خواص المادة

يقوم الدرس على دراسة خصائص المادة وتصنيفها إلى حالات ثلاث مألوفة وهي الصلبة والسائلة والغازية، إضافة إلى البلازما، مع التمييز بين الخواص الفيزيائية التي يمكن ملاحظتها دون تغيير في تركيب المادة، والخواص الكيميائية التي تظهر عند تغير تركيبها واتحادها مع مواد أخرى. كما يوضح الدرس أن هذه الخواص تتأثر بالظروف الخارجية مثل الضغط ودرجة الحرارة. فمثلا، ملح الطعام له تركيب ثابت ومحدد ودائما يتكون من كلوريد الصوديوم بنسبة مئة بالمئة بغض النظر عن مصدره.

الفكرة الأساسية

تدور فكرة الدرس حول أن المادة توجد في حالات مختلفة وتمتلك خواص فيزيائية وكيميائية تتحدد وفق تركيبها والظروف المحيطة بها من درجة حرارة وضغط.

الشرح

نبدأ أولا بتعريف المادة بأنها كل ما له كتلة ويشغل حيزا، وللمادة النقية تركيب محدد وثابت لا يتغير من عينة لأخرى. نصنف المادة في الطبيعة ضمن حالات رئيسية: الحالة الصلبة التي لها شكل وحجم محدان وجسيماتها متراصة باحكام وغير قابلة للانضغط، وحالة السائل التي لها صفة الجريان وحجم ثابت ولكنها تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه وجسيماتها أقل تراصا، وحالة الغاز الذي ليس له شكل أو حجم ثابت وجسيماته متباعدة جدا وقابلة للانضغط بسهولة، إضافة إلى حالة البلازما وهي غاز متأين توجد في درجات الحرارة العالية كالشمس. أما من حيث الخواص، فالخواص الفيزيائية هي ما يمكن ملاحظته أو قياسه دون تغيير في تركيب العينة، وتنقسم إلى خواص غير مميزة تعتمد على كمية المادة كالكتلة والطول، وخواص مميزة لا تعتمد على الكمية كالكثافة ودرجة الانصهار. بينما الخواص الكيميائية تظهر عندما يتغير تركيب المادة باتحادها مع مواد أخرى أو تعرضها لمؤثرات كالحرارة، مثل تكون الصدإ عند اتحاد الحديد مع الأكسجين.

مثال محلول خطوة بخطوة

إذا كانت كتلة قطعة من النحاس تساوي $89.6$ غرام وحجمها يساوي $10 \text{ cm}^3$، فاحسب كثافتها. الخطوة الأولى: نكتب قانون الكثافة وهو نسبة كتلة الجسم إلى حجمه، أي $\text{الكثافة} = \frac{\text{الكتلة}}{\text{الحجم}}$. الخطوة الثانية: نعوض بالأرقام المعطاة في القانون بحيث نقسم $89.6$ على $10$. الخطوة الثالثة: نجد الناتج مع وحدة القياس ليصبح $8.96 \text{ g/cm}^3$.

أخطاء شائعة

من الخطأ الاعتقاد بأن الخواص غير المميزة للمادة مثل الكتل والأحجام تبقى ثابتة لكل عينة من نفس المادة، والصواب أن الكثافة ودرجة الانصهار هي الخواص المميزة الثابتة بغض النظر عن كمية المادة. ومن الأخطاء أيضا الخلط بين الغاز والبخار، حيث يشير البخار إلى مادة توجد في الحالة الغازية في درجات الحرارة العادية ولكنها توجد بشكل سائل.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: صنف الخاصية التالية إلى فيزيائية أو كيميائية: احتراق المغنيسيوم وتوهجه عند إشعاله. الإجابة: خاصية كيميائية، لأنه ينتج عنها تغير في تركيب المادة وتكوين مواد جديدة. السؤال الثاني: ما الحالة التي تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه ويكون حجمها ثابتا وجسيماتها قادرة على الحركة وتجاوز بعضها بعضا؟ الإجابة: الحالة السائلة.