9 حالات لتجميع المادة

تقليديًا ، يُعتقد أنه لا يمكن العثور على المادة إلا في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية. ومع ذلك، هذا ليس صحيحا. شوهدت حالات أخرى لتجميع المادة ، على الرغم من ندرتها ، يبدو أنها موجودة أيضًا.

بعد ذلك سنرى الخصائص الرئيسية لكل من هذه الحالات ، من اكتشف أحدثها وما هي العمليات التي تجعل كائنًا ينتقل من حالة إلى أخرى.

• مقالات لها صلة: "11 نوعا من التفاعلات الكيميائية"

حالات تجميع المادة: ما هي؟

في الفيزياء ، تُفهم حالة تجميع المادة على أنها إحدى الطرق المميزة التي يمكن من خلالها تقديم المادة. تاريخيًا ، تم التمييز بين حالات المادة بناءً على الخصائص النوعية ، مثل الصلابة من الكائن ، وسلوك ذراته أو درجة حرارته ، والتصنيف التقليدي هو تصنيف السائل والصلب و غاز.

ومع ذلك ، بفضل البحث في الفيزياء ، تم اكتشاف حالات أخرى ورفعها إلى هذا الحد تحدث في المواقف التي يتعذر تكرارها عادةً ، مثل عالية جدًا أو منخفضة للغاية درجات الحرارة.

بعد ذلك سنرى الحالات الرئيسية للمادة، سواء التي تشكل التصنيف التقليدي أو تلك التي تم اكتشافها في ظروف معملية ، بالإضافة إلى شرح خصائصها الفيزيائية وكيف يمكن الحصول عليها.

الدول الأساسية

تقليديا ، تم الحديث عن ثلاث حالات للمادة ، اعتمادًا على كيف تتصرف ذراته في درجات حرارة مختلفة. هذه الحالات هي في الأساس ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية. ومع ذلك ، فقد تم دمجه لاحقًا في البلازما بين هذه الحالات الأرضية. الشيء الأكثر روعة في الحالات الأربع التالية هو أنه من الممكن ملاحظتها في مواقف الحياة اليومية ، أثناء وجودك في المنزل.

لفهم الحالات الأربع الأساسية لتجميع المادة ، في كل قسم دعونا نرى كيف يتم عرض H2O ، أي الماء ، في كل من هذه الحالات.

1. صلب

يتم تقديم كائنات الحالة الصلبة بطريقة محددة ، أي أن شكلها لا يتغير عادة ، ولا يمكن تغييره دون استخدام قوة كبيرة أو تغيير حالة الكائن المعني.

تتشابك ذرات هذه الأجسام لتشكل بنى محددةمما يمنحهم القدرة على تحمل القوى دون تشويه الجسم الذي هم فيه. هذا يجعل هذه الأشياء صلبة ومقاومة.

H2O في الحالة الصلبة هو الجليد.

عادةً ما تحتوي الكائنات التي تكون في حالة صلبة على الخصائص التالية:

• تماسك عالي.
• شكل محدد.
• ذاكرة الشكل: اعتمادًا على الكائن ، تعود إلى ما كانت عليه عندما تشوهت.
• هم عمليا غير قابلة للضغط.
• مقاومة التفتت
• لا طلاقة.

2. سائل

إذا زادت درجة حرارة مادة صلبة ، فمن المحتمل أن ينتهي الأمر بفقدان شكلها حتى يختفي هيكله الذري المنظم جيدًا تمامًا ، ويتحول إلى سائل.

السوائل لديها القدرة على التدفق لأن ذراتها ، على الرغم من أنها تستمر في تكوين جزيئات منظمة ، إنهم ليسوا قريبين جدًا من بعضهم البعض ، ولديهم المزيد من حرية الحركة.

H2O في الحالة السائلة هو الماء العادي العادي.

في الحالة السائلة ، المواد لها الخصائص التالية:

• تماسك أقل.
• ليس لديهم شكل ملموس.
• الطلاقة.
• القليل من الانضغاط
• في البرد ينقبضون.
• يمكنهم تقديم الانتشار.

