المادة
المادة هي كلّ ما يشغله الحيّز من فراغ، ولها حجم وكتلة يمكن قياسها، كالماء والهواء والأجسام وغيرها، كما تتكوّن المادة من جسيمات صغيرة جداً عرفت بالجزيئات، وقد أدى التطوّر العلمي إلى اكتشاف المادة وأجزائها وجسيماتها، وتمتلك المادة العديد من الخصائص والمتغيّرات، التي سنتحدث عنها في هذا المقال.
حالات المادة
- الحالة الصلبة: تتميّز هذه المادة بأن جزيئاتها تتخّذ حجماً وشكلاً مميّزاً، وتعرف عمليّة الانصهار بأنّها تحوّل المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
- الحالة السائلة: تتخّذ جزيئات هذه المادة شكل الإناء الموضوع فيه، بالتالي فليس له شكلٌ معيّن، إلاّ أنّ له حجماً معيّناً، وعملية التبخر هي تحوّل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، أمّا عمليّة التجمّد فهي تحوّل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.
- الحالة الغازية: هي الحالة التي لا تمتلك شكلاً ولا حجماً معيّناً، بل تنتشر في الهواء، وعمليّة التكاثف هي العمليّة التي تتحوّل فيها المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
- البلازما: تحدث نتيجة تعرّض الجزيئات لحرارةٍ مرتفعة، ممّا يؤدي إلى تفكّكها إلى ذرّات بالبداية، ثم تتأيّن هذه الذرّات نتيجة التصادمات المتعددة، مسببةً انفلاتاً للإلكترونات الموجودة في الغلاف الأخير للذرّات، بالتالي فإنّ حالة البلازما تتكوّن نتيجة تعادل الذرّة، وتساوي الأيونات الموجبة والسالبة فيها، وهذه الحالة لا يمكن حدوثها إلا من خلال صنع الإنسان، وأكبر مثال عليها مصابيح الفلورسنت.
خصائص المادة
حالة الصلابة:
- تمتلك الذرّات شكلاً وحجماً ثابتاً.
- تمتلك طاقة حركيّة منخفضة.
- غير قابلة للانضغاط.
حالة السيولة:
- تكون دقائق المادة في حالة انتقاليّة وعشوائيّة دائمة.
- تأخذ المادة شكل الإناء الموضوع فيه.
- تمتلك حجماً ثابتاً.
- قابلة للانضغاط لكن في غاية الصعوبة.
الحالة الغازية:
- تتحرّك جزيئات هذه المادة بصورة عشوائيّة وسريعة جداً ودائمة، كما تتجه بمسارات مستقيمة، وفي جميع الاتجاهات.
- تتخذ شكل الإناء الموضوع فيه بعد تعرّض الجزيئات للضغط .
- تتميّز بقابليّتها العالية للانضغاط.
- تمتلك المادة خاصيّة الانتشار، والطاقة الحركيّة الكبيرة جداً.
تغيّرات المادة
التغيّرات الكيميائيّة:
هي التغيّرات التي تحدث لمادّةٍ أو مجموعةٍ من المواد، لإنتاج مادّة أو مواد جديدة تختلف في صفاتها اختلافاً تامّاً عن المادة الأصليّة، من هذه التغيّرات احتراق الفحم، وتحلّل الماء الكهربائيّ، والعديد من التغيّرات الكيميائيّة.
التغيرات الفيزيائية:
هي تغيّراتٌ تحدث للمادة في الحالات الثلاث، السائلة والصلبة والغازية، بحيث تغيّر من شكلها ومظهرها الخارجي، وترتبط هذه التغيّرات بدرجة الحرارة كالانصهار والتبخر، ولا تؤثرعلى ماهيّة المادة مثل كسر الزجاج وذوبان السكر في الماء، نذكر بعضاً منها:
- الانتشار: تغيّرٌ يحدث للمادة وهي في الحالة الغازيّة فقط، إذ تختلط جزيئات الغاز بالهواء، منتشرةً فيها، ومنطلقةً في الهواء بحيث تأخذ حجماً كبيراً أكثر بكثير من السابق.
- الانضغاط: تغيّر يحدث للمادة وهي في الحالة الغازيّة لتحولّها إلى الحالة السائلة، من خلال تعريضها للضغط، ممّا يسبّب زيادة في قوى التجاذب بينها، كما يقلّل المسافة بين الجزيئات، بالتالي تتحّول من الحالة الغازيّة إلى الحالة السائلة.
- الانصهار: تغيّر فيزيائي يحدث للمادة في الحالة الصلبة، وتحولّها إلى الحالة السائلة باستخدام الحرارة العالية، حيث تؤثّر الحرارة على جزيئات المادة وتفكّكها، وتصبح المسافة بين الجزيئات كبيرة ومتباعدة، لتصبح المادة سائلة.
التغيّرات الجيوكيميائيّة:
هي تغيّراتٌ تحدث للمادة، فتغيّر من مظهرها الخارجيّ وتركيبها الداخليّ أيضاً، فينشأ تغيّر كيميائي لإنتاج مواد جديدة تختلف عن المادة الأصليّة، وهذه المواد الجديدة تنتج بسبب الخمائر المفرزة من الكائنات الحيّة الموجودة داخل الجسم أو خارجه، ومن الأمثلة على هذه التغيّرات التنفّس وعمليّة البناء الضوئي، وعمليّة الهضم، والتعفّن، ويعود السبب إلى الرطوبة والحرارة العالية، أو بسبب انتشار كائنات حيّة دقيقة كالبكتيريا، وتتميّز هذه التغيرات بما يأتي:
- الخمائر والتي تفرزها كائنات حيّة.
- تعتبر هذه المتغيّرات من التغيّرات الكيمائية المعقّدة جداً.
- تحدث التغيّرات الجيوكيميائيّة بصورةٍ بطيئةٍ جداً.