ما هي المادة؟
تعرف المادة بأنها كل شيء يشغل حيزاً من الفراغ وله كتلة. بعبارة أخرى، أي جسم له وزن وحجم يعتبر مادة. تتكون المادة من وحدات أصغر تسمى الجزيئات، والتي بدورها تتكون من وحدات أصغر تسمى الذرات. يمكن أن توجد المادة في ثلاثة حالات رئيسية في الطبيعة: الصلبة، والسائلة، والغازية. بالإضافة إلى ذلك، هناك حالة رابعة تعرف بالبلازما، وهي حالة غازية متأينة.
المكونات الأساسية للمادة
تتكون المادة من مجموعة من العناصر والمركبات والمخاليط. العنصر هو مادة لا يمكن تقسيمها إلى مواد أبسط باستخدام الوسائل الكيميائية. المركب هو مادة تتكون من عنصرين أو أكثر متحدين كيميائياً. المخلوط هو مادة تتكون من مادتين أو أكثر مختلطتين معاً دون اتحاد كيميائي.
العناصر الكيميائية
العنصر الكيميائي هو مادة تتكون من نوع واحد فقط من الذرات. يتميز كل عنصر بعدد ذري فريد ولا يمكن تحليله كيميائياً إلى مواد أبسط. توجد العناصر في الطبيعة على سطح الأرض وفي باطنها. من الأمثلة على العناصر الكيميائية: الهيدروجين (H)، والهيليوم (He)، والكربون (C)، والأكسجين (O)، والنيتروجين (N). يوجد حاليًا 116 عنصرًا معروفًا مرتبة في الجدول الدوري للعناصر. الأكسجين هو أحد أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية.
يمكن تصنيف العناصر الكيميائية إلى فلزات ولا فلزات. الفلزات تميل إلى فقد الإلكترونات لتكوين أيونات موجبة، مثل النحاس (Cu)، والحديد (Fe)، والنيكل (Ni)، والتيتانيوم (Ti). تتميز الفلزات بلمعانها وقابليتها للطرق والسحب والتشكيل. أما اللافلزات، فتميل إلى اكتساب الإلكترونات، مثل الهيدروجين، والنيتروجين، والأكسجين، والفلور (F)، والكلور (Cl). تتميز اللافلزات بأنها عازلة أو شبه موصلة للتيار الكهربائي وغير قابلة للطرق والسحب والتشكيل.
الجزيئات
الجزيء هو تجمع لذرتين أو أكثر مرتبطتين معاً بروابط كيميائية. يعتبر الجزيء أصغر وحدة من المادة تحتفظ بتركيبها وخصائصها الكيميائية. يلعب تركيب الجزيء دوراً حاسماً في تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة، مثل القطبية، والحالة الفيزيائية (صلبة، سائلة، غازية)، واللون، والخواص المغناطيسية.
غالبية الجزيئات الكيميائية صغيرة جداً ولا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. الروابط التي تربط الذرات في الجزيئات قد تكون روابط أيونية أو روابط تساهمية. بالإضافة إلى ذلك، توجد قوى ترابط أخرى تجمع الجزيئات مع بعضها، مثل قوى التجاذب بين الجزيئات ثنائية القطب، حيث تتجاذب الأطراف ذات الشحنات المختلفة للجزيئات القطبية، مما يزيد من استقرارها. تزداد قوة التجاذب بزيادة قطبية الجزيء.
توجد أيضاً قوى التجاذب بين الجزيئات غير القطبية، والتي تنشأ من التفاعل بين الإلكترونات في الجزيئات، مما يؤدي إلى إزاحة لحظية وقطبية مؤقتة وتجاذب ضعيف. الرابطة الهيدروجينية هي نوع آخر من الروابط التي تتكون بين الجزيئات القطبية التي تحتوي على ذرات الهيدروجين مرتبطة تساهمياً بذرات صغيرة ذات كهروسلبية عالية.
