تعريف المادّة
المادّة هي كل شيءٍ يشغل حيزاً من الفراغ، وله حجمٌ وكتلةٌ يمكن قياسهما، مثل الماء والهواء واللباس والأجسام وغيرها، والمادّة مكونةٌ من جسيماتٍ صغيرةٍ جداً تعرف بالجزيئات وهي مجموعةٌ من جسيماتٍ أصغر حجماً هي الذرات، وهي أيضاً عبارةٌ عن مجموعةٍ من جسيماتٍ أصغر، وفي الوقت الحالي يعتقد أن المادّة مكونةٌ من جسيماتٍ صغيرةٍ جداً لا يمكن تجزئتها، ولا تتكون من جسيماتٍ أصغر منها، وهذه الجسيمات التي لا تتجزأ هي الجسيمات الأولية، وهي ثلاثة أقسام الكواركات واللبتونات والبوزونات، وقديماً كان الإنسان يعتقد أنّه لا يوجد في الكون إلا أربعة عناصر؛ هي الماء والهواء والتراب والنار، ولكن مع تطور العلم تم اكتشاف العناصر الكيميائيّة وأنّها مكونّةٌ من ذراتٍ ترتبط مع بعضعا بروابط كيميائيّة، وتطور العلم لاكتشاف كل جسيمات وأجزاء المادّة حتى الوصول إلى الجسيمات الأولية؛ وهي آخر ما تم التوصل إليه، وللمادّة حالاتٌ وخصائصٌ وتغيراتٌ كيميائيّةٌ وفيزيائيّةٌ كثيرةٌ، سنتكلم عنها هنا.
حالات المادّة
- الحالة الصلبة: حيث تتميّز المواد في الحالة الصلبة بشكلٍ وحجمٍ معينٍ ومميزٍ، ويمكن تحول المواد من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بما يعرف بالإنصهار.
- الحالة السائلة: حيث تتميز المواد في الحالة السائلة بأنها تأخذ شكل الإناء الذي توضع فيع فليس لها شكلٌ معينٌ، ولكن لها حجمٌ معين، ويمكن تحول المادّة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بما يعرف بالتجمد، ومن الحالة السائلة إلى الحالة الغازية بما يعرف بالتبخر.
- الحالة الغازية: وهي الحالة التي لا يكون فيها لا حجمٌ ولا شكلٌ معينٌ للمادّة، ويمكن تحول المادّة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة بما يعرف بعملية التكاثف.
- البلازما: وهي الحالة الرابعة التي يمكن وجود المادّة بها، وتكون من خلال مراحل تدريجيةٍ برفع حرارة المادّة، فتتفكك جزيئات الغاز بدايةً إلى ذراتٍ، ثم تتأين الذرات بسبب التصادمات الكثيرة التي تسبب إنفلات الإلكترونات من المدارات الأخيرة للذرات، وبالتالي تكون حالة البلازما خليطٌ من الذرات المتعادلة والأيونات الموجبة والإلكترونات، ولكن هذه الحالة نادرة الوجود على الأرض إلى عندما يصنعها الإنسان مثل مصابيح الفلورسنت.
خصائص المادّة
- خصائص المادّة في الحالة الصلبة:
- خصائص المادّة في الحالة السائلة:
- خصائص المادّة في الحالة الغازية:
- تكون ذات شكلٍ ثابتٍ.
- تكون ذات حجمٍ ثابتٍ.
- لاتكون ذا قابيلةٍ للانضغاط.
- تكون ذات طاقةٍ حركيةٍ منخفضةٍ.
- دقائق المادّة في الحالة السائلة تكون ذات حركةٍ انتقاليةٍ عشوائيةٍ دائمةٍ.
- تتشكل المادّة حسب الإناء الذي توضع فيه، فتأخذ شكله.
- تكون ذات حجمٍ ثابتٍ.
- تكون صعبةً من حيث قابيلة الانضغاط.
