كلية العلوم | جامعة ديالى
المقال العلمي الاسبوعي
|
حالات المادة
بقلم الاستاذ المساعد الدكتور احمد نجم عبد /التدريسي في قسم علوم الكيمياء
كلية العلوم / جامعة ديالى
|
 |
يمكن للمواد Materials أن توجد في ثلاث حالات : صلبة solid , أو سائلة liquid , أو غازية gas والحالة الصلبة هي أكثف حالات المادة , تليها الحالة السائلة أما الحالة الغازية فهي أقل كثافة . حيث أن المواد الصلبة لها شكل وحجم ثابتان وتصطف جميع جزيئات المادة الصلبة ضمن ترتيب منتظم وتتماسك بأحكام بالقرب من بعضها البعض ولا يمكن أن تنضغط ويمكن لهذه الجزيئات أن تهتز ولكنها لا تستطيع التحرك بحرية وتعد قطعة الصخر مثالا على الحالة الصلبة . والمواد السائلة لها حجم ثابت وشكل مختلف تغير من شكلها بحسب شكل الوعاء الذي يحويها. ويمكن لجزيئات السائل أن تتحرك بحرية حيث لا يوجد ترتيب منتظم لها . ويعد الماء مثالا على الحالة السائلة . والمواد الغازية ليس لها حجم ثابت ولا شكل ثابت وتتحرك الجزيئات في المادة الغازية بسرعة, وتوجد بينها فراغات واسعة وليس لها نظام معين ويعد الهيدروجين مثالا عل الحالة الغازية .
- للمواد الصلبة أنواع حيث توجد :
- البنى الصلبة البلورية Crystalline solid structures توجد في كثير من المعادن والكثير من الفلزات وتنتظم الذرات أو الجزيئات ضمن ترتيب هندسي ثابت وتأتي في ستة أشكال مختلفة فهي أما أن تكون مكعبة Cubic أو رباعية الشكل Tetragonal أو سداسية الشكل Hexagonal أو معينية الشكل Rhombic أو أحادية الانحراف Mono deviation أو ثلاثية الانحراف Triple deviation . ولها نقاط غليان ثابتة ومن أمثلة المواد البلورية السكر .
- البنى الصلبة اللابلورية crystalline solid structures Non- توجد بالزجاج واللدائن والهلام في هذا النوع من المواد الصلبة لا تنتظم الذرات والجزيئات ضمن تشكيلات ثابتة ونهائية .
- البنى الصلبة شبه البلورية crystalline solid structures Quasi – وتوجد في السبائك المعدنية التي تضم الالمنيوم مع الحديد أو الكوبالت أو النيكل. وتنتظم الذرات في المواد الصلبة شبه البلورية بطريقة شبه دورية .
وللمادة الصلبة القدرة على الوجود بأكثر من شكل بلوري واحد , وتسمى هذه الحالة بتعددية الاشكال Polymorphism فيمكن مثلا للماء المتجمد أن يكون على شكل مكعب أو سداسي أو أشكال أخرى كثيرة . وتستخدم المواد الصلبة بشكل عام في صناعة العديد من المواد المفيدة كالكراسي والسيارات والطاولات والكتب والمعادن والسلالم وغيرها الكثير .
- للمواد السائلة فئات:
- السوائل النقية Pure liquid ومنها الماء .
- السوائل الممتزجة Liquid mixtures وتظم الدم والمشروبات وماء البحر الذي يحتوي الكثير من الملاح الذائبة. أن معظم السوائل تتغير حالتها حين تسخن أو تبرد , حيث تسبب الحرارة تمدد السوائل , وتسبب البرودة تقلصه. وحين يسخن السائل حتى نقطة غليانه فأنه يتحول الى حالته الغازية أما أذا برد السائل حتى نقطة تجمده فأنه يتحول الى حالته الصلبة ففي الحالة السائلة هناك بعض المصطلحات التي لابد التعرف عليها منها التوتر السطحي Surface tension وهو خاصية الجذب لسطح السائل التي تتسبب بوجود جاذبية بين أجزاء من سطح السائل بسطح أخر ويقاس التوتر السطحي عموما بالداين / سم2 أوالنيوتن / م2. ويحدد التوتر السطحي للماء بقوة 72 داين/ سم2 حين تكون درجة حرارة الماء 25 مئوية , مما يعني أن الماء يتحمل قوة 72 داين / سم2لاختراق غشائه السطحي بمقدار سنتمتر واحد .
- الطفويةBuoyancy وهي أحد أهم خواص السوائل والتي تبدي قدرة طفوية على الاشياء التي توضع فيها وهي تعادل كمية السائل الذي يطرح خارجا حين يوضع شيء ما في السائل .
- الانتشار Diffusion وهو حركة جزيئات السائل من مناطق عالية التركيز الى مناطق منخفضة التركيز . وأثناء الانتشار تتعرض جزيئات السائل لتحرك عشوائي وحين تتساوى جزيئات السائل في مختلف المناطق تتحقق حالة التوازن Equilibrium . ويساعد الانتشار على صنع مزيج من سائلين .
- أما بالنسبة للمواد الغازية فهناك غازات شائعة منها :
- الاوكسجين والنتروجين غازان عديما اللون والرائحة.
- بخار الماء غاز عديم اللون والرائحة.
- غاز NO2 يتميز بلونه البني .
- الاوزون غاز نادر ويوجد في الغلاف الجوي للأرض .
وهناك بعض القوانين التي أهتمت بالحالة الغازية منها قانون شارل Charle’s Law وقانون بويل Boyle’s Law وقانون أفوكادرو Avogadro’s Law. وأخيرا يتحول الغاز الى سائل عند تبريده حتى درجة حرارة وصولا الى نقطة غليان العنصر الذي تشكل منه الغاز, حيث تتقارب جسيماته الى بعضها مشكلة سائلا. واذا زاد ضغط الغاز فانه سيحتاج الى درجة حرارة أعلى لكي يتحول الى سائل .
والى اللقاء في مقال قادم ان شاء الله…..
للاطلاع على المقالات السابقة اضغط هنا