3. غاز

في الحالة الغازية ، تتكون المادة من جزيئات غير مرتبطة ببعضها البعض ، وجود القليل من القوة الجذابة لبعضها البعض، مما يجعل الغازات ليس لها شكل أو حجم محدد.

بفضل هذا ، يتمددون بحرية تامة ، ويملئون الحاوية التي تحتوي عليهم. كثافته أقل بكثير من كثافة السوائل والمواد الصلبة.

الحالة الغازية لـ H2O هي بخار الماء.

الحالة الغازية لها الخصائص التالية:

• ما يقرب من الصفر التماسك.
• لا يوجد شكل محدد.
• حجم متغير.
• تميل إلى شغل أكبر مساحة ممكنة.

4. بلازما

كثير من الناس لا يعرفون هذه الحالة من المادة ، وهو أمر مثير للفضول ، لأنها الحالة الأكثر شيوعًا في الكون ، لأنها ما تتكون منه النجوم.

في جوهرها ، البلازما غاز مؤين ، أي أن الذرات المكونة له انفصلت عن إلكتروناتها، وهي جسيمات دون ذرية توجد عادة داخل الذرات.

وهكذا ، فإن البلازما تشبه الغاز ، ولكنها تتكون من الأنيونات والكاتيونات ، وهي أيونات سالبة وإيجابية الشحنة ، على التوالي. هذا يجعل البلازما موصلًا ممتازًا.

في الغازات ، في درجات حرارة عالية ، الذرات تتحرك بسرعة كبيرة. إذا اصطدمت هذه الذرات ببعضها البعض بعنف شديد ، فإنها تتسبب في إطلاق الإلكترونات الموجودة بداخلها. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، من المفهوم أن الغازات الموجودة على سطح الشمس تتأين باستمرار ، لأن هناك الكثير من درجات الحرارة ، مما يجعلها بلازما.

تحتوي المصابيح الفلورية ، بمجرد تشغيلها ، على البلازما بالداخل. كما أن نار الشمعة ستكون بلازما.

خصائص البلازما:

• يوصلون الكهرباء.
• يتأثرون بشدة بالمجالات المغناطيسية.
• لا تشكل ذراتها بنية محددة.
• ينبعث منها الضوء.
• هم في درجات حرارة عالية.

ولايات جديدة

لا توجد الدول الأربع فقط التي سبق ذكرها. في ظل ظروف المختبر ، تم اقتراح واكتشاف المزيد.. بعد ذلك سنرى عدة حالات لتجميع المادة يصعب ملاحظتها أثناء ذلك في المنزل ، ولكن ربما تم إنشاؤه عمداً في منشآت علمية ، أو تم إنشاؤه بالفعل مفترض.

5. مكثف بوز-آينشتاين

في الأصل تنبأ به ساتيندرا ناث بوز وألبرت أينشتاين في عام 1927 ، تم اكتشاف مكثف بوز-آينشتاين في عام 1995 من قبل الفيزيائيين إريك أ. كورنيل ، وولفجانج كيتيرل ، وكارل إي. ويمان.

حقق هؤلاء الباحثون تبريد الذرات إلى درجة حرارة أقل 300 مرة مما تم تحقيقه حتى الآن. يتكون هذا المكثف من البوزونات.

في هذه الحالة تكون الذرات ثابتة تمامًا. المادة شديدة البرودة وذات كثافة عالية.

• قد تكون مهتمًا: "9 مسلمات نظرية دالتون الذرية"

6. مكثفات فيرمي

يتكون مكثف فيرمي من جزيئات الفرميونية ويبدو مشابهًا لمكثف بوز-آينشتاين ، فقط بدلاً من استخدام فرميونات البوزونات.

تم إنشاء حالة المادة هذه لأول مرة في عام 1999 ، على الرغم من أنه لن يتم تكرارها حتى عام 2003 مع الذرات بدلاً من الفرميونات فقط ، وهو اكتشاف قامت به ديبوراه س. جين.

هذه الحالة من تجميع المادة ، والتي توجد في درجات حرارة منخفضة ، يجعل المادة فائقة الميوعة ، أي لا تحتوي المادة على أي لزوجة.

