صفات المادة الطبيعية

مقدمة حول صفات المادة

تتميز كل مادة في هذا الكون بخصائص فريدة تميزها عن غيرها. هذه الخصائص يمكن تصنيفها إلى نوعين رئيسيين: الخصائص الكيميائية والخصائص الطبيعية. في هذا المقال، سنركز بشكل خاص على الخصائص الطبيعية للمادة، وأنواعها، وأهميتها في فهم سلوك المواد المختلفة.

تفسير الصفات الطبيعية

يمكننا تعريف الصفات الطبيعية (بالإنجليزية: physical properties) للمادة بأنها تلك السمات التي تصف المادة دون الحاجة إلى تغيير تركيبها الكيميائي. هذه الصفات يمكن ملاحظتها وقياسها دون أن تتحول المادة إلى مادة أخرى. على سبيل المثال، يمكن قياس كثافة مادة ما أو لونها دون تغيير تركيبها الكيميائي. تبقى المادة محتفظة بخصائصها الكيميائية الأساسية.

تختلف الصفات الطبيعية عن الصفات الكيميائية، والتي تعبر عن قدرة المادة على التحول إلى مادة أخرى. الخاصية الكيميائية مرتبطة بتغيرات في التركيب الذري والجزيئي للمادة. على سبيل المثال، يعتبر صدأ الحديد تغيراً كيميائياً لأن الصدأ مادة مختلفة تماماً عن الحديد والأكسجين والماء الذين تفاعلوا لتكوينه.

أقسام الصفات الطبيعية

تصنف الصفات الطبيعية للمادة إلى قسمين رئيسيين، وهما الصفات الطبيعية المركزة والصفات الطبيعية الشاملة. هذان المصطلحان تم تقديمهما لأول مرة من قبل العالم ريتشارد سي تولمان في عام 1917.

أمثلة بارزة على الصفات الطبيعية للمواد

درس العلماء العديد من الصفات الطبيعية للمواد، ومن بينها:

• الكثافة (Density):

  تعرف الكثافة بأنها الكتلة لكل وحدة حجم من المادة. هي مقياس للثقل النسبي للأجسام ذات الحجم الثابت. تُقاس الكثافة بقسمة الكتلة على الحجم.

• الموصلية الكهربائية (Electrical conductivity):

  وهي خاصية تحدد قدرة المادة على تمرير التيار الكهربائي. الفضة تعتبر من أفضل المواد الموصلة للكهرباء.

• نقطة الانصهار (Melting point):

  وهي درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. لكل مادة نقطة انصهار خاصة بها.

• الليونة أو القابلية للسحب والطرق (Ductility):

  هي قدرة المادة على التشكل إلى أسلاك رفيعة (سحب) أو صفائح رقيقة (طرق) دون أن تنكسر. المعادن تتميز بهذه الخاصية.

• الحجم (Volume):

  هو مقدار الفراغ ثلاثي الأبعاد الذي تشغله المادة.

• الكتلة (Mass):

  هي كمية المادة الموجودة في الجسم.

• الصلابة (hardness):

  هي مقاومة المادة للتشويه أو الخدش.

• الذائبية (solubility):

  هي قدرة المادة على الذوبان في مذيب معين.

• اللون (color):

  هو الصفة التي تدركها العين نتيجة انعكاس الضوء عن المادة.

• المرونة (Elasticity):

  وهي قدرة الجسم المادي المشوه (المتغير) على العودة إلى شكله وحجمه الأصليين عند إزالة القوى المسببة للتشوه (التغير).

• الحرارة النوعية (Specific Heat Capacity):

  وهي كميّة الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جسم كتلته 1 كيلوجول درجة كلفن واحدة، على سبيل المثال تبلغ الحرارة النوعية للألمنيوم حوالي0.897، بينما تبلغ للبرونز حوالي 0.343

تمارين تطبيقية على الصفات الطبيعية

في ما يلي بعض التمارين التي يمكن من خلالها التأكد من مدى استيعاب مفهوم الخصائص الفيزيائية للمادة:

1. أي مما يعتبر من الخصائص الفيزيائية للمادة؟
   • اللون
   • درجة الحموضة
   • القدرة على التفاعل مع الحوامض.

   ( الإجابة: اللون).

2. تُعتبر الذائبية من الخصائص الفيزيائية للمادة.(الإجابة: صح)
3. لا تعتمد الخصائص الفيزيائية الشمولية على حجم المادة.(الإجابة: خطأ)
4. يُعتبر اللون من الخصائص الفيزيائية الحاسمة في تحديد نوع معظم المواد.(الإجابة: خطأ؛ لأن معظم المواد تتشابه في كونها عديمة اللون، أو رمادية، أو فضية )
5. الخاصية الفيزيائية التي تصف ذوبان السكر الأبيض في كوب من الشاي الأخضر الساخن هي؟
   • اللون
   • الذائبية
   • الصلادة

   ( الإجابة: الذائبية).

6. أفضل المواد توصيلاً للكهرباء؟
   • النحاس
   • الحديد
   • الفضة

   (الإجابة: الفضة).

7. يمكن تعريف حجم جسم ما بأنه مقدار ما يحتويه من مادة.(الإجابة: خطأ، لأن الكتلة هي مقدار ما يحتويه جسم من مادة، في حين يُعرف الحجم بأنه مقدار الحيز ثلاثي الأبعاد الذي تشغله المادة).
8. أذكر أنواع الخصائص الفيزيائية للمادة؟(الإجابة: الخصائص الفيزيائية الشمولية، والخصائص الفيزيائية المكثفة).
9. جد كثافة جسم، حجمه40 غرام وحجمه 5 سم مكعب؟(الإجابة نقسم الكتلة على الحجم فيكون الناتج 8 غرام/سم مكعب)

الخلاصة

في الختام، يمكن القول أن لكل مادة في هذا العالم خصائص تميزها، سواء كانت كيميائية أو طبيعية. الخصائص الطبيعية يمكن ملاحظتها وقياسها دون تغيير التركيب الكيميائي للمادة، بينما الخصائص الكيميائية تعبر عن قدرة المادة على التحول إلى مواد أخرى. وتنقسم الخصائص الطبيعية إلى قسمين رئيسيين: الخصائص المركزة التي تعتمد على نوع المادة فقط، والخصائص الشاملة التي تعتمد على كمية المادة.