصبح سائلة.

سمات الحالة الصلبة

تتميز المواد الصلبة بما يلي:

• لها شكل وحجم ثابتان.
• تترابط جزيئاتها بقوة في نمط محدد.
• حركة الجزيئات محدودة وتقتصر على اهتزازات حول مواقعها الثابتة.

يختلف ترتيب الجسيمات داخل المادة ليخلق نوعين من المواد الصلبة هما:

1. المواد الصلبة البلورية (Crystalline solids): وهي المادة التي تترابط أيوناتها وتركيبتها في نمط منظم ومتماثل على شكل بلورة، ومن أمثلته الملح، تمتاز بأنها غير قابلة للضغط أي لا يُمكن تصغير حجمها بالضغط، نظرًا لأنها صلبة في طبيعتها، إلا أنها قابلة للكسر والانصهار، ومن أهم أنواعها المواد الصلبة الأيونية، الجزيئية، التساهمية والمعدنية.
2. المواد الصلبة غير المتبلورة (Amorphous solids): وهي المواد الصلبة عديمة الشكل الثابت، ومن أمثلتها الزجاج والمواد الهلامية والبلاستيكية، لا تحتاج لدرجة انصهار ثابتة حتى تتحول من الصلب للسائل، إلا أنّها تذوب تدريجيًا وعلى درجات حرارة مختلفة تمامًا كما يحدث عند إذابة الشمع.

سمات الحالة الغازية

تعتبر الغازات فريدة من نوعها بسبب:

• لا يوجد لها شكل أو حجم محدد.
• تتحرك جزيئاتها بحرية تامة وبشكل عشوائي.
• قابلة للانضغاط والتمدد.
• تتميز بكثافة منخفضة.

تتحرك جسيمات المادة بحريّة نظرًا للمساحة الأكبر التي تتوفر لجسيماتها، مما يجعل المادة في الحالة الغازية عديمة الوزن.

تعتبر المادة في الحالة الغازية قليلة الكثافة وذلك لأنّ الجزيئات تتحرك بصورة غير منتظمة تتناثر هنا وهناك بشكل لا عشوائي.

تبتعد جزيئاتها عن بعضها بعضًا بمسافة تمنع تداخل التفاعلات مع حركة الجزيئات.

يسهل اختلاط الغازات معًا نتيجة تباعد المسافات بين الجزيئات، وهذا ما يخلق خليط متجانس سريع بعملية تُعرف بالانتشار.

التحولات الكيميائية

التحولات الكيميائية هي تفاعلات تؤدي إلى تغيير في تركيب المادة وتكوين مواد جديدة. من الأمثلة على ذلك:

• الاحتراق.
• الصدأ.
• الطهي.

التغيرات الكيميائية (Chemical Changes)هي التفاعلات الكيميائية التي تحدث على مكونات المادة، ثم تُحدث تغييرًا في حالة المادة تُسمى بالنواتج، فعلى سبيل المثال عندما تحدث الفقاعات الغازية في خليط مادتين أو أكثر معًا فهذا دليل على حدوث تغير كيميائي فيها، ولكن هذا لا يشمل غليان الماء، كما أن تكوّن رواسب ومواد عكرة عند خلط مزيجين ذائبين معًا يُعتبر تغيير كيميائي، ومن أمثلتها الأخرى: التعفن، الحرق، الصدأ، والطهي، وهذا يعني أنّ التغييرات الكيميائية تشمل الظروف التي تُنتج مواد جديدة بتركيبات كيميائية جديدة، وذلك على شكل تغير في اللون، الرائحة والطعم، في ما يلي بعض الأمثلة:

• يتغير لون عنصر الكروم عندما يتأكسد أو يختزل ضمن تفاعل كيميائي.
• يتغير تركيب البيض الداخلي عندما يُفقس ويوضع على النار على حرارة معينة، مما يعني أن الحرارة تُغير شكل البروتينات في بياض البيض وصفاره، ليتحول من اللون الشفاف إلى القاتم.
• تتفاعل الخميرة مع السكر والماء لإنتاج محلول الخميرة ذا الفقاعات والذي يُستخدم في الخبز.

التحولات الفيزيائية

التحولات الفيزيائية هي تغيرات في شكل أو حالة المادة دون تغيير تركيبها الكيميائي. من الأمثلة على ذلك:

• ذوبان الجليد.
• غليان الماء.
• تقطيع الورق.

التغيرات الفيزيائية (Physical Change)هي التغيرات التي تحدث على شكل المادة الخارجي دون إحداث تغيرات في تركيبته من الداخل، مما يعني أنه لا تُحدث أية تكسير أو تشكيل جديد في الروابط الداخلية للمادة، مما يعني أنها لا تُغيّر لون المادة أو خصائصها، وتشمل تحويل المادة من حالة لأخرى، أو ثني القطع المعدنية وشدّها أو تكسيرها، أو صنع المخاليط، ومن أهم الأمثلة عليه هو ذوبان الجليد الذي يُحوّله من الصلب للسائل ليتدفق بسهولة لكن سيُحافظ على جزيئات الأكسجين والهيدروجين فيه، ومن أهم ميزات التغيرات الفيزيائية هي قابليتها للتراجع فالسائل المُذاب من مكعب الثلج يُمكن إعادة تجميده.