مدخل إلى عالم المادة
تتكون المادة من تجمع لعناصر متشابهة أو خليط من عناصر مختلفة، أو مزيج من مركبات كيميائية متحدة. كل نوع من المواد يتميز بسمات طبيعية وخصائص كيميائية فريدة تميزه عن غيره. هذه السمات والخصائص تساعدنا في تحديد نوع المادة، فهم مكوناتها، وتحديد استخداماتها المحتملة. وقد أدت هذه الاختلافات إلى اكتشاف مواد جديدة وتصنيفها في جداول منظمة، مما يسهل على الباحثين دراسة المواد المتشابهة في خاصية أو أكثر.
من بين هذه الجداول الشهيرة، نجد الجدول الدوري للعناصر، الذي يصنف العناصر إلى مجموعات ودورات. تشترك كل مجموعة من العناصر في سمات متشابهة، مثل القدرة على توصيل التيار الكهربائي، أو توصيل الحرارة، أو اللمعان، أو النشاط الإشعاعي، وغيرها من الخصائص التي سنتناولها في هذا المقال.
السمات الطبيعية للمادة
السمات الطبيعية للمادة هي تلك الجوانب التي يمكن ملاحظتها، وصفها، وقياسها باستخدام أجهزة معينة أو من خلال إجراء تجارب. من بين أبرز السمات الطبيعية التي تميز المواد:
-
القدرة على توصيل الكهرباء:
تُختبر هذه الخاصية عن طريق توصيل المواد المختلفة، سواء كانت تتكون من عنصر واحد أو أكثر، أو من مركبات، بمصدر كهربائي وأسلاك. تسمح هذه التجربة بتحديد قدرة المادة على توصيل التيار الكهربائي. تصنف المواد إلى عازلة، موصلة، أو شبه موصلة، وقد ساهم هذا التصنيف في ترتيب العناصر في الجدول الدوري إلى مجموعات وفقًا لكفاءتها في توصيل الكهرباء. -
التوصيل الحراري:
يمكن ملاحظة هذه الخاصية بسهولة. على سبيل المثال، إذا وضعنا قطعة من الحديد وأخرى من الخشب في الشمس أو بالقرب من مصدر حراري، سنجد أن قطعة الحديد تسخن بسرعة أكبر وبدرجة حرارة أعلى من قطعة الخشب. هذه الخاصية تساعد في التمييز بين المواد العازلة والموصلة للحرارة، وتستخدم في تطبيقات مختلفة مثل عزل جدران المنازل لتقليل انتقال الحرارة أو البرودة. -
حالة المادة:
توجد المادة في أربع حالات رئيسية: الصلبة، السائلة، الغازية، والبلازما. من خلال هذه الحالات، يمكن التمييز بين المواد بناءً على ترتيب الذرات، قوة الترابط بينها، وشكل البلورات. -
نشاط المادة الإشعاعي:
تتيح هذه الخاصية التعرف على المواد المشعة، نوع الإشعاع الصادر عنها، فترة نصف العمر، وسلسلة التفاعلات الخاصة بها. كما تساعد في تحديد أهم استخدامات هذه المواد بناءً على قدرتها وقوة إشعاعها.
الخصائص الكيميائية للمادة
تعبر الخصائص الكيميائية للمادة عن سلوكها وطريقة تفاعلها مع المواد الأخرى في الظروف القياسية (ضغط ودرجة حرارة ثابتة). تحدد هذه الخصائص كيفية ارتباط المواد ببعضها البعض ونوع الروابط المتكونة بين المواد المتفاعلة. من بين الروابط الكيميائية التي تنشأ بين المواد المتفاعلة:
-
الرابطة الأيونية:
تتشكل هذه الرابطة بين الفلزات واللافلزات، مثل تفاعل الصوديوم والكلور لتكوين ملح الطعام. تعتبر هذه الرابطة قوية جدًا وتعتمد على مبدأ فقد واكتساب الإلكترونات. -
الرابطة التساهمية أو التشاركية:
تتشكل هذه الرابطة بشكل عام بين المواد اللافلزية، وأشهرها الروابط التي تحدث بين الكربون والهيدروجين. تكون هذه الرابطة أضعف من الرابطة الأيونية وتعتمد على مشاركة الإلكترونات بين العناصر المتفاعلة دون فقد أو اكتساب. من أشهر المواد الناتجة عن هذه التفاعلات هي المواد العضوية.
المراجع
- John D. Venables Diane S. Kukich C. Kumar N. Patel and others,”Materials science”،www.britannica.com, Retrieved 15-6-2018. Edited.
- Tim Sharp (28-8-2017),”Periodic Table of Elements”،www.livescience.com, Retrieved 15-6-2018. Edited.
