النظرية الحركية الجزيئية: حالات المادة الثلاث

يقال أن الكون كله مكون من مادة وأنه عندما يتغير ، تتولد الطاقة. وكما هو طبيعي ، دفعتنا الطبيعة الغريبة للإنسان إلى التساؤل في مناسبات عديدة عن سبب كل هذا. على مر التاريخ ، تم ابتكار نماذج مختلفة لشرح هذا ، أحدها النظرية الحركية الجزيئية.

وفقًا لهذا النموذج ، ستتكون المادة من وحدة أساسية لا يمكن تقديرها بالحواس ، أنا أتحدث عن الذرة. في المقابل ، تتجمع الذرات معًا لتشكيل الجزيئات.

لنأخذ مثالًا تقليديًا ، يتكون جزيء الماء من ذرة أكسجين واحدة وذرتين من الهيدروجين (H2O). لكن النظرية الحركية لا تفترض هذا فحسب ، بل لأنها موجودة أيضًا الحالات الأساسية الثلاث للمادة: الصلبة والسائلة والغازية.

• قد تكون مهتمًا: "الأنواع الخمسة للروابط الكيميائية: هكذا تتكون المادة

أصل النظرية الحركية

حتى الوصول إلى صياغة هذا النموذج ، وقعت أحداث مختلفة سمحت بإعطاء القواعد لتقديم هذه النظرية.

للبدء، وُلد مفهوم الذرة في اليونان القديمة، تحت المدرسة الذرية ، التي نشر تلاميذها فكرة أن الذرة هي الوحدة غير القابلة للتجزئة التي تشكل كل مادة في الكون. كان ديموقريطس من أعظم دعاة هذه الفكرة ، لكن مقترحاته تصطدمت بشكل مباشر مع أفكار أرسطو ، التي هيمنت على ذلك الوقت ، لذا لم يلاحظها أحد.

لم تظهر فكرة الذرة في مجال العلوم إلا في أوائل القرن التاسع عشر ، عندما افترض جون دالتون النظرية الذرية، مما يدل على أن كل مادة تتكون من ذرات.

قبل ذلك ، جادل دانييل برنولي في عام 1738 بذلك كانت الغازات مكونة من جزيئات تصطدم ببعضها البعض وتولد الضغط الذي يشعر به مع الأسطح. بعد ظهور النظرية الذرية ، أصبح من المسلم به الآن أن هذه الجزيئات تتكون من ذرات.

ولدت النظرية الحركية الجزيئية من مجموعة من الدراسات التي أجريت بشكل رئيسي على الغازات ، وكان استنتاجها النهائي مشابهًا. بعض الأعمال البارزة هي تلك التي قام بها لودفيج بولتزمان وجيمس كليرك ماكسويل.

• مقالات لها صلة: "9 مسلمات نظرية دالتون الذرية"

الحجة

تفترض هذه النظرية الجزيئية الحركية أن المادة تتكون من مجموعة من الجسيمات المعروفة بالذرات أو جزيئاتها ، التي تتحرك باستمرار. نظرًا لأنها لا تتوقف عن الحركة ، فإنها عاجلاً أم آجلاً تصطدم بذرة أخرى أو تصطدم بسطح.

هذا الاصطدام حركي ، بمعنى آخر ، يتم نقل الطاقة دون خسائر، لذلك يتم إلقاء الذرة عند الاصطدام في الاتجاه الآخر بنفس السرعة ، دون إيقاف الحركة. تُترجم الطاقة الحركية المتولدة في الاصطدام إلى الضغط الذي يشعر به.

الفرق بين حالات المادة

على الرغم من أن النظرية الحركية الجزيئية ولدت من دراسة الحالة الغازية ، حيث كانت هناك العديد من الدراسات على هذا الذي سمح لكتابة الأفكار ، فإنه يعمل أيضًا على شرح تكوين السوائل و صلب. علاوة على ذلك ، فإنه يوفر طريقة لمعرفة الاختلافات بين حالات المادة المختلفة.

النقطة الأساسية تكمن في درجة حركة الذرات. تتكون المادة من مجموعة من الجسيمات في حالة حركة مستمرة ؛ في الغاز ، تكون الذرات حرة وتتحرك بطريقة خطية عبر كل المساحة المتاحة ، مما يدل على خاصية الغازات التي تشغل دائمًا كل المساحة التي لديها.

في حالة السوائل ، المسافة بين الذرات ليست كبيرةإذا لم يكن الأمر كذلك ، فهم أقرب من بعضهم البعض ، على الرغم من استمرارهم في التحرك بسرعة أقل. يوضح هذا أن السائل يحتل حجمًا ثابتًا ، ولكن يمكن أن يتمدد على السطح.

أخيرا، في الحالة الصلبة الذرات متقاربة للغاية ، بدون حركة حرة رغم أنها تهتز في مكانها. لذلك ، تشغل المواد الصلبة مساحة محددة ولا تختلف في الحجم بمرور الوقت.

وفقًا للنظرية الحركية الجزيئية ، تُعرف القوة التي تربط الذرات ببعضها البعض باسم قوة التماسك. تم إعطاء اسمه لأن المواد الصلبة التي لها وجود أكبر في هذه الاتحادات ، أي أنها أكثر تماسكًا من السائل أو الغاز.

أهمية هذا النموذج

ما يثير الاهتمام في هذه النظرية هو كيف تربط وجود الذرة بخصائص فيزيائية قابلة للقياس ، مثل الضغط أو درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، لها علاقة مع الصيغ الرياضية لقوانين الغاز المثالي.

لن أخوض في الكثير من التفاصيل حول هذا ، لكن على سبيل المثال ، أتفق مع الصيغ التي تشير إلى أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة ، تتمتع الذرات بسرعة أعلى. من السهل أن نفهم ، لكي يتحول الجليد إلى سائل ثم يتحول إلى بخار ، فأنت بحاجة إلى تطبيق الحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تكتسب جزيئات H2O السرعة وتكسر قوى التماسك ، وتغير حالة المادة.