مقارنة بين حالات المادة الصلبة والسائلة والغازية

نظرة شاملة عن حالات المادة

يمتلئ الكون من حولنا بالعديد من المواد التي قد تمر علينا مرور الكرام ،  غير مدركين أنه هناك عدد لا حصر له من المواد  من حولنا و الجدير بالذكر هنا أن  خصائص المادة هي التي تحدد نوع المادة ومدى قابليتها للحرارة  و يمكن للمادة أيضا أن تتحول من حالة إلى أخرى من خلال بعض التغييرات في بعض العوامل البيئية المعينة  (زيادة أو خفض الضغط ودرجة الحرارة ).حيث يمكن تحويل الجليد من الصورة الصلبة إلى ماء  في الصورة السائلة ،  عن طريق زيادة درجة الحرارة.وحالة المادة هي أحد الأشكال المميزة التي تتخذها أطوار المادة المختلفة من حولنا  و تتكون المادة في العموم من الذرات و التي قد تحوي في الأساس على بروتونات و نيوترونات و الإلكترونات . و عندما تتحد الذرات في أشكال محددة و معروفة ، قد تكون ما يعرف بأسم الجزيئات التي تتشكل لتكون المادة . و هذه الجزيئات  لها عدد محدد لها في كل مكان في المادة . و لكن قد تسأل نفسك ماذا يحدث عندما يتساوى عدد الجزيئات في مادة ما في مكانين . و من هنا لابد أن تعرف أنه قد يحدث حالة من الإتزان من المادة .و بالطبع قد درسنا من قبل ثلاث حالات للمادة و هي الحالة الصلبة و السائلة و الغازية . و هي الثلاث حالات التي قد توصل لها الإغريق بعد دراسات دامت لفترة طويلة عن ما هي المادة و كيف تكونت .

مقارنة بين  حالات المادة الثلاثة

هناك طريقة أخرى كثيرة يمكننا من خلالها مقارنة تكوينات  المادة . و  تحدد كمية الطاقة في جزيئات المادة و  حالة المادة. حيث يمكن أن توجد المادة في حالة من عدة حالات مختلفة ، بما في ذلك الحالة الغازية أو السائلة أو الصلبة.هذه الحالات المختلفة للمادة لها خصائص مختلفة .

الحالة الصلبةتعرف الحالة الصلبة عل  أنهة حالة من المادة لا تملك فيها الذرات أو الجزيئات طاقة كافية للتحرك .  فالذرات في الحالة الصلبة تكون على اتصال دائم و قوي ،  و في مواقع ثابتة بالنسبة لبعضهم البعض . و تكون قوى التجاذب  بين الذرات أو الجزيئات أقوى من قوى التنافر .و تكون العلاقة  قوية بما يكفي للحفاظ على تماسك الجزيئات و منعها من تجاوز بعضها البعض.فالحركة في الحالة الصلبة تكون إهتزازية في مكانهاالحالة الغازية بالنسبة للحالة الغازية ، فإنها تعتبر  حالة المادة التي تمتلك فيها الذرات أو الجزيئات طاقة كافية للتحرك بحرية. حيث تتلامس الجزيئات مع بعضها البعض فقط عندما تتصادم عشوائيًا. و القوى بين الذرات أو الجزيئات ليست قوية بما يكفي لتماسكها معًا.فيصبح التفاعل بين جزيئات المادة مع بعضها في أقل مستوياتها، فتمتلك حرية الحركة بسرعة كبيرة في جميع الاتّجاهات في المادة ، و لمسافات طويلة ، و كلّما زادت درجة الحرارة في الوسط الخارجي ،  زادت الطاقة الحركية للجزيئات.الحالة السائلةهي حالة من المادة التي تكون فيها الذرات أو الجزيئات على اتصال دائم و قوي ، و لكن لديها طاقة كافية للحفاظ على تغيير المواقع بالنسبة لبعضها البعض. فتكون القوى بين الذرات أو الجزيئات قوية بما يكفي لإبقاء الجزيئات قريبة نسبيًا من بعضها و لكنها ليست قوية بما يكفي لمنعها من تجاوز بعضها البعض.و على الرغم من بقاء الجزيئات قريبة نسبياً من بعضها البعض في الحالة السائلة ، إلّا أنّها في هذا الوضع تمتلك طاقة حركية تسمح لها بالابتعاد عن بعضها البعض، ممّا يزيد من فرص اصطدامها معاً، وتزداد الحركة كلّما زادت درجة حرارة السائل، ومع ذلك فإنّ هذه الجزيئات لا تزال ترتبط فيما بينها بقوى الجزيئات المتصلة .

