محتويات
في الحالة الصلبة تكون الجسيمات متلاصقة وتهتز في أماكنها
نعم في الحالة الصلبة تكون الجسيمات متلاصقة وتهتز في أماكنها؛ حيث أن الجسيمات لا تمتلك طاقة كافية للتغلب على القوى القوية بين الجزيئات في الحالة الصلبة بين حالات المادة؛ مما يجعل الجزيئات متماسكة بإحكام ومتلاصقة.
لذلك نجد المادة الصلبة لها شكل وحجم محددان على عكس الحالات الأخرى، كما تتميز جزيئات الحالة الصلبة بأنها تهتز ذهابًا وإيابًا في مواضعها الثابتة ولكن لا تتحرك بحرية، ويحدث الاهتزاز حسب الطاقة الحركية، وهي مواد غير قابلة للضغط ولها كثافة عالية مقارنة بالسوائل والغازات، ويمكن أن تكون المواد الصلبة متبلورة مثل ملح الطعام، أو غير متبلورة مثل الزجاج أو المطاط أو البلاستيك.
والجدير بالذكر أن حالات المادة تتعدد لتشمل 3 حالات أو أكثر (صلبة وسائلة وغازية، وقد تشمل حالة البلازما)؛ وتتميز الحالة الصلبة بأنها أكثر كثافة من الحالات الأخرى كالسوائل والغازات، وفي الحالة السائلة تتميز الجزيئات بأنها تتدفق فوق بعضها البعض في اتجاه قاع الحاوية الموجود بها المادة، وفي الحالة الغازية تكون الجزيئات في حركة مستمرة وبعيدة عن بعضها البعض وتتحرك بحرية، كما تتميز بالإنتشار في جميع أجزاء الحاوية الموجودة بها.[1]
الحالة الصلبة هي الأقل تماسك وكثافة بين حالات المادة الثلاث
العبارة خاطئة.
تختلف حالات المادة الثلاث في تماسكها وكثافتها، وتعتبر المواد الغازية هي الأقل تماسك وكثافة بين حالات المادة وليس المواد الصلبة، حيث أن جزيئات المواد الغازية ضعيفة نسبيًا، وهي شديدة الانضغاط، فنجد أنها تتحرك باستمرار بشكل مستقل عن الجزيئات الأخرى الموجودة، بينما المواد الصلبة تتميز بكثافتها وصلابتها وأنها غير قابلة للإنضغاط؛ على عكس المواد الغازية، حيث أن الجزيئات قوية جدًا وتوجد في حالة متماسكة ومتلاصقة ومثبتة في أماكنها.
ونجد أن الحالة السائلة تتوسط كثافتها وتتميز بأنها غير قابلة للإنضغاط أيضًا مثل المواد الصلبة، كما تتميز جزيئاتها بأنها متدفقة فوق بعضها البعض وتأخذ شكل الحاوية، لذلك يمكننا استنتاج أن الحالة الصلبة هي الأكثر كثافة وتماسك بين حالات المادة الثلاث، والحالة الغازية هي الأقل كثافة وتماسك.[2]
حركة جزيئات المادة الصلبة
تسمى حركة جزيئات المواد الصلبة بالحركة البراونية، وهي الحركة الناتجة عن تصادم الجزيئات ببعضها واهتزازهم باستمرار.[3]
الكثير من المواد صلبة، مثل الورق والطوب والخشب والمعدن والجليد تكون الجزيئات فيها قريبة جدًا من بعضها، لذلك لا يمكن عادةً ضغطها؛ حيث أن قوى التجاذب بين الجسيمات تجعلها متماسكة وتبقى في مكانها، ويتم ترتبيها بطريقة منتظمة، وتتميز تلك الجزيئات بحركتها في مكانها عن طريق الاهتزاز حول موضع ثابت، وهذا يعطي المواد الصلبة شكلًا ثابتًا ويجعلها لا تستطيع التدفق مثل السوائل.
وكلما زادت درجة حرارة المادة الصلبة، زادت سرعة اهتزاز وحركة جزيئاتها، وهذا ما يفسر ظاهرة تمدد المواد الصلبة عند تسخينها، فعندما يتم تسخين المواد وتتمدد لا تكبر جزيئاتها، بل تبدأ الجزيئات في الاهتزاز أكثر مما يؤدي إلى تباعدها قليلاً وتمددها، وتسمى حركة جزيئات المواد الصلبة بالحركة البرونية –وتم تسميتها على اسم عالم النبات الاسكتلندي روبرت براون(1827)-، وهي أحد الظواهر الفيزيائية التي توضح للدارسين طريقة حركة جزيئات المواد الصلبة.[4]
تعريف المادة الصلبة
هي المواد الموجودة في الحالة الصلبة من الحالات الثلاث الأساسية للمواد، ويكون لها هيكل صلب مقاوم للقوى الخارجية، ولها شكل ثابت ومحدد.
