حالة المادة

حالة المادة هي الصفة الفيزيائية للمادة والتي تشير إلى شكل الروابط بين جزيئاتها، أو الذرات أو الأيونات.

• الحالة الصلبة (الجامدة): المواد الصّلبة لها شكل ثابت حيث أن الجزيئات لا تنتقل من مكانها؛ تكون الجزيئات متقاربة بقدر كبير في الحالة الجامدة، الكثافة في المواد الصلبة عالية، لأن الفراغات صغيرة جدًّا بين الجزيئات

• الحالة السائلة: تأخذ السّوائل شكل الوعاء الذي توضع فيه، والجزيئات في السوائل ليست ثابّتة. السّوائل عالية الكثافة إلى حدّ ما، وليس هناك مساحات كبيرة بين الجزيئات.

• الحالة الغازية: ليس للغازات شكل محدد لكن الغازات تملأ أيّ فراغ متاح لأن الجزيئات تتحرّك بسرعة في كلّ الاتّجاهات، يمكن ضغط الغازات بسهولة، ولجزيئات الغازات مساحات كبيرة فيما بينها، لذلك فإنه من السهل أن تتقارب جزيئات الغاز. كثافة الغازات منخفضة جدًّا، وهناك مساحات فارغة كبيرة بين الجزيئات.

• حالة البلازما: هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء. فإذا كانت المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة.

الحالات الممكنة للمادة

المقالة الرئيسة: طور (مادة)

الحالات الممكنة للمادة في الطبيعة هي الغازية والسائلة والصلبة، وحديثاً تم تصنيف البلازما على أنها صنف من إحدى حالات المادة ، كما توجد حالة بين الصلب و السائل تسمى الكريستال السائل.

طبيعة حالات المادة

الحالة الصلبة

- الوحدة البنائية للحالة الصلبة هى الكريستالات، و تتراص كريستالات المواد الصلبة كالثلج، كلوريد الصوديوم و الميثانول في شكل هندسي بلوري .

- على عكس السوائل والغازات؛ فإن المواد الصلبة لها شكل محدد.

- المواد الصلبة غير قابلة للانضغاط -عمليًا- وكذلك السوائل.

- المواد الصلبة لها درجات انصهار محددة والتي تتحول بها من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

- يمكن تقسيم الأشكال المتعددة التي تتراص بها الكريستالات إلى ستة أشكال من الأنظمة الكريستالية وهي:

1. مكعبي مثل كلوريد الصوديوم، 2. رباعي مثل اليوريا، 3. سداسي مثل اليودوفورم، 4. معيني مثل اليود، 5. أحادي الميل مثل السكروز، 6. ثلاثي الميل مثل حمض البوريك.

يمكن التعرف على شكل البلورات عن طريق تشتت الأشعة السينية وذلك لأن الطول الموجي لهذه الأشعة مقارب للمسافات بين الذرات أو الأيونات أو الجزيئات المكونة للمادة.

الغاز هو أحد حالات المادة، ومثل السوائل فإن الغازات تصنف على أنها من الموائع: أي أن لها قابلية للجريان ولا تقاوم تغيير شكلها، بالرغم من أن لها لزوجة. وعلى غير ما يحدث في السوائل، فإن الغازات الحرة لا تشغل حجماً ثابتاً ولكنها تملأ أي فراغ تشغله.

طاقة حركة الغازات هي ثاني أهم شيء في حالات المادة (بعد طاقة البلازما). ونظراً لزيادة طاقة حركة الغازات فإن جزيئات وذرات الغازات تميل لأن تجتاز أي سطح يحتويها، ويزداد هذا النشاط بزيادة طاقتها الحركية. ويوجد مفهوم خطأ يقول بأن اصطدام الجزيئات ببعضها ضروري لمعرفة ضغط الغاز، ولكن الحقيقة هي أن سرعاتها العشوائية كافية لتحديد كمياتها، فالاصطدامات بين الجزيئات مهمة فقط للحصول على توزيع ماكسويل-بولتزمان.

تم اشتقاق كلمة غاز عن طريق عالم كيمياء فلمنكي كتعبير عن نطقه للكلمة الإغريقية كاوس.

تتفرق جسيمات الغاز بطريقة معاكسة لجسيمات السوائل، التي تتلامس. فجسيم مادي (مثلاً ذرة غبار) في الغازات تتحرك في حركة بروانية. وحيث أنه لا توجد تقنية حالية تمكننا من ملاحظة حركة جسيم غازي محدد (ذرات أو جزيئات)، فإن الحسابات النظرية فقط هي التي تعطي اقتراحات عن كيفية تحركها، ولكن حركتها تختلف عن الحركة البروانية. والسبب في هذا أن الحركة البروانية تتضمن انزلاقاً سلساً تحت تأثير قوى الاحتكاك بين جزيئات الغاز بينما لها اصطدامات عنيفة بين جزيء أو جزيئات الغاز مع الجسيم. الجسيم (غالباً يتكون من ملايين أو بلايين الذرات) يتحرك في أشكال حادة، وحتى الآن لا يوجد حدة تم توقعها لمتابعة جزيء غازي محدد.

انظر أيضاً

• الحالة الصلبة
• الحالة السائلة
• الحالة الغازية
• البلازما
• غرواني
• طور (مادة)
• ميوعة فائقة

المراجع

• الفريد مارتن ، كتاب الصيدلة الفيزيائية