حالات المادة : الخصائص والأمثلة
نفسر ماذا مع حالات المادة ، وكيف تتغير من حالة تجميع إلى أخرى وما هي خصائصها العامة.
يتم تصنيف حالات المادة اعتمادًا على اتحاد الجسيمات.
ما هي حالات المادة؟
حالات المادة ، أو حالات تجميع المادة ، مختلفة المراحل التي يتم فيها عرض المواد الموجودة المختلفةوفقا لقوى الاتحاد الموجودة بين جسيماتها. هم: الحالة الصلبة ، الحالة السائلة ، الحالة الغازية وحالة البلازما.
جدا هناك حالات مكثفة (صنع في المختبر) والحالة فائقة الصلابة ، لكن هذه الأخيرة لا تحدث أبدًا في الطبيعة.
كل حالة لها خصائصها الفيزيائية ، وتبقى الخصائص الكيميائية – تلك التي تحدد ما إذا كانت هي نفس المادة أم أخرى – دون تغيير.
من الممكن نقل المادة من حالة تجميع إلى أخرىعن طريق سلسلة من العمليات التي تغير درجة حرارتها أو ضغطها لتمرير نفس المادة إلى المادة الصلبة أو السائلة أو الغازية وفقًا لمقاومتها الطبيعية.
أنظر أيضا: فصل المخاليط
الحالة الصلبة
تحتوي الحالة الصلبة على جزيئات تشكل هياكل صلبة وضيقة.
المادة في الحالة الصلبة له جسم واضح المعالم مع الحجم وشكل سليم وثابت. وذلك لأن جزيئات المواد الصلبة تشكل هياكل صلبة وضيقة توفر مقاومة للقوى الخارجية المطبقة عليها.
هم أكثر أو أقل مقاومة للتجزئة و لا تظهر الطلاقة أو القليل من الطلاقة. لديهم تماسك عالٍ وأيضًا “ذاكرة تشكيل” ، أي أنهم يميلون إلى استعادة شكلهم الأصلي بشكل مرن عند تعرضهم للقوة.
الجليد خير مثال على المادة في الحالة الصلبة.، لأن تركيبته الكيميائية لا تزال H2O (ماء) ، ولكن في حالة صلبة.
الحالة السائلة
الماء هو أكثر السوائل وفرة على هذا الكوكب.
تتميز الحالة السائلة للمادة باتحاد أكثر مرونة بين ذراتها مما هي عليه في المواد الصلبة. وهذا يعطيها السيولة ، وهي إحدى خصائصها الرئيسية. مادة سائلة ليس لها شكل الخاصة ولكن تفترض أن الحاوية حيث هي.
إنه يمثل تماسكًا أقل من المواد الصلبة ، ولكنه يتمتع بقدرة أكبر على الانضغاط وعادة ما يظهر تقلصًا في وجود البرد ، باستثناء بعض المركبات مثل الماء ، والتي تتمدد عند تبريدها.
المثال الكلاسيكي للحالة السائلة هو الماء (H2O)، السائل الأكثر وفرة على هذا الكوكب.
الحالة الغازية
تقدم الحالة الغازية جسيمات سريعة الحركة.
عندما تكون المادة في حالة غازية ، فإنها تسمى “غاز”. جزيئاته متصلة بشكل فضفاض، تمدد في جميع أنحاء الفضاء المحيط ولديها قوة جذب طفيفة للغاية لبعضها البعض. لهذا ليس لديهم شكل أو حجم محدد.
في هذه الحالة، المادة ذات كثافة منخفضة جدًا لأن جسيماتها في حالة اضطراب نسبي ، وتتحرك بسرعة كبيرة في الفضاء ؛ وبسبب استجابتها المنخفضة للجاذبية ، يمكنها أن تطفو. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم تماسك صفري تقريبًا وحجم متغير ، لكن لديهم قدرة كبيرة على الضغط.
بخار الماء مثال واضح على الحالة الغازية، حيث لا يزال هو نفسه كيميائيًا (H2O) ولكن في حالة الغاز.
تغييرات حالة المادة
يمكن أن يحدث التبخر من خلال إضافة الحرارة.
- انصهار. إنها العملية التي يتم من خلالها نقل المادة الصلبة إلى الحالة السائلة ، عادةً من خلال زيادة درجة حرارتها (إضافة الحرارة). وذلك لأن الطاقة الإضافية تزيد من تعبئة الجسيمات ، وتفصلها عن الهيكل المحكم الذي يمنحها صلابتها.
- تبخر. إنها العملية التي تحول المادة السائلة إلى غاز ببطء وتدريجي ، من خلال إضافة الحرارة. تعمل هذه الطاقة الإضافية على فصل جزيئاتها غير المحكومة بشكل أكبر وتسمح لها بالحصول على الحالة الغازية والارتفاع (لها كثافة أقل من الهواء).
- الغليان. إنها العملية التي يتحول من خلالها السائل إلى بخار عندما تتجاوز درجة حرارته نقطة الغليان (درجة الحرارة التي يكون فيها ضغط بخار السائل مساويًا للضغط حول السائل). هناك فرق بين التبخر والغليان. يحدث التبخر في أي درجة حرارة ، وهو ما يكفي لزيادة درجة حرارة السائل وسيمر إلى الطور الغازي ببطء. من ناحية أخرى ، يحدث الغليان بالضرورة عندما تتجاوز درجة حرارة السائل درجة غليانه.
- تسامي. إنها العملية التي تحول المادة الصلبة إلى غاز مباشرة ، دون المرور بالحالة السائلة. عادة ما يتطلب ظروف ضغط محددة للغاية ، كما يحدث مع الجليد أو الثلج في مرتفعات الجبال ، والذي لا يمكن أن يذوب في سائل بسبب درجة الحرارة المنخفضة التي يوجد بها ، ولكن يمكن أن يتحول مباشرة إلى بخار.
- تصلب. إنها إحدى العمليات العكسية للاندماج ، أي العملية التي تحول المادة السائلة إلى صلبة. يتم إجراؤه عادةً من خلال زيادة ضغط السائل ، أي الضغط ، مما يبطئ حركة الجسيمات ويسمح لها بجذب بعضها البعض بكثافة أكبر.
- تجميد. إنها عملية يتحول فيها السائل إلى مادة صلبة عن طريق خفض درجة حرارته إلى ما دون نقطة التجمد (درجة الحرارة التي يتجمد فيها السائل بسبب استخلاص الطاقة الحرارية).
- التكثيف والإسالة. إنهما عمليتان متشابهتان ، حيث تصبح المادة في الحالة الغازية حالة سائلة. الفرق بين الاثنين هو أن التكثيف الأول يحدث بسبب ملامسة الغاز لسطح أكثر برودة ، كما في حالة الندى الذي يتشكل في الصباح الباكر على النوافذ. في الحالة الثانية ، من ناحية أخرى ، فإن العامل المعدل هو الضغط ، كما هو الحال مع الغازات المستخدمة في الطهي ، والتي يتم ضغطها في براميل.
- إيداع. تسمى أيضًا بالتسامي العكسي ، وهي العملية التي تنقل المادة من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة ، مباشرةً ، دون المرور عبر السائل أولاً. إنها العملية المعاكسة للتسامي وتحدث عادةً تحت ظروف ضغط ودرجة حرارة محددة ، والتي تشكل بلورات المادة من الغاز المنتشر في الحاوية.