الحالة الصلبة والسائلة والغازية

عضو فضي تاريخ التسجيل : 22/07/2009

السلام عليكم

نبدأ بالحالة الصلبة للمادة

نظريا
يمكن لجميع المواد ان تكون في الحالة الصلبة حتى وان كان ذلك ممكنا في بعض
الحالات اذا ما بردنا المادة الى درجات قريبة جدا من الصفر المطلق او حتى
اذا ما استخدمنا اية متطلبات واحتياجات اخرى.

هنالك خمسة انواع منها هي:

1- مواد صلبة ايونية

2- مواد صلبة تساهمية (كوفالنتية)

3- مواد صلبة جزيئية متقطبة

4- مواد صلبة جزيئية غير متقطبة

5- مواد صلبة فلزية

ان
ما يميز بين تلك الانواع الى حد كبير هو نوع الالية التي تجمع بين جسيمات
تلك المواد الصلبة. هذه الاليات مسؤولة عن الكثير من المميزات الفيزيائية
لكل نوع مثل درجة حرارة الانصهار, درجة حرارة الغليان, القسوة والذائبية
في الماء

هنالك 3 انواع من الاليات الاساسية التي تحكم المواد
الصلبة وفي جميع تلك الحالات الثلاث نجد انها تتبع قوانين القوى
الالكتروستاتيكية والمحكومة من قبل قانون كولوم

هذه الاليات الثلاث هي:

1- الترابط

2- القوى البين جزيئية

3- الرباط الفلزي

عادة
ما يكون الترابط اقوى آلية لدى الارتباط فيما تكون القوى البين جزيئية
اضعف تلك الاليات عند الارتباط. اما الترابط الفلزي فيغطي مساحات واسعة من
القوة. الترابط يمكن ان يكون على نوعين فيما يمكن للقوى البين جزيئية ان
تكون على انواع ثلاثة. ان قوة القوى الالكتروستاتيكية في نظام ما تتعلق
بقانون كولوم, اي كبر الشحنة والبعد بين الجسيمات المشحونة.

الاربطة:

1- الاربطة الايونية: ان قوة اي رباط ايوني تعتمد على حجم الشحنة على كل ايون وكذلك نصف قطر كل ايون.

كلما زادت الشحنة فإن قوة التجاذب تزداد بين الايونات اي ان الرباط الايوني يزداد قوة. (ش1 وش2 في قانون كولوم)

اما
كلما زاد نصف قطر الايونات فإن قوة التجاذب بين الايونات تضعف بمعنى ان
الرباط الايوني يكون ضعيفا بينها. (البعد بين الجسمين في قانون كولوم)

2-
الرباط التساهمي: تعتمد قوة الرباط التساهمي على حجم الشخنة للالكترونات
المساهمة وشحنة النواة للذرات المرتبطة وكذلك انصاف اقطار الذرات المرتبطة.

كلما
زاد عدد الالكترونات المساهمة فإن الرباط التساهمي يزداد قوة. كذلك حينما
تزداد شحنة النواة فإن قوة التجاذب تزداد ويقوى الرباط التساهمي. اما كلما
زاد نصف قطر الذرة المرتبطة فإن البعد بين النواتين المشتركتين يزداد مما
ينقص من قوة الرباط التساهمي بينهما.

يتبع

عضو فضي تاريخ التسجيل : 22/07/2009

القوى البين جزيئية

هنالك عدة انواع منها هي:

1-
الاربطة الهيدروجينية: الاربطة الهيدروجينية اربطة قوية بين الجزيئات بسبب
الشحنات الجزئية الكبيرة وصغر الذرات. حينما نقارن ذرات عديدة مثل
النيتروجين والاكسجين والفلور نسبة لذرة الهيدروجين من حيث الالكتروسالبية
نجد ان الفرق كبير بينهما وهذا ما يؤدي الى هذا القدر من الشحنات الجزئية.

2- تجاذب dipole - dipole

ان قوة هذه التجاذبات تعتمد على قدر الشحنات الجزيئية على الذرات وكذلك على انصاف اقطار تلك الذرات.

