المادة
و تغيراتها و تحولاتها و مكوناتها
المقدمة:
المادة هي كل ما له كتلة وكل ما يتكون منه الأجسام الفيزيائية، من غير حساب الطاقة لهذه الأجسام (بالرغم من أنها قد تغيير كتلة الجسم) , و قد تغير اعتقاد الانسان كثيرا عبر العصور حول هذا التركيب المادي من تقسيم الطبيعة الى أربعة عناصر اساسية الى اكتشاف العناصر الكيميائية الى اكتشاف الذرة فمكونات الذرة و الآن نتحدث عن الفرميونات الأولية . أما البوزونات بما فيها الفوتونات فلا يمكن اعتبارها مادة .
الموضوع:
يتكون الكون الطبيعى "الذى يشتمل على كائنات حيه" من مادة وطاقه وهما يعتبران اساس جميع الظواهر المحسوسة
تعريف المادة:
هى كل ما له حجم وكتلة ويشغل حيزا و تتحول المادة من حاله الى اخرى
ونلاحظ ان المادة عندما يحدث لها التغير يكون تغير كيميائى او تغير فيزيائى.
التغير الكيميائى:
هو التغير الذى يحدث فى تركيب المادة وينتج عنه مواد جديدة
والتغير الفيزيائى:
هو التغير الذى يحدث فى تركيب المادة ولاينتج عنه مواد جديدة اىيحدث فى مظهر المادة فقط وعند دراسة المادة وجدا انها اما ان تكون متجانسه او غير متجانس و تتكون المادة من وحدات بنائيه صغيرة وتسمى الجزيئات ومفردها الجزئ ويلاحظ ان الجزئ يتكون من وحدات بنائيه اصغر تسمى ذرات ويلاحظ ان جزيئات المادة الواحدة اذا كانت متجانسه تكون متشابه وجزيئات المادة اذا كانت غير متجانسه تكون غير متشابه.
(حالات المادة)
الحالة الصلبة:
تتميز المواد الصلبه بان لها شكل معين وحجم معين وتتحول المادة من الحاله الصلبه الى الحاله السائله وتسمى هذة العمليه بعملية الانصهار.
.
الحاله السائله:
وتتميز المواد السائله بانها تاخذ شكل الاناء ولها حجم معين وتتحول المادة من الحاله السائله الى الحاله الصلبه وتسمى هذة العمليه بعملية التجمد.
الحالة الغازية:
وتتميز المواد الغازيه بان ليس لها شكل معين ولا حجم معين وتتحول المادة من الحاله الغازيه الى الحاله السائله وتسمى هذة العمليه بعملية التكثيف اما عند تحول المادة من الحاله السائله الى الحاله الغازيه تسمى بعمليه التبخر.
(تحولات المادة)
الانصهار:
هو تحول المادة بالحرارة من الحاله الصلبه الى الحاله السائلة وتتميز المواد الصلبه بان قوة الترابط الجزيئية تكون كبيرة جدا والمسافات البينية تكون صغيرة جدا وتهتز الجزيئات في مكانها ولاتتحرك من مكانها لذلك تحتفظ المواد الصلبه بشكل ثابت وحجم ثابت وعند تسخين المادة الصلبة اى تزويد جزيئاتها بالحرارة فأنها تهتز بسرعة أكبر للتغلب على قوة التجاذب بين هذة الجزيئات بمساعدة الحرارة التي تكتسبها من التسخين وعند درجة حرارة معينه تسمى درجة الانصهار تتغلب الجزيئات على قوة التماسك بينها وتتحرك من مواضعها فتتحول المادة من الحالة الصلبة الى الحالة السائلة فيما يعرف بالانصهار..
التصعيد أو التبخر:
هو تحول المادة بالحرارة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية وتتحرك جزيئات السائل حركه مستمرة ولكنها لا تبتعد كثيرا من بعضها ونلاحظ ان قوة الترابط الجزيئية في هذه الحاله صغيرة جدا
(الجزئ)
هــو وحــدة بنــاء المـــادة وهو اصغــر جزء من المـــادة يمكـــن ان يوجــد منفـــــردا ويظل محتفظـــــا بخـواص المــــادة وصفاتهــــا ونلاحـــــظ ان جزيئـات المـــــادة فى حالة حركـــــه مستمـــرة هذة الحركه أكبـــــر ما يمكــــن تكــــون فى حـالة المـــواد الغازيــــه ويتبعهــــا السوائل أما جزيئــــات المواد الصلبـــــه فحركتهــا قليله جدا فهــــى تهتز فى مكانهــــــا فقط بدون ان تنتقل إلى مكـــــان اخـــــر توجــــد مسافـــات بينيـه اى فراغـات بين جزيئــــات المادة وتكون كألاتى:-
المــواد الصلبـــه: تكون فيهــا المسافــــات البينيـه للجزيئـــات صغيرة جــدا
المواد السائلـــه: تكــون فيها المسافــات البينية للجزيئات متوسطة الحجم
الغــازات: تكـــون فيهــــا المسافـــات البينيــه للجزيئـــــات كبيــرة جـــــــدا
والجــزئ: يتكـــون من وحـــدة بنائيـــه اصغــــر منــــــه وتسمــــى الذرة ونلاحظ أن جـــزئ الأكسجين :يتكـــون من ارتبــــاط ذرتـــى اكســــجين وجــــزئ الهيـــــدروجين يتكـــــون من ارتبــــاط ذرتــــى هيــــدروجــــين وجــــزئ المـــــاء يتكــــون من ارتبــــاط ذرتـــــى هيدروجــــين مع ذرة اكســــجين وجــــزئ ملـــح الطعــــــام ويسميـــــه العلمـــــــــاء كلــــوريد الصوديــــــوم يتكــــــون مـــن ارتبــــــاط ذرة صوديــــــوم مـــــــــع ذرة كلـــــــــور.