- تكون جزيئاتها ذات حركةٍ انتقاليةٍ عشوائيةٍ دائمةٍ وسريعةٍ، وتتحرك في كل الاتجاهات وفي مساراتٍ مستقيمةٍ.
- تتشكل حسب الوعاء الذي توضع فيه.
- يعتمد الحجم فيها على حجم الإناء الذي توضع فيه.
- ذات قابليةٍ كبيرةٍ للانضغاط.
- لها خاصيةٌ تختلف عن غيرها وهي الانتشار.
- ذات طاقةٍ حركيةٍ كبيرةٍ جداً.
تغيرات المادّة
- التغيرات الكيميائيّة: هي التغيرات التي تحدث لمادّةٍ أو مجموعةٍ من المواد، لإنتاج مادّةٍ جديدةٍ أو مواد جديدة بخواص جديدةٍ مختلفةً كل الاختلاف عن خصائص المواد الأولى، ومن هذه التغيرات مثلاً احتراق الفحم، وفساد الحليب، وتحلل الماء كهربائياً وغيرها الكثير من التغيرات الكيميائيّة.
- التغيرات الفيزيائيّة: وهي التغيرات التي تحدث في حالة المادّة؛ سائلةً أو صلبةً أو غازية لتغير من الشكل والمظهر الخارجي لها، وهذه التغيرات مرتبطةٌ بتغيرات درجة الحرارة أحياناً مثل الانصهار والتبخر، وأحياناً لا تؤثر على هوية المادّة؛ مثل كسر الزجاج وذوبان السكر في الماء. بعض التغيرات الفيزيائية:
- التغيرات الحيوكيميائيّة: هي تغيّراتٌ تحدث للمظهر الخارجي للمادّة ولتركيبها الداخلي أيضاً، حيث يحدث تغيرٌ كيميائيٌ لإنتاج مواد جديدةً تختلف عن الأولى، وهذه المواد الجديدة تنتج بسبب الخمائر التي تفرزها الكائنات الحية الموجودة في الجسم أو خارجه، ومن أمثلة هذه التغيرات التنفس، والهضم، وعملية البناء الضوئي، وتعفن الخضراوات والفاكهة، والفساد الذي يحدث للأطعمة، وهناك أكثر من سببٍ لحدوث مثل هذه التغيرات، كأن تكون درجة الحرارة والرطوبة عالية، أو انتشار كائناتٍ حيةٍ دقيقةٍ مثل البكتيريا حولنا. ومن مميزات التغيرات الحيوكيميائيّة:
- الانصهار: وهو تغيرٌ فيزيائيٌ يحدث في المادّة، فيحولها من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بواسطة الحرارة، حيث تعمل الحرارة على اهتزاز وتفكيك جزيئات المادّة التي تكون متماسكةً جداً وهي في الحالة الصلبة، وتكون المسافات بينها قصيرةً أو شبه معدومة في الحالة الصلبة، وعند تسخين المادّة تزداد المسافات بين الجزيئات وتتباعد عن بعضها البعض وتتفكّك، لتصبح مادّةً سائلةً.
- الانتشار: وهو تغيرٌ فيزيائيٌ يحدث للمادّة في الحالة الغازية؛ ويكون عندما تختلط جزيئات الغاز بالهواء فتنتشر هذه الجزيئات وتنطلق في الهواء وتأخذ حجماً أكبر من قبل.
- الانضغاط: وهو تغير يحدث للمادّة في حالتها الغازيّة ليحولها إلى الحالة السائلة، وذلك عن طريق تعريض جزيئات المادّة الغازية للضغط؛ مما يزيد من قوى التجاذب بينها ويقلل المسافات بينها لتتحول من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
- الخمائر التي تفرزها الكائنات الحيّة هي المتحكة بهذه التغيرات.
- هذه التغيرات معقدةٌ أكثر بكثيرٍ من التغيرات الكيميائيّة.
- بطيئةٌ جداً؛ فهي ليست بسرعة التغيرات الكيميائيّة.