المقدمة:

إذا ترك كأس ماء فيه جليد يطفو على السطح فترة كافية في درجة حرارة الغرفة فسوف ينصهر الجليد هل يتغير تركيب الماء عندما يتحول من الحالة توجد معظم المواد المألوفة في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية، ولها خواص فيزيائية وكيميائية مختلفة. الصلبة إلى الحالة السائلة ؟

عناصر المقالة:

1.      المواد الكيميائية النقية Substances:

2.      حالات المادة States of Matter:

3.      المواد الصلبة:

4.      السوائل:

5.      الغازات:

6.      كيف يخرج الغاز المضغوط ؟

7.      التحليل:

8.      في الختام:

المواد الكيميائية النقية Substances:

عرفت أن المادة هي كل ما له كتلة ويشغل حيزا، وأن كل شيء من حولنا مادة، فملح الطعام النقي مثلاً نوع من المواد المألوفة لديك، وهو ذو تركيب مميز وثابت؛ حيث يتكون دائما من كلوريد الصوديوم بنسبة 100، ولا يتغير تركيبه من عينة إلى أخرى؛ في الملح الذي يستخرج من البحر أو من المنجم له دائما نفس التركيب والخواص. وقد اكتشف الملح بكميات كبيرة في مدينة القصب في المملكة العربية السعودية، ويستخرج بحفر برك كبيرة يضخ داخلها الماء بمحركات كهربائية، ثم يترك فترة من الزمن، وعندما يتبخر الماء يترسب الملح على وجه البركة مشكلا طبقة سميكة من الملح الأبيض، انظر الشكل 1-2. درست في الفصل الأول أن المادة ذات التركيب المنتظم والثابت تسمى مادة كيميائية نقية ملح الطعام. ومن المواد الكيميائية النقية أيضًا الماء النقي»، وهو مكون من هيدروجين وأكسجين. أما ماء الشرب وماء البحر فليسا نقيين؛ لأنه إذا أخذنا عينات من أماكن مختلفة فسوف نجدها تحتوي على كميات مختلفة من المعادن والمواد الذائبة الأخرى. المواد الكيميائية النقية مهمة، ولهذا فإن جزءًا كبيرًا من هذا الكتاب سوف يركز على تراكيب المواد، وكيف يتفاعل بعضها مع بعض.

حالات المادة States of Matter:

تخيل أنك تجلس على مقعد، تتنفس بسرعة وتشرب الماء بعد لعب مباراة كرة قدم. إنك في هذه الحالة تتعامل مع ثلاثة أشكال من المادة: المقعد الصلب، والماء السائل، والهواء الذي تتنفسه وهو غاز. وفي الحقيقة، يمكن تصنيف جميع المواد الموجودة في الطبيعة على الأرض ضمن واحدة من هذه الحالات الثلاث التي تسمى حالات المادة. ويمكن تمييز كل حالة منها من خلال الطريقة التي تملأ بها الوعاء الذي توضع فيه. وقد ميز العلماء حالة أخرى للمادة تسمى «البلازما» وهي حالة مميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو الجزيء. وقد يبدو أنها غير شائعة، رغم أن معظم المواد في الكون في حالة البلازما؛ فمعظم مكونات النجوم بلازما في درجات حرارة عالية، كما أنها توجد في لوحات إعلانات النيون وفي المصابيح الكهربائية، وشاشات التلفاز.

المواد الصلبة:

المادة الصلبة حالة من حالات المادة، لها شكل وحجم محددان. الخشب والحديد والورق والسكر جميعها أمثلة على المواد الصلبة و جسيمات المادة الصلبة متراصة بإحكام، وعند تسخينها تتمدد قليلاً. ولأن شكلها ثابت فإنها لا تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه، فإذا وضعت حجرًا في وعاء فإنه لن يأخذ شكل الوعاء، كما هو مبين في الشكل 2-2. إن التراص المحكم الجسيمات المواد الصلبة يجعلها غير قابلة للانضغاط، بمعنى أنه لا يمكن ضغطها إلى حجم أصغر، ومن الجدير بالذكر أن المادة الصلبة لا تحدد بمدى تماسكها أو قساوتها، بالأسمنت قاس والشمع لين، وكلاهما مادة صلبة.