(الـذرة)
(وحدة بناء المادة)
بناؤها ـ وزنها ـ أبعادها
مع فكرة عن الجدول الدّوري التضيف العناصر
لمندلييف
الذرة هي أصغر جزء في الكون وقد سميت باللغة الأجنبية Atom
أي الجزء الذي لا يتجزأ
وقد كان يظن في القديم أنها اصغر شيء وهي جزء واحد لكل العناصر
ولكن العلم الحديث وجهود العلماء التي بذلت في القرن الحالي استطاعا أن يصلا إلى تحديد أساسي جوهري لبنية الذرة .
فلقد وجدوا ان الذرة بتركيبها هي أقرب ما تكون للنظام الشمسي ،
فهي تتكون من الناحية المبدئية من ثلاثة أجزاء :
في المركز يتوضع البروتون وهو ذو شحنة ايجابية
ومعه النترون وهو ذو شحنة حيادية
وهناك في المدارات الخارجية تتوضع الالكترونات وهي ذات شحنة سلبية ،
وعدد البروتونات الموجودة في النواة تساوي عدد الاكترونات المتوضعة في المدارات الخارجية ،
وهكذا تتوازن الذرة من الناحية الكهربائية ،
وأما وزن الذرة فهو يتوقف بشكل أساسي على البروتون والنترون ، حيث يوازي النترون من ناحية الوزن البروتون ويشكل معه الوزن الأساسي للذرة .
ولقد وجد أن وزن البروتون هو1,6×10 ـ24 غرام ، أي أن الغرام الواحد من الناحية الوزنية يساوي مليون مليار مليار مرة ، أو بكلمة أخرى أن وزن البروتون هو جزء من مليون مليار مليار من الغرام على وجه التقريب ، والنترون ذو الشحنة الحيادية يقترب بالوزن من وزن البروتون ، ولذا يشكل مع البروتون كما ذكرنا وزن الذرة .
أما الاكترون فهو أخف من البروتون بكثير وان كان يعادله من ناحية الشحنة الكهربائية ، فوزن البروتون يساوي 1837 مرة وزن الالكترون ؛ ولذا فان الأخير ذو وزن صغير جداً إذا قيس بالبروتون ، وأما الشحنة الكهربائية للالكترون أو البروتون المتعادلين فهي تساوي 1,6 × 10 ـ19كولون ( وحدة من وحدات الشحنات الكهربية ) ، وأما من ناحية الأبعاد فالذرة تشبه شكلاً كروياً ، وقطرها ضئيل يعادل الانغستروم ( 10 ـ8 سم ) أي جزء من مائة مليون من السنتمتر ، ولكن العجيب يكمن في ان قطر النواة هو من رتبة 10 ـ12سم أي أصغر من قطر الذرة بـ 10 آلاف مرة ، بحيث لو اننا كبرنا على سبيل المثال ذرة الهيدرجين مليار مرة فان الذرة تصبح كرة يبلغ قطرها قدمين ، ولكن الكتلة الذرية أي النواة ستجتمع ( بروتونات ونترونات ) بشكل حبة الرمل في مركز الكرة والسبب في هذا يعود إلى الفراغ الهائل في تكوين الذرة ما بين البروتونات والالكترونات ، وهو كما ذكرنا ينوف على 10 آلاف مرة وهو في الحقيقة أمر يدعو إلى الدهشة والحيرة في أسرار الذرة وألغازها التي كشف القرن الحالي عنها .
ونضرب مثلاً على ذلك فنقول : لو أن عشرة ملايين ذرة اجتمع بعضها بجانب بعض ، فإنها تبلغ طولاً قدره مليمتر واحد فقط ،
والغريب هو فيما يسمى بعدد افوغادرو أو الذرة الغرامية فما هي يا ترى أعداد الذرات في غرام واحد من الهيدروجين مثلاً ؟ . يقول العلماء انهم توصلوا إلى حساب عدد الذرات الموجودة في غرام واحد من الهيدرجين بطرق متعددة ومعقدة ، وكلهم اتفقوا على رقم واحد هو 6,2 × 10 23أي إذا أردنا أن نسميه فنقول إن غراماً واحداً من الهيدرجين فيه 600 ألف مليار مليار ذرة ، وهو عدد يجعل الرأس يدور ويعجز عن التخيل والتصديق وخاصة إذا ضربنا هذا المثل : وهو لو اننا وضعنا هذه الذرات جانب بعضها بعضاً في خط مستقيم فكم سيكون طول الخط الذي ستشكله هذه الذرات من غرام واحد فقط من الهيدرجين ؟ إن هذا الخط سيكون بطول 400 ضعف عن الطول الممتد ما بين الشمس والارض والذي هو 93 مليون ميل لأن الخط هو 60 مليار من الكيلومترات وهو رقم محير فعلاً ..