مقارنة بين خصائص حالات المادة الصلبة و السائلة و الغازية

تضم   الحالات الثلاثة من المادة على  خصائص مختلفة و ذلك لأن لها هياكل متميزة على المستوى الذري أو الجزيئي الخاص بكل حالة من حالات المادة و في درجات حرارة مناسبة لكل حالة .  و هنا تكمٌن الإجابة على سؤال  ماذا يحدث لمعظم المواد عندما يتم تسخينها  . فتتغيرالخواص الفيزيائية للمادة و ليست الكيميائية 

الخصائص	الحالة الصلبة	الحالة الغازية	الحالة السائلة
من حيث المسافات بين الجزيئات	لا يوجد أي مسافة بين الجزيئات ، فالجزيئات في المادة تكون بجانب بعضها البعض في تماسك شديد	المسافة كبيرة جدا و ممتدة بين الجزيئات	متوسطة
من حيث قوى التجاذب بين الجزيئات	قوية جدا	تقريبا لا يوجد قوى تجاذب بين الجزيئات	تأخد الدرجة المتوسطة حيث أنها أقل من قوى تجاذب الجزيئات في الحالة الصلبة ، و أقوى من قوى التجاذب بين الجزيئات في الحالة الغازية
حجم المادة	الحجم ثابت	الحجم متغير	الحجم ثابت
شكل المادة	ثابت	متغير	متغير و يأخذ شكل الإناء الذي يحويه و قد تتحرك الجزيئات الفردية في جميع الاتجاهات ، مما يسمح للبخار بالتمدد في جميع أنحاء الأناء
مدى قابلية المادة للإنضغاط	لا يمكن ضغط المادة الصلبة بسهولة	يمكن ضغط المادة في الحالة الغازية بسهولة	لا يمكن ضغط المادة في الحالة السائلة بسهولة
شكل المادة	الشكل ثابت	الشكل متغير	الشكل متغير

الخصائص	الحالة الصلبة	الحالة الغازية	الحالة السائلة
من حيث المسافات بين الجزيئات	لا يوجد أي مسافة بين الجزيئات ، فالجزيئات في المادة تكون بجانب بعضها البعض في تماسك شديد	المسافة كبيرة جدا و ممتدة بين الجزيئات	متوسطة
من حيث قوى التجاذب بين الجزيئات	قوية جدا	تقريبا لا يوجد قوى تجاذب بين الجزيئات	تأخد الدرجة المتوسطة حيث أنها أقل من قوى تجاذب الجزيئات في الحالة الصلبة ، و أقوى من قوى التجاذب بين الجزيئات في الحالة الغازية
حجم المادة	الحجم ثابت	الحجم متغير	الحجم ثابت
شكل المادة	ثابت	متغير	متغير و يأخذ شكل الإناء الذي يحويه و قد تتحرك الجزيئات الفردية في جميع الاتجاهات ، مما يسمح للبخار بالتمدد في جميع أنحاء الأناء
مدى قابلية المادة للإنضغاط	لا يمكن ضغط المادة الصلبة بسهولة	يمكن ضغط المادة في الحالة الغازية بسهولة	لا يمكن ضغط المادة في الحالة السائلة بسهولة
شكل المادة	الشكل ثابت	الشكل متغير	الشكل متغير

كيف يمثل الماء حالات المادة الثلاثة

جميعنا لا نستطيع العيش بدون الماء ، حيث  تعتبر الماء من المواد الفريدة من نوعها في كل شئ ، أيضا لأنها  موجودة في جميع حالات المادة الثلاثة و  في أجزاء مختلفة من بقاع الأرض. ففي أغلبالأماكن ، يوجد الماء كسوائل من حولنا . على سبيل المثال كالأمطار، في الأنهار  و المحيطات ، و كمياه جوفية.  و في العديد من المناطق الجبلية ، توجد المياه كمادة صلبة ، و هو ما نطلق عليه مسمى الجليد ، و يوجد الماء أيضًا في الهواء من حولنا ، كغاز ، يُعرف باسم بخار الماء حيث لا يمكننا رؤية بخار الماء لأنه غير مرئي . و لكن يمكننا في كثير من الأحيان أن نشعر بآثاره ، خاصة في المناطق الرطبة مثل المناطق الاستوائية  التي دائما ما تتسم بأرتفاع في درجات الحرارة  ،  و يمكننا أن نصف الهواء على أنه “رطب” أو “لزج” أو “رطب”. فالرطوبة هي مقياس لكمية الماء ، على شكل بخار الماء  في الهواء من حولنا .

العلاقة بين حالات المادة الثلاثة و بعضها

تتأثر جميع حالات المادة بالوسط المحيط بها ،  فمن الممكن أن تتحول المادة من حالة إلى أخرى . و قد يسمى التغير الذي يحدث للمادة إذا تحولت لمادة أخرى أسم التغير الفيزيائي للمادة و ليس التغير الكيميائي ، فالتغير الفيزيائي يشمل التغير في شكل المادة الخارجية . و لابد من معرفة حالات المادة و خصائص كل حالة  ،حتى تنجح عملية التحويل من حالة إلى  أخرى ،   فيمكن أن تتحول المادة إلى ثلاث حالات عن طريق :

عملية التكثيف ( التكاثف ) : تعرف هذه العملية عندما تتحول المادة من الحالة الغازية للحالة السائلة حيث تنخفض درجة حرارة الغاز لتصبح جزيئاته أقرب ، مثل تحول البخار إلى ماء .

عملية التسامي : هي تلك العملية التي يتحول فيها الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية .

عملية الترسيب : هي عملية تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة مباشرة  مثل عندما يتحول بخار الماء إلى جليد .

عملية الإنصهار : هي عملية تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة

عملية التجمد :هي عملية تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة صلبة .

عملية التبخير : و هي عملية تحول المادة من الحالة السائلة إلى الغازية ،و تأتي من خلال غليان السائل المراد تبخيره