كلما
زادت تلك الشحنات الجزئية على الذرات المرتبطة فإن القوى بين الجزيئية
تزداد. هذه الشحنات الجزئية تمثلها ش1 وش2 في قانون كولوم

وكلما زاد نصف القطر فإن تجاذبات dipole dipole تزداد (ليس كمعظم النظم الاخرى)

3-
قوى لندن: (او قوى فان در فالس) وتحكمها نفس المتغيرات التي تحدد النوع
السابق من القوى لكنها تكون في جزيئات غير متقطبة, لكن ما زالت هنالك حركة
للاكترونات من جهة لاخرى, والتي تنشئ اقطابا لفترة وجيزة, هذه الاقطاب
تجذب بعضها لكن بقوة اضعف من السابقة.

الترابط الفلزي (او بحر الالكترونات)

الرباط
الفلزي يحتوي على مجموعة من ذرات الفلزات التي منحت الكترونات منها لتكون
سحابة الكترونات تنفذ من المبنى والتي يمكن تشبيهها ببحر من الالكترونات.

يتبع

عضو فضي تاريخ التسجيل : 22/07/2009

هنالك اختلاف كبير بين النظم
التي تحتوي على ترابط بدون قوى بين جزيئية وتلك التي تحتوي على ترابط مع
قوى بين جزيئية. حيث ان القوى البين جزيئية هي صلة ضعيفة في اي مبنى يحتوي
عليها والنتيجة تكون ان هذه المواد الصلبة ستكون لينة اكثر واقل قسوة, كما
ان درجات حرارة انصهارها او غليانها تكون اكثر انخفاضا من تلك المواد
الصلبة التي تحتوي على اربطة فقط.

سأتعرض لمواصفات انواع المواد الصلبة:

1- ايونية: تحتوي على اربطة ايونية دون قوى بين جزيئية.

2- تساهمية: تحتوي على اربطة تساهمية دون قوى بين جزيئية

3- جزيئية متقطبة: اربطة تساهمية, اربطة هيدروجينية وتجاذبات قطبية

4- جزيئية غير متقطبة: اربطة تساهمية, قوى لندن

5- فلزية: اربطة فلزية

1- الايونية:

ذات درجات حرارة انصهار وغليان عالية, هشة متشققة الاسطح, تذوب في الماء عادة, موصلة للكهرباء كمحاليل في الماء.

2- التساهمية:

ذات درجات حرارة انصهار وغليان عالية, قاسية, لا تذوب في الماء, وعادة ما تكون عازلة للكهرباء.

3- جزيئية متقطبة:

ذات درجات حرارة انصهار وغليان معتدلة, هشة, بعضها يذوب في الماء وعادة ما تكون عازلة للكهرباء.

4- جزيئية غير متقطبة:

ذات درجات حرارة انصهار وغليان معتدلة الى منخفضة, هشة كثيرا, لا تذوب تقريبا في الماء, وعادة ما تكون عازلة للكهرباء.

5- فلزية: متنوعة درجات حرارة الانصهار والغليان, قابلة للسحب والتطريق, لا تذوب في الماء وانما قد تتفاعل معه, وموصلة جيدة للكهرباء

عضو فضي تاريخ التسجيل : 22/07/2009

السلام عليكم

الحالة السائلة:

الحالة
السائلة هي الحالة الوسطى بين حالات المادة الثلاث (ولا نتحدث هنا عن
الحالات الاخرى للمادة غير الثلاث المشهورة) لذا فإنها تتميز ببعض من
مميزات الحالة الصلبة وببعض من مميزات الحالة الغازية.

فمثلا هي تشبه الحالة الصلبة بكون المادة السائلة غير قابلة للانضغاط تقريبا, كما انها تشبهها من حيث الطاقة الحركية المنخفضة.

كما انها تتشابه والحالة الغازية من حيث ميلها للانسياب والجريان, كما انها تشبهها من حيث انها تأخذ شكل الاناء الذي توضع فيه.