7. صلبة فائقة

هذه الحالة غريبة بشكل خاص. وهو يتألف من إحضار ذرات الهليوم- (4) إلى درجات حرارة منخفضة جدًا ، قريبة من الصفر المطلق.

يتم ترتيب الذرات بطريقة مشابهة للطريقة التي تتوقعها في مادة صلبة عادية ، مثل الجليد ، هنا فقط ، على الرغم من تجميدهم ، إلا أنهم لن يكونوا في حالة ثابتة تمامًا.

تبدأ الذرات في التصرف بشكل غريب ، كما لو كانت صلبة وسائلة في نفس الوقت. إنه عندما تبدأ قوانين عدم اليقين الكمومي في السيادة.

8. كريستال سوبر

البلورة الفائقة هي مرحلة من المادة تتميز بالسيولة الفائقة وفي نفس الوقت ، هيكل صلب غير متبلور.

على عكس البلورات العادية ، التي تكون صلبة ، تتمتع البلورات الفائقة بالقدرة على التدفق بدونها أي نوع من المقاومة ودون كسر البنية البلورية بشكل صحيح ذرات.

تتشكل هذه البلورات بواسطة تفاعل الجسيمات الكمومية عند درجات حرارة منخفضة وكثافة عالية.

9. سائل فائق

السائل الفائق هو حالة من المادة لا تقدم فيها المادة أي نوع من اللزوجة. هذا يختلف عما يمكن أن يكون مادة شديدة السيولة ، والتي من شأنها أن تكون مادة لها لزوجة قريبة من الصفر ، ولكنها لا تزال تحتوي على لزوجة.

الموائع الفائقة هي مادة إذا كانت في دائرة مغلقة ، فإنها ستتدفق إلى ما لا نهاية دون احتكاك. تم اكتشافه في عام 1937 بواسطة Piotr Kapitsa ، John F. ألين ودون ميسينر.

تغييرات الدولة

تغييرات الدولة هي العمليات التي تتغير فيها حالة واحدة من تجميع المادة إلى حالة أخرى تحافظ على تشابه في تركيبها الكيميائي. بعد ذلك سنرى التحولات المختلفة التي يمكن أن تحدث.

1. انصهار

إنه المرور من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة عبر الحرارة. تُفهم نقطة الانصهار على أنها درجة الحرارة التي يجب أن تتعرض لها المادة الصلبة للذوبان ، و إنه شيء يختلف من مادة إلى أخرى. على سبيل المثال ، درجة انصهار الجليد في الماء هي 0 درجة مئوية.

2. التصلب

إنه المرور من مادة سائلة إلى مادة صلبة من خلال فقدان درجة الحرارة. نقطة التصلب ، وتسمى أيضًا التجميد ، هي درجة الحرارة التي يتحول عندها السائل إلى مادة صلبة. تطابق درجة انصهار كل مادة.

3. التبخر والغليان

إنها العمليات التي يمر بها السائل إلى الحالة الغازية. في حالة الماء ، تبلغ درجة غليانه 100 درجة مئوية.

4. تركيز

إنه تغيير حالة المادة من غاز إلى سائل. يمكن فهمه على أنه العملية المعاكسة للتبخر.

هذا ما يحدث لبخار الماء عندما تمطر ، حيث تنخفض درجة حرارته ويتحول الغاز إلى الحالة السائلة ، فيترسب.

5. تسامي

إنها العملية التي تتكون من تغيير حالة مادة في حالة صلبة إلى الحالة الغازية ، دون المرور بالحالة السائلة في الطريق.

مثال على مادة قادرة على التسامي ثلج جاف.

6. عكس التسامي

إنها تتكون من ينتقل الغاز إلى الحالة الصلبة دون أن يتحول مسبقًا إلى سائل.

7. نزع الأيونات

إنه التغيير من البلازما إلى الغاز.

8. التأين

إنه التحول من غاز إلى بلازما.

المراجع الببليوغرافية:

• بيريز أغيري ، ج. (2007). الكيمياء 1. نهج بنائي. المكسيك. تعليم بيرسون.
• فالينزويلا كالاهورو ، سي. (1995). كيمياء عامة. مقدمة في الكيمياء النظرية. سالامانكا ، إسبانيا. جامعة سالامانكا.