بحث عن حالات المادة وتحولاتها

مقدمة بحث عن حالات المادة وتحولاتها

يتم تعريف المادة في علم الكيمياء على أنها هي الشيء الذي له كتلة وحجم وله حيّز في الفراغ الموجود حولنا، وعلى ذلك المادة تشتمل على كل الأشياء التي تأتي في خاطر الإنسان، مثل : القلم – المنضدة – الكرسي، أي كل شيء يمكنك أن تلمسه وتقوم بتقييم حجمه.

والمادة لا تُمثل الأمثلة السابقة فقط، بل أن علماء الكيمياء اكتشفوا أن هناك مواد غير ملموسة مثل : الهواء الذي نتنفس به وتتنفس به كل الكائنات الحية وأيضاً النجوم والكواكب، وتتكون أي مادة من مجموعة جُسيمات متناهية الصغر، يُطلق على اسم ” ذرات “ والذرة تتكون من بروتونات.

والبروتونات وتتكون من ونيوترونات وإلكترونات، كل هذا اكتشفه علماء الكيمياء من خلال الدراسات التي قاموا بها، والتي بدأت منذ القرن الخامس، وكان هذا في اليونان وخاصةً من العلماء ديموقريطوس والعالِم ليوكيبوس.

حالات المادة وتحولاتها

إن حالات المادة وتحولاتها يعتمدون على خواص تلك المادة، والخواص تتحدد على أساس العلاقة الوطيدة بين الحيز الذي تشغله المادة وبين كتلتها.

والجدير بالذكر أن كتلة أي مادة تؤثر سلباً عليها، ووزنها يتم قياسه إذا تمت في حيز الجاذبية الأرضية، لكل هذه المادة إذا احتلت حيزاً منطقياً سوف تمتلك حجم.

هذا الحجم من المستحيل اختراقه من مادة أخرى، فليس هناك حيز قامت مدتين باحتلاله في ذات الوقت، وعلى ذلك فإن خواص أي مادة تعتمد إعتماد كُلي على بنيتها الداخلية، لهذا خواص أي مادة مختلفة عن الأخرى على هذا الأساس، وحالات المادة هى كما يلي :

الحالة الصلبة

هذه المواد لها عدة خصائص لعل أهمها هو أنه إذا كانت المادة على الشكل الصلب من المستحيل أن يمكن لأحد أن يغيره، وحجمها ثابت، على سبيل المثال ” الكتاب “ مادة صلبة وجامدة ولا يمكن أبداً تغييره لأن حجمه ثابت، والسبب في ذلك أن جُسيماته التي تكونه لها ترابط قوي ومتين.

ومن المستحيل إحداث أي تغيير في هذا الشكل، حيث أن الجزيئات المكونة للكتاب صلبة، وتتميز بطاقة حركية دقيقة الصغر، والإلكترونات الخاصة بذرات الكتابة ثابتة بمكانها، ولا يمكن أبداً أن يتم تقسيمها، والمواد الصلبة تنقسم إلى فئتين وهم : المواد البلورية والمواد الغير منتظمة.

الحالة السائلة

هذه الحالة هى عكس الحالة الصلبة، فيمكن تغيير شكل المادة السائلة بكل يُسر، لأنها تأخذ نفس شكل أي وعاء يتم وضعها فيه، لكن بدون أن تتغير كميتها وحجمها، جزئيات أي مادة سائلة تفتقد تماماً لأي ترتيب، لكنها تتميز بأنها تقترب من بعضها جداً، وحجمها كمادة سائلة لا يتغير.

حتى أن من المستحيل القيام بضغطه، لأن جزيئاتها السائلة تمتلك من المتسع ما يكفيها لكي تدور حول بعضها، لذا تفتقد المادة السائلة عن أي شكل ثابت محدد لها.

كما أن قوتها الداخلية تتساوى كسائل، فعلى سبيل المثال إذا وضعنا جسم سائل إلى آخر سائل، سوف نجد أن هناك نزح في الجزيئات السائلة فقط.

وسوف ترتبط كل الجزيئات السائلة، وهذا عن طريق القوة الجزيئية بين الجزيئات الضعيفة، ولعل هذا التفسير هو الذي بيَّن لنا كيف نشأت الطيارات الهوائية وقطرات المطر.

الحالة الغازية

• الحالة الغازية متميزة جداً عن الحالات السابقة.
  • فهذه الحالة من المادة تنتشر سريعاً في كل المحيط الذي توجد به.
  • والغاز يفتقد للشكل والحجم بأي شكل.
• فقط تأخذ شكل كوب أو وعاء، وهى تسمح بمرور أي مادة أخرى من خلالها بكل سلاسة ويُسر.
  • ويعود ذلك إلى أن المادة الغازية جزيئاتها تبعد تماماً عن بعضها البعض وتفتقد إلى الترابط، ولها طاقة حركية هائلة.
• فعلى سبيل المثال عندما تُعرض غاز إلى ضغطاً ما عن طريق القيام بتصغير الوعاء الذي يحتويه.
  • هنا سوف يحدث أن الجزيئات الغازية سوف تضطر لأن تقترب من بعضها البعض.
• وهذا ينافي تماماً طبيعتها، وسوف ينتج عن هذا تصادم بين الجزيئات.
  • وشيئاً فشيء يزداد هذا التصادم، ويصبح الضغط الغازي عالي فيحدث الإنفجار.
• ورغم هذا الإنفجار إلا أن الوعاء الذي تم وضع الغاز فيه لا تتأثر جزيئاته، حيث أنه من النوع الصلب، ويستخدم هذا النوع من المواد في تكسير روابط الجزيئات بين بعضها البعض.

