محتويات
في حياتنا اليومية نلاحظ حالات المادة وتحولاتها بصورة دورية، سواءً كان ذلك داخل المنزل او في الطبيعة أو في الشاطئ أو في أي مكان آخر، ويعلم الجميع أن هناك 3 أشكال رئيسية للمادة: غازية، سائلة وفيزيائية، لكن هل كنت تعلم مسبقاً أن هناك 4 تحولات إضافية إلى جانب هذه الحالات الثلاثة؟، إذا كنت ترغب بمعرفة هذه التحولات فأنت في المكان الصحيح، حيث سنتعرف اليوم على 7 حالات متغيرة للمادة لم نكن نعلمها جميعها مسبقاً..
متابعة طيبة نرجوها لكم..
حالات المادة
إن المادة باختلاف نوعها عبارة عن مجموعة من الذرات والجزيئات المتجمعة بروابط قوية لتبدو على هيئتها بالقوة والتماسك الذي نراه.
لكن هناك الكثير من العوامل المؤثرة على هيئة هذه المادة وقوة روابطها، فقد تتأثر المادة وتحافظ على شكلها دون السيطرة على حجمها، أو يمكن أن تحافظ على الحجم دون السيطرة على الشكل، وفي بعض الحالات لا يمكن السيطرة على الحجم والشكل معاً.
مقالات ذات صلة
هذه التغيرات والتقلبات تعرف بحالات المادة وتحولاتها، وهو محور حديثنا لليوم..
حالات المادة الثلاثة
كما ذكرنا مسبقاً فإن اختلاف قوة الروابط يؤثر على شكل المادة وحالتها، وبالتالي تظهر حالات المادة وتحولاتها الثلاثة الشهيرة وفق ما يلي:
الحالة الصلبة
حيث تكون المادة بشكل وحجم محدد ثابت، يكون فيها ترابط الجزيئات قوي للغاية، وحركتها بطيئة جداً، عندها تأخذ الجزيئات شكل بلورات ثابتة.
وهي غير قابلة للانضغاط او إعادة التشكيل، تتحرك جزيئاتها بحركة موضعية اهتزازية لا أكثر، تمتلك طاقة حركية منخفضة جداً.
وفي حال وضعت المادة الصلبة في وعاء لا تأخذ شكل الوعاء أو حجمه بل تحافظ على هيئتها المستقلة.
الحالة السائلة
حيث تأخذ المادة حجم معين ولكن شكلها متغير للغاية، روابطها متوسطة القوة، حركتها عالية.
يستحيل ضغط السوائل لكن يمكن تشكيلها بسهولة، ففي حال تم وضعها في وعاء تأخذ شكله على الفور.
تمتلك المادة السائلة طاقة حركية عالية جداً، وبالتالي فهي قابلة للجريان نتيجة حركة جزيئاتها العشوائية.
يمكن أن تنتج الحالة السائلة عن بقية الحالات، فقد تكون ناجمة عن انصهار الجليد أو عن تكاثف البخار في حال كانت جزيئات الماء.
الحالة الغازية
لا تتصف المادة الغازية بأي حجم أو شكل ثابت، وذلك نتيجة وجود طاقة حركية عالية للغاية في جزيئاتها تتغلب على قوة الروابط فيها.
تأخذ المادة الغازية شكل الوعاء، وإذا ما تم احتجازها في وعاء مغلق فإنها تنتشر إلا مسارات مستقيمة غير محددة، حيث يؤدي احتجازها ضمن الوعاء إلى خفض المسافات بين جزيئاتها وزيادة التصادمات بينها، والمادة الغازية قابلة للضغط خصوصاً من خلال رفع درجة حرارتها.
تحولات المادة الحديثة
إلى جانب الحالات الثلاثة المتعارف عليها، هناك 4 حالات وتحولات للمادة غير شائعة ولكنها موجودة بالفعل وعلى نطاق واسع أيضاً، وتتضمن هذه التحولات:
البلازما
وهي الحالة الناتجة عن تعرض المادة لحرارة وضغط عاليين، حيث تبدأ ذرات المادة بالتفكك عند هذه المرحلة وتخرج الإلكترونات من مداراتها، لتتشكل مجموعة من الأيونات موجبة الشحنة حول الذرات، تدعى حينها الذرات بالمتعادلة.
أما حالة البلازما فهي تطلق على مجموعة الإلكترونات التي سبق وخرجت من مداراتها الطاقية.
حيث تكون هذه الإلكترونات بحالة مائعة قابلة للاستجابة للطاقة المغناطيسية والكهربائية.
تتحرك مادة البلازما بحرية تامة وتتفاوت درجة حرارتها وكثافتها، ولها استخدامات كثيرة مثل: التعقيم، إضاءة الفلورنست، النيون وغيرها..
تكاثف بوز آينشتاين
اكتشف هذه الحالة العالم الفيزيائي "ألبرت آينشتاين"، حيث تم خفض درجة حرارة جزيئات المادة إلى درجة 0، وأدى هذا التبريد القاسي إلى تشكل ذرة كبيرة ذات قوى هائلة.
وفيما بعد قام العالمين "كارل ويمان" و "إريك كورنيل" بتطوير هذه التجربة عن طريق توظيف أشعة الليزر فيها.
وكان ذلك بتبريد 2000 ذرة من عنصر الروبيديوم إلى درجة 0 المطلق، حينها تباطأت حركة الجزيئات إلى الحد الأدنى، وتجمعت الذرات وتقاربت شيئاً فشيئاً حتى بدت كذرة واحدة ضخمة وخارقة.
معادن جون تايلر
من أحدث حالات المادة وتحولاتها التي اكتشفت منذ سنوات قليلة، وتحديداً عام 2015، وتتمحور هذه الحالة حول تغيير البنية الكيميائية الهيكلية للمادة.
حيث تم فيها إدخال الروبيديوم إلى الكربون 60، وبالتالي ظهرت لدينا بنية كيميائية جديدة كلياً بعيداً عن إجراء عمليات ضغط أو تبريد أو تسخين وغيرها..
وهي اكتشاف مذهل للغاية يمكن أن يتطور مستقبلاً ويصبح مجال بحثي ضخم ذو مكانة عالية لأنه يغني عن هدر موارد الطاقة على التجارب الدورية.
بلازما كوارك غلون
دخولاً إلى أصغر أجزاء الذرة على الإطلاق وهي البروتونات والنترونات، التي لم يستطع العلم شطر هذه الجزيئات أو التحكم بها، وتتواجد بلازما كوارك غلون ضمن البروتونات والنترونات والهيدرونات بصورة رئيسية بأعداد ثنائية أو ثلاثية متضادة.
ومن الجدير بالذكر أنه لا يوجد أي مادة كوارك بشكل حر في الطبيعة، حيث تكون شحنتها جزئية مرتبطة بجزيئات القوى النووية بصورة إجبارية.
وإلى هنا نصل معكم إلى نهاية هذا المقال المشوق الذي تعرفنا فيه على حالات المادة وتحولاتها الحديثة والنادرة، آملين أن تكونوا قد استمتعتم معنا ووسعتم مدارككم بمعلومات علمية جديدة كلياً لا يعلم عنها الكثيرون بعد، دمتم بخير..
مع تحيات فريق معلومة..
