حالات المادة الفيزيائية
ما هي حالات المادة الأربعة؟
تُعبر المادة عن أي شيء يتكون منه الكون وكل ما يشغل مساحة ولديه كتلة ويمتلك بروتونات ونيوترونات وإلكترونات؛ أي أنه يمتلك ذرات، وتتجمع الذرات معًا لتكوين جزيئات وهي أساس البناء لجميع أنواع المواد، كما تتكتل الذرات والجزيئات ضمن كتلة واحدة على شكل من أشكال الطاقة الكامنة والتي تسمى الطاقة الكيميائية.
وعلى عكس الطاقة الحركية فإن الطاقة الكامنة هي الطاقة المُخزنة داخل المادة، وهناك أربع حالات للمادة في الطبيعة وهي الحالة الصُلبة والغازية والسائلة والبلازما، إضافةً إلى وجود حالة خامسة تنتج بفعل الإنسان وهي تكثيف بوز-أينشتاين للغازات، وقد تؤدي إضافة طاقة إلى المادة أو إزالتها إلى حدوث تغير مادي وتحول المادة من حالة إلى أخرى، فعند إضافة الحرارة إلى الماء يتحول من الحالة السائلة إلى الغازية وعند إزالة الحرارة فإن الماء يتجمد ليصبح في الحالة الصلبة، وسيتحدث هذا المقال عن الانصهار.[١]
هناك أربع حالات للمادة في الطبيعة؛ وهي الحالة الصُلبة والغازية والسائلة والبلازما وهناك حالة خامسة تنتج بفعل الإنسان وهي تكثيف بوز-أينشتاين للغازات.
ما هو الانصهار؟
ماذا يقصد بنقطة الانصهار؟
تعدّ درجة الانصهار حالة توازن بين الحالة الصلبة والسائلة للمادة، فعند تعرض المادة إلى مصدر طاقة كالحرارة فإنها تتحول من شكل إلى آخر، ومع ازدياد درجة الحرارة تصل المادة إلى نقطة الانصهار التي عندها تبلغ أشد درجات التحمل حتى تتغير وتتبلور وتنفصل المركبات النقية والشوائب عن المادة، ونقطة الاختلاف هنا أن الحرارة تحول المادة من الحالة الصلبة إلى السائلة، ولكن انصهار المادة يرفع هذا التحول حتى يصل إلى تفكيك الجزيئات.[٢].
ما العلاقة بين درجة انصهار المادة الصلبة ودرجة تجمد السائل منها؟
قد يلاحظ أن درجة حرارة انصهار المادة الصلبة هي نفسها درجة تجمد السائل لنفس المادة، ولكن قد تختلف هذه الدرجة عند مخالطة الشوائب لسائل المادة الذي يقلل من درجة الانجماد [٢].
تنصهر المواد غير المتبلورة مثل الزجاج عن طريق الانخفاض التدريجي للزوجة مع ارتفاع درجة الحرارة، إذ لا يوجد انتقال فوري للحالة السائلة للزجاج وإنما يكون الانتقال تدريجيًا، وعادةً ما يكون حجم السائل المذاب أكبر من حجم المادة المتبلورة، وبالرغم من ذلك هنالك عدد قليل من المواد تسلك سلوكًا شاذًا عند ذوبانها وانصهارها مع الحرارة الشديدة كالماء الذي يزيد حجمه عندما يتبلور.[٣]
بماذا تتأثر درجة الانصهار؟
يفيدُ تراص وانسجام الجزيئات مع بعضها البعض في ارتفاع درجة انصهار المادة ودائمًا ما تكون العلاقة طردية بين درجة انصهار المادة والتحام وتكتل الجزيئات، ويؤثر الحجم الجزيئي أيضًا في درجة الانصهار التي تقل كلما قل الحجم الجزيئي للمادة، فعند انصهار المادة تذوب الجزيئات الصغيرة عند درجة حرارة أقل من الجزيئات الكبيرة، وبشكل عام تحتوي المركبات الأيونية على درجات انصهار عالية لأن القوى الكهروستاتيكية التي تربط الأيونات تكون كبيرة.
في المركبات العضوية يؤدي وجود الرابطة الهيدروجينية إلى زيادة درجات الانصهار، كما أن درجة انصهار المركبات التي تحتوي روابط قطبية أكبر من المركبات غير القطبية، كما تتسبب الشوائب في حدوث تشوهات في الهيكل العام للمادة عند انصهارها، مما يجعل يسهل التغلب على الروابط بين الجزيئات.[٤]
المراجع
- ↑ "Matter Definition & the Five States of Matter", livescience.com, Retrieved 2020-03-24. Edited.
- ^ أ ب "Melting point", britannica.com, 2020-03-24, Retrieved 2020-03-24. Edited.
- ↑ "Melting", britannica.com, 2020-03-24, Retrieved 2020-03-24. Edited.
- ↑ "What Factors Affect Melting Point", sciencing.com, 2020-03-24, Retrieved 2020-03-24. Edited.
