المادة التي حجمها ثابت وشكلها ثابت

تتنوع حالات المواد الموجودة حولنا بين ثلاث أشكال فقط، وهي الحالة الصلبة، والسائلة، والغازية، علمًا بأن علماء الفيزياء المختصين قد أوضحوا خصائص كلًا منهم على حِدة.

المادة التي حجمها ثابت وشكلها ثابت

يضُم علم الفيزياء عدد كبير من المصطلحات والمفاهيم العلمية يُمكننا الاستعانة بها لتفسير الظواهر حولنا، فنجد أن المادة التي حجمها ثابت وشكلها ثابت تحمل مصطلح “المادة الصلبة”.

لذا جدير بالمعرفة أن الذرات المكوّنة للمادة الصلبة تكون مترابطة وقريبة جدًا مع بعضها البعض، فلا يُمكن التأثير عليها أو تحريكها بسهولة، وهو تحديدًا ما يجعلها صلبة.

بالرغم من قُربها الشديد إلا أنها تتحرك وتهتز باستمرار، ويُمكن الاستدلال على أن المادة صلبة إذا كان لها شكل معين لا يُمكن تغييره بسهولة، مثل الخشب والصخر.

لكن إذا تغيّر فإنه لا يعود إلى شكله الأصلي مرة أخرى، بينما المواد في الحالات الأخرى مثل السائلة والغازية يُمكن أن تعود إلى أشكالها الأصلية ثانيةً، وذلك لأنها تمتلك أشكال غير ثابتة من الأساس.

لا يفوتك أيضًا: علم يهتم بدراسة المادة والطاقة، الإجابة الصحيحة

خصائص المادة الصلبة

بعد أن عرِفنا أن المادة التي حجمها ثابت وشكلها ثابت هي المادة في الحالة الصلبة جدير بالذكر أنها تتمتع ببعض الخصائص التي تميزها عن غيرها من المواد في الحالات الأخرى بوضوح تام.

1- الشكل والحجم المحدد

فور سماع جملة “المادة التي حجمها ثابت وشكلها ثابت” فإنه من السهل المعرفة بأن الحديث على المادة الصلبة، لذا فالشكل والحجم المحدد هو أول خاصية يُمكن استخدامها لتمييزها من خلالها.

لكن جدير بالمعرفة أن المادة الصلبة قد تتمثل في شيء قاسي أو هش، ويختلف ذلك وفقًا للأيونات المكونة لها، مع العلم أن تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة لا يُحدِث تغيير كبير في حجمِها.

2- القابلية للانضغاط

تُعرف تلك الخاصية المميزة للمادة الصلبة باسم “مقاومة التشوه” والتي تُفسر بشكل عميق صعوبة استجابة المادة الصلبة ذات الشكل والحجم الثابت للقوة الخارجية التي تضغط عليها حتى تُغير شكلها أو حجمها.

3- الكثافة العالية

تتمثل الكثافة العالية للمادة الصلبة في الكتلة الموجودة ضمن حجم معين منها، وهي تعتمد على تكوينها وبنيتها الأساسية.

نظرًا لأن الجزيئات المترابطة المكونة للمادة الصلبة قوية وشديدة القُرب فإنها تتميز بالكثافة العالية جدًا.

يُمكن الاستدلال على ذلك من خلال عنصر الذهب، والذي يتميز بالكثافة العالية التي تصل إلى 19.3 غم / سم^3، وغير ذلك الكثير من العناصر الأخرى.

4- القابلية للانتشار

المقصود بقابلية المادة للانتشار هو قدرة الجزيئات المكوّنة لها على الترابط والاندماج مع جزيئات مادة أخرى، وفي حالة إتمام الترابط فإن الجزيئات تستمر في الانتشار للحصول على خليط موحد في النهاية.

لكن ذلك لا يحدث في حالة المادة الصلبة؛ لأن فرصتها أو قابليتها للانتشار تكون قليلة للغاية؛ بسبب جزيئاتها القريبة من بعضها البعض بشكل كبير، وبالتالي تصعب حركتها وتظل محافظة على شكلها.

علمًا بأن خاصية الانتشار تتأثر وتختلف من مادة لأخرى وفقًا للتغير الطارئ على درجات الحرارة، وذلك وفقًا لعلاقة طردية.

فكلما ارتفعت درجة الحرارة زادت القدرة على الانتشار، وبالرغم من أن تلك القدرة تكون بطيئة في حالة المادة السائلة، لكنها على كل حال أسرع من قدرة المادة الصلبة على الانتشار.

لا يفوتك أيضًا: أي الخواص التالية تعد خاصية كيميائية؟

5- درجة الانصهار المرتفعة

بناءً على الكثافة العالية التي تتميز بها المواد الصلبة فإنها تحتاج إلى درجة انصهار عالية جدًا لتذويبها، مع العلم أن درجة الانصهار تختلف عن درجة الغليان.

فنجد أن كلوريد الصوديوم يتميز بروابط أيونية قوية جدًا وينصهر على درجة حرارة 801°، بينما يغلي على درجة حرارة 1413°، وتأتي تلك الخاصية على عكس ما يحدث مع المواد الغازية أو السائلة تمامًا.

حتى أوضح العلماء أن أي مادة تحتاج إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الغرفة بشكل كبير حتى تنصهر أو تذوب روابطها من بعضها البعض تُعد مادة صلبة.

بينما المواد الأخرى يُمكن أن تنصهر أو تذوب بدرجة أقل من درجة حرارة الغرفة.

6- قوى الترابط بين الجزيئات

أهم ما يُميز المادة التي حجمها ثابت وشكلها ثابت هو قوة الترابط العالية بين جزيئاتها، فالأمر الذي يُنتج منه ثلاثة حالات للمادة، وفي المادة الصلبة نجد أن قوة الترابط بين الجزيئات يكون شديد جدًا.

وفقًا لذلك نجد أنه من الصعب جدًا تفكيك أو تذويب تلك المادة، حيث تتطلب الإذابة أو الانصهار تفكك تام للروابط التي تربط بين جزيئات المادة، ثم دمجها مع العنصر المستخدم للإذابة.

لا يفوتك أيضًا: بحث عن خواص المادة

أنواع المواد الصلبة

وجه المقارنة	المواد الصلبة البلورية	المواد الصلبة غير البلورية
الترابط بين جزيئات المادة	تترابط الجزيئات مع بعضها بانتظام دون وجود أي فراغات.	تترابط الجزيئات مع بعضها دون انتظام، فتتواجد فراغات بينها.
قابلية المادة لإعادة التشكيل	قابلة لإعادة التشكيل بصعوبة شديدة.	قابلة لإعادة التشكيل في ظروف معينة.
درجة انصهار المادة	تنصهر في درجات حرارة عالية جدًا.	تنصهر في درجات حرارة أقل.
طبيعة السطح الناتج من قطع المادة	يضم أيونات مترابطة بانتظام وتناسق.	يضم أيونات مختلفة الترابط في كل مرة.
مثال على المادة	قطع الكريستال.	الألواح الزجاجية.

المادة التي حجمها ثابت وشكلها ثابت هي المادة الصلبة، وهي تنقسم إلى نوعين، يختلف كل نوع عن الآخر بعدة خصائص تميزه عنه.

تُعرَف المادة في الفيزياء على أنها كل ما له كتلة وحجم، وفيما بينها فهي تحتوي على عدد كبير جدًا من الذرات المترابطة مع بعضها البعض.