تُعرف المادة الصلبة على أنها مادة موجودة في الحالة الصلبة، وهي إحدى الحالات الأساسية الثلاث للمادة، وتتميز المواد الصلبة بوجود جزيئات متماسكة ومتلاصقة بشكل وثيق، وتكون طاقاتها الحركية أقل بكثير من تلك الموجودة في السوائل والغازات.
كما أن جميع المواد الصلبة لها هيكل صلب يميل إلى مقاومة أي قوى خارجية يتم تطبيقها عليه، وهي مواد لها شكل ثابت ومحدد -على عكس السوائل والغازات التي تتخذ شكل الحاوية التي توضع فيها-، ولا تتمتع المواد الصلبة بالقدرة على التدفق مثل السوائل والغازات.
هناك اختلاف آخر بين المواد الصلبة وحالات المادة الأخرى؛ وهو أنه يمكن ضغط الغازات عند تطبيق بعض الضغط الخارجي عليها، والمواد السائلة يمكن ضغطها بشكل نسبي، لكن المواد الصلبة غير قابلة للضغط بشكل كلي؛ ويرجع ذلك إلى ربط ذرات المادة الصلبة معًا بطريقة منتظمة تجعلها متماسكة ببعضها البعض بشكل وثيق.
أقسام المواد الصلبة
- متبلورة.
- غير متبلورة.
- وشبه بلورية.
تنقسم المواد الصلبة بشكل عام إلى ثلاث أنواع:
المواد الصلبة المتبلورة: هي مادة صلبة يتم فيها ترتيب الذرات أو الجزيئات المكونة لها في بنية مجهرية عالية الترتيب، ويسمى هذا التركيب المجهري بالشبكة البلورية، وهو يمتد بطريقة موحدة عبر جميع النقاط في المادة الصلبة المتبلورة، وتشمل الأمثلة الشائعة للمواد الصلبة المتبلورة الثلج، وكلوريد الصوديوم (ملح الطعام)، وكلوريد البوتاسيوم، والماس.
المواد الصلبة الغير متبلورة: هي مواد صلبة تفتقر إلى ترتيب محدد في ترتيب الذرات أو الجزيئات المكونة لها في الشكل الثلاثي الأبعاد، ومن المهم ملاحظة أن المواد الصلبة غير المتبلورة تتميز بهيكل داخلي تترابط فيه الكتل الهيكلية المختلفة للمواد الصلبة، كما أن المواد الصلبة غير المتبلورة عادة ما يكون لها قابلية ذوبان أعلى من المواد الصلبة البلورية، وتشمل الأمثلة الشائعة للمواد الصلبة غير المتبلورة الزجاج المعدني، والمواد الهلامية، وبعض البوليمرات.
المواد الصلبة شبه البلورية: وتُظهر تلك المواد طريقة جديدة لترتيب الذرات والجزيئات المتكون منها المادة بطرية شبه دورية، مما يعني أنها مرتبة في أنماط غير متكررة بشكل منتظم، وتظهر تناظرات مختلفة كالتناظرات الخماسية، وتتمثل الأمثلة في السبائك المكونة من الألومنيوم مع أي معدن آخر مثل الحديد الكوبالت أو النيكل.[5]
من خصائص المواد الصلبة:
تتميز المواد الصلبة بعدة خصائصها تساعدنا على التمييز بينها وبين حالات المادة الأخرى، وأبرز تلك الخصائص ما يلي:
- لها شكل محدد.
- لها حجم محدد.
- غير قابلة للإنضغاط.
- تمتلك قوى جزيئية قوية.
- تتميز الجسيمات باهتزازها في مكانها.
- تمتلك طاقة حركية (KE) منخفضة.
- تمتلك كثافة عالية (بالمقارنة مع نفس المادة في الحالة السائلة أو الغازية).
- قد تكون متبلورة أو غير متبلورة.
- تمتلك قوة تجاذب بين جزيئاتها قوية جدًا.
- لا يوجد مسافة كبيرة بين جزيئات المواد الصلبة.[6]
أمثلة على المواد الصلبة
- المعادن الطبيعية.
- السيراميك.
- المواد الصلبة العضوية.
- المواد الحيوية.
يوجد عدد كبير من الأمثلة على المواد الصلبة في حياتنا وفي الأشياء التي نستخدمها بشكل يومي ودوري، وقد تشمل الأمثلة ما يلي:
المعادن الطبيعية: هي المعادن المتكونة من العمليات الجيولوجية، مثل الألماس والأملاح والميكا، والفضة.
السيراميك: هي مادة صلبة تتكون من مركبات غير عضوية مثل الأكاسيد، وهي مادة تميل إلى أن تكون هشة ومقاومة للتآكل بجانب أنها صلبة.
المواد الصلبة العضوية: تشمل تلك المواد البوليمرات والشمع والبلاستيك والخشب وغيرها من المواد العضوية المستخرجة من الكائنات الحية والنباتات، وأغلب تلك المواد تكون عازلة للكهرباء والحرارة وغير موصلة لهما.
المواد الحيوية: هي المواد الطبيعية، والتي تشمل الكولاجين والعظام.[7]