السوائل:

السائل حالة من حالات المادة، له صفة الجريان، حجمه ثابت، ولكنه يأخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه. ومن السوائل الماء والدم والزئبق الجسيمات في السائل ليست ثابتة في مكانها، وهي أقل تراصا من جسيمات المادة الصلبة، مما يجعلها قادرة على الحركة وتجاوز بعضها بعضا. هذه الخاصية تسمح للسائل بالجريان ليأخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه، كما هو مبين في الشكل 3-2، رغم أنه قد لا يملأ الوعاء كله. حجم السائل ثابت بغض النظر عن حجم الوعاء الذي يحتويه. نتيجة للطريقة التي ترتبط بها جسيمات السائل فإنه غير قابل للانضغاط، ولكن المواد الصلبة قابل للتمدد بالتسخين.

قارن خواص السوائل والمواد الصلبة من حيث ترتيب جسيماتها.

الغازات:

الغاز حالة من حالات المادة، يأخذ شكل الإناء الذي يملؤه، كما هو مبين في الشكل 4-2 جسيمات الغاز متباعدة جدا بعضها عن بعض بالمقارنة بجسيمات المواد الصلبة والسائلة. لذا فإن الغازات ينضغط بسهولة. ربما تكون كلمة بخار مألوفة لديك، لكن البخار والغاز -رغم التشابه بينهما - لا يعنيان الشيء نفسه. فكلمة غاز تشير إلى مادة توجد في الحالة الغازية في درجات الحرارة العادية. أما كلمة بخار فتشير إلى الحالة الغازية مادة توجد بشكل صلب أو سائل في درجات الحرارة العادية. ببخار الماء يسمى بخارا لأن الماء يوجد بشكل سائل في درجات الحرارة العادية.

فرق بين الغاز والبخار؟

كيف يخرج الغاز المضغوط ؟

وجود أسطوانات الغاز أمر مألوف في مختبر الكيمياء. فمثلا، يوضع غاز النيتروجين فوق بعض التفاعلات ليمنع تأثير غازات الجو في التجربة في ضوء معرفتك بالغازات، بين كيف يمكنك ضبط خروج النيتروجين المضغوط ؟

التحليل:

جسيمات الغاز متباعدة، وهي تملأ عادة الأوعية التي توجد فيها حتى لو كانت غرفة المختبر. تأتي أسطوانات الغاز من المزود مغلقة لمنع تسرب الغاز منها. وفي المختبر يقوم الكيميائي أو فني المختبر بتثبيت منظم للغاز على فوهة الأسطوانة.

في الختام:

1.       يمكننا أن نستنتج أن تغيير حالة الماء من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، كما يحدث عندما ينصهر الجليد، لا يترافق مع تغيير في تركيب الماء على المستوى الكيميائي. ببساطة، يعبر الماء في هذه الحالة عن تغير في ترتيب جزيئاته دون تغيير في تركيبه الكيميائي الأساسي.

2.       كما تم التطرق إلى أهمية المواد الكيميائية النقية والفرق بين الحالات المختلفة للمادة، بدايةً من الصلبة وصولاً إلى الغازات، مع التركيز على تركيب المواد وخصائصها الفيزيائية.

3.       حالات المادة تشكل أساس فهمنا للعالم المحيط بنا، حيث نتفاعل يوميًا مع الأشياء من حولنا التي تتألف من مواد في حالات مختلفة. وفهم هذه الحالات يساهم في توسيع أفقنا حيال الظواهر الطبيعية وتفاعلات المواد التي تحدث في حياتنا اليومية.

4.       إن فهم أساسيات الحالات المختلفة للمادة يساعد في تفسير العديد من الظواهر والتفاعلات الكيميائية التي نشهدها في العالم من حولنا.

قم بالتجربةبنفسك من خلال منصة ڤلابي لمعامل العلوم الافتراضية