الحالة البلازمية

• رغم أن البلازما حالة من حالات المادة التي لا توجد بكثرة على سطح كوكب الأرض.
  • لكنها منتشرة أكثر من أي مادة أخرى في الكون.
  • في البلازما عبارة عن مجموعة جزيئات لها شُحنة كبيرة وتتميز بالطاقة الحركية العالية جداً.
  • وأشهر مثال عليها هو غاز الهيليوم أو عنصر الهيليوم.
• وهذا النوع من أنواع المادة يستخدم في صناعة أي شيء من الممكن أن يحتاج إليه الإنسان.
  • وهو الكهرباء، البلازما يتم تسخينها بشدة من خلال الطاقة فتنتج الضوء الذي نرى به.
• وفي عام ألف وتسعمائة وخمسة وتسعون استطاع العلماء : إيريك كورونيل و كارل ويمان.
  • أن يستخدموا المغنطيس والليزر في تبريد عينة من العنصر المشع الروبيديوم.
• فحولوا درجة حرارته إلى أقرب نقطة من الصفر.
  • وفي هذه اللحظة سجلوا أن حركة الجزيئات في هذا العنصر انعدمت تماماً.
  • وهنا أتيحت الفرصة الذرات الموجودة به بأن تتكتل مع بعضها.
  • لأن ليس هناك إنتقال للطاقة الحركية من الذرات الأخرى.
• ولم تعُد هناك أي ذرات يمكنها أن تنفصل عن بعضها البعض.
  • وقد استغلوا هذه الدراسة في عمل الكثير من المخترعات التي قامت على أساس استخدام الضوء وميكانيكا الكم.

تحولات المادة

تحول فيزيائي

• هذا النوع من التغيرات المادة وتحولاتها يغير في شكل المادة والهيئة الخارجية لها.
  • من خلال التغيير في درجة حرارتها، أي أنه يستطيع أن يُحدث تحول مادة على نوعها فقط.
• أما باقي خواصها فتظل كما هي، المادة تحتفظ بكامل هويتها.
  • والمثال على ذلك المثال الذي يحدث للزجاج والذوبان الذي يحدث للملح داخل الماء.

تحول كيميائي

التحول الكيميائي من الممكن أن يحدث على عدة مواد أو مادة واحدة، ويقوم بتغييرها تماماً لينتج مادة واحدة أو مواد متعددة جديدة.

حيث أن المواد الجديدة تقترب من خواص المادة الأساسية لكنها تختلف عنها، وأشهر الأمثلة على ذلك تحول الحليب إلى لبن رائب – الإحتراق الذي يحدث للفحم.

وهناك عدة تحولات كيميائية نافعة للإنسان ومن الممكن جداً أن يستفيد بها، وأشهر الأمثلة عليها :

تحولات الماء – الذوبان الذي يحدث للسكر – الاحتراق الغذائي – الإحتراق الذي يحدث للفحم.

لكن هناك تحولات ضارة قد ينتج عنها مواد غير صالحة للإنسان.

مثل : الصدأ الذي يحدث للحديد – الإحتراق الخاص بالسكر – العفن الذي يصيب المواد الغذائية – التسوس الذي يصيب الأسنان.

أشهر تحولات المادة

• من أشهر تحولات المادة على الإطلاق هو التحول الذي يحدث للماء.
• فالماء مُركب كيميائي به ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين.
• ويتواجد الماء بسطح الأرض متنوع الأشكال فمنه السائل ومنه الصلب ومنه الغازي.

ويمكن تحويل الماء إلى كل حالات المادة، كما يلي :

• يتحول الماء إلى الشكل الصلب فيتحول لجليد له لون أبيض.
  • ويمكن تحويل الماء إلى هذه الحالة بانخفاض درجة حرارته إلى تحت الصفر.
• يتحول الماء إلى سائل إذا كان صلباً، فيتخذ شكل شفاف لا رائحة ولا لون له.
  • وهذا النوع هو الأكثر إنتشاراً في الكون
  • ويمكن أن يتحول الماء من الشكل الصلب إلى الشكل السائل عندما يتعرض لدرجة غليان مائة درجة مئوية.
• يتحول الماء إلى الشكل الغازي عن طريق درجة غليان مائة درجة، يتحول إلى بخار.
  • والبخار يتحول إلى ماء ومن ثَم يمكن تحويله أيضاً إلى المادة الصلبة أو السائلة.

شاهد ايضًا : بحث عن قوة الإحتكاك في الفيزياء

خاتمة بحث عن حالات المادة وتحولاتها

هكذا قدمنا لكم بحثاً عن حالات المادة وتحولاتها، المادة موجودة في كل شيء بالكون من حولنا.

وهى دائماً تأخذ حيز، ومن أهم استخدامات المادة أنها قابلة للتغيير فيتم الإستفادة بها في الأغراض التي تخدم الإنسان وتحقق له الحياة المريحة.

فمن خلال المادة تمكن الإنسان من إنتاج الطاقة الكهربائية، ومن خلال المادة إستطاع الإنسان أن يحصل على كل إحتياجاته.

وقد عرضنا خواص كل المواد، كما عرضنا التحولات المختلفة للمادة سواء فيزيائياً أو كيميائياً، وعرضنا أهم مادة يُمكن تغيير حالتها إلى كل الأشكال.