ماذا عن مبناها الجزيئي؟

هنالك
من يجيبك على هذا السؤال بأنها عبارة عن مبنى بلوري منهار للحالة الصلبة.
اي ان لبناته الصغيرة حرة الحركة والمرور فوق بعضها البعض, وهذا ما يفسر
الانسيابية.

وهنالك من يعتمد نظرية "العنقود الرجّاج" او
Flickering Cluster Theory والتي تعتمد على الفكرة القائلة بأن الحالة
السائلة يمكن ان تعرف على انها مزيج من الحالتين الصلبة والغازية.

حسب
هذه النظرية فإن جسيمات الحالة الصلبة والمدعوة البلورات ذات المدى القصير
مفصولة بغيمة من وحدات المادة المستقلة في الحالة الغازية.

ان توزيع بولتسمان هو تصوير رياضي يصف العلاقة بين الطاقة الحركية للجسيمات في نظام ما وعدد الحوادث لجسيمات ذات طاقة حركية معينة.

اي انه حسب توزيع بولتسمان فإن كل نظام يمكن ان يوصف على انه يحوي جسيمات ذات سرعة عالية وجسيمات اخرى ذات سرعة منخفضة في نفس الوقت.

وبسبب الاصطدامات العشوائية بين الجسيمات في ذلك النظام فإن الجسيمات في حالة مستمرة من التغير ما بين سرعة عالية وسرعة منخفضة.

وعليه
فإنه اذا كان الاختلاف الاولي بين حالات المادة هو سرعة الجسيمات فإنه من
المنطقي التصور ان الحالة السائلة مكونة من جسيمات في الحالتين الصلبة
والغازية.

وكذلك فإنه بسبب التغيرات المستمرة فإنه بالامكان ان
تتحول الجسيمات في الحالة الصلبة الى الحالة الغازية, وبالعكس اي من
الحالة الغازية الى الحالة الصلبة.

يتبع

عضو فضي تاريخ التسجيل : 22/07/2009

السلام عليكم

الغاز هو أحد حالات المادة ، و مثل السوائل فإن الغازات موائع أى أن لها قابلية للسريان ولا تقاوم تغيير شكلها ، بالرغم من أن لها لزوجة . وعلى غير ما يحدث في السوائل ، فإن الغازات الحرة لا تشغل حجم ثابت ولكنها تملأ أى فراغ تشغله . وطاقة حركة الغازات هي ثانى أهم شيءفى حالات المادة ( بعد البلازما . ونظرا لزيادة طاقة حركة الغازات فإن جزيئات
وذرات الغازات تميل لأن تتعدى أى سطح يحتويها ، ويزداد هذا بزيادة طاقة
الحركة . ويوجد مفهوم خاطئ يتعلق بأن اصطدام الجزيئات ببعضها ضروري لمعرفة
ضغط الغاز ، ولكن الحقيقة أن سرعاتها العشوائية كافية لتحديد كمياتها . الإصطدامات بين الجزيئات مهمة فقط للحصول على توزيع ماكسويل-بولتزمان .

تتفرق جسيمات الغاز بطريقة معاكسة لجسيمات السوائل ، التي تتلامس . فجسيم مادى مثلا ذرة غبار) في الغازات تتحرك في حركة بروانية
. وحيث أنه لا توجد تقنية حالية تمكننا من ملاحظة حركة جسيم غازي محدد
(ذرات أو جزيئات) ، فإن الحسابات النظرية فقط تعطى اقتراحات عن كيفية
تحركهم ولكن حركتها تختلف عن الحركة البروانية . والسبب في هذا أن الحركة
البروانية تتضمن انزلاق سلس تحت تأثير قوى الأحتكاك بين جزيئات الغاز
بينما لها إصطدامات عنيفة بين جزيء أو جزيئات الغاز مع الجسيم . الجسيم
(غالبا يتكون من مليارات المليارات من الذرات) يتحرك في أشكال حادة ، وحتى
الآن لا يوجد حدة تم توقعها لو تم متابعة جزيء غازي محدد، أمثلة: ثاني
أكسيد الكربون ، الميثان ، أكسيدالنيتروز ، سادس فلوريد الكبريت ،
الهالوكربونات.