مادة ليس لها شكل ثابت محدد ولا حجم ثابت فما هي ؟

مادة ليس لها شكل ثابت محدد ولا حجم ثابت هي

الغاز .

ليس له شكل ثابت وحجم ثابت ، يأخذ شكل الحاوية ويشغل الحجم الكامل للحاوية.

والغاز هو أحد الحالات الأساسية لأي مادة في العالم بالإضافة إلى الحالة صلبة وسائلة ، وتختلف الحالة الغازية عن الحالة الصلبة ، وفي حين أن المواد الصلبة لها شكل محدد وحجم محدد ، فإن الغاز ليس له أي منهما ، كما أنها تختلف كثيرًا عن الحالة السائلة ، لأن المواد السائلة لها حجم محدد ولكنها ليس لها شكل محدد.

خصائص الغاز

الخاصية الأساسية  للغازات أنها مادة ليس لها شكل ثابت محدد ولا حجم ثابت


ويرجع ذلك الى افتقار جزيئات الغاز إلى القوى الملتصقة التي تجعل الجزيئات الصلبة والسائلة تلتصق ببعضها البعض ، كما تتحرك جزيئات الغاز بشكل مستمر بسرعات عالية ، وهذه الخاصية الفيزيائية تجعل الغاز مرنًا للغاية.

بسبب هذه الخاصية يمكن أن يحدث اختلاف في المسافة بين جزيئين أو أكثر من جزيئات الغاز ، هذا أيضا ينطبق بشكل جزئي على الحالات السائلة ، مثلاً يمكن للجسيمات التي توجد في المادة السائلة مثل الزئبق السائل أو الماء السائل أن تتحرك فقط لأن القوى الملتصقة في هذه الحالة ليست قوية كما هي في الحالة الصلبة ، وبالتالي فإن كثافته المنخفضة تمنح الغاز القدرة على التمدد والانكماش في الحجم ، ومن أشهر الأمثلة على ذلك هو نفخ البالون ، ولكن مع ذلك في حالة وضع أي مادة غازية في حاوية صلبة مثل صندوق حديدي أو علبة ألمنيوم ، فإن جزيئات الغاز تقترب مع كمية الغاز الموضوعة في هذه الحاوية ، وبالتالي كلما زاد الغاز الذي تدخله فيه ، قلت المساحة بين جسيمين.

ومن المثير للاهتمام أن إطلاق الغاز من الحاوية الصلبة لا يؤثر على الحجم ، على عكس المواد الصلبة والسوائل ، ستنتشر الجسيمات المتبقية داخل الحاوية للحفاظ على الحجم.

وسوف تملأ الغازات أي حاوية مغلقة تمامًا يتم تحديد خصائصها بحجم الحاوية بدلاً من شكلها وخصائصه هي:

• 
  المسافات بين الجزيئات كبيرة في هذه الحالة من المادة.
  
• 
  القوى الجزيئية الموجودة بينهما غير ذات أهمية.
  
• 
  نتيجة لذلك ، فإن الحركات الترجمية ، والدوارة ، والاهتزازية بارزة في الغازات.
  
• 
  كما أنها شديدة الانضغاط ولها تمدد حراري مرتفع.
  

أنواع الغازات

هناك العديد من أنواع الغازات ذات الخصائص المختلفة قليلاً ، وفي الغالب تُستخدم كلمة غاز عند الإشارة إلى الغازات الأولية والغازات النقية والمختلطة والغازات السامة:

• 
  الغازات الأولية
  

توجد بقية العناصر في الجدول الدوري كسوائل أو مواد صلبة عند درجة حرارة وضغط قياسيين (STP) ، أو عند 0 درجة مئوية و 100 كيلو باسكال ، وتسمى العناصر الموجودة كغازات في STP وكجزيئات متجانسة ثنائية الذرة بالغازات الأولية ، هذه العناصر لها روابط ذراتها في أزواج لتشكيل جزيئات ثنائية الذرة. تشمل الغازات الأولية ما يلي:

• 
  الهيدروجين
  
• 
  نيتروجين
  
• 
  الأكسجين الفلور
  
• 
  الكلور
  

كما تتواجد عناصر أخرى كغازات في STP ولكنها غازات نبيلة أحادية الذرة ، ويتكون هذا الغاز الأحادي بالكامل من نوع واحد من الذرات ، وليس مرتبطًا داخل أي جزيئات ، ويختلف  هذا مع الغازات ثنائية الذرة ، التي ترتبط ذراتها في أزواج ، وتشمل الغازات النبيلة أحادية الذرة العناصر التالية:

• 
  الهيليوم
  
• 
  نيون
  
• 
  الأرجون
  
• 
  كريبتون
  
• 
  زينون
  
• 
  الرادون
  

الغازات النقية والمختلطة

تأتي الغازات بأشكال كثيرة بعض منها على هيئة غازات نقية ، والبعض الآخر غازات عنصرية ، وبعضها غازات مختلطة ، ونظرًا لأن الغازات تتكون من جزيئات سريعة الحركة ، فإنها غالبًا ما توجد مع غازات أخرى في خليط.

واشهر مثال على أحد الغازات المختلطة هو


الهواء


، وبالإضافة الى الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي للأرض والهواء فأنه يحتوي ايضاً على 78٪ نيتروجين و 21٪ أكسجين وكميات قليلة من الأرجون (Ar) وثاني أكسيد الكربون ونيون وميثان وهيليوم (He) ، كريبتون  وهيدروجين وزينون وبعض الغازات الأخرى ولكن بكميات صغيرة.

تشمل الأمثلة الأخرى للغازات المختلطة إلى جانب الهواء ما يلي:

• 
  الدخان
  
• 
  الضباب الدخاني
  
• 
  أبخرة الطبخ
  

هذه الغازات عبارة عن خليط من أكثر من مادة ولكنها على هيئة غاز ، وهذا يعني  أن كل مادة عبارة عن محلول من الغازات ، وكما يمكن أن تتكون الغازات من مركبات أو جزيئات مثلاً ثاني أكسيد الكربون مركب يتكون من ذرة كربون واحدة وذرتين من الأكسجين مثل CO_2 ، ومن أشهر الأمثلة الأخرى ما يلي:

• 
  الأسيتيلين
  
• 
  بوتان
  
• 
  الهكسان
  
• 
  ثنائي ميثيل الاثير
  

الغازات السامة

تشتمل بعض الغازات الأخرى على العديد من الغازات المركبة ، كما أن بعض الغازات الأولية شديدة السمية ، من الخطير استنشاق هذه الغازات ويمكن أن تسبب إصابة خطيرة أو وفاة لأولئك المعرضين لهذه الغازات ، ومن أشهر الأمثلة على هذا النوع من الغازات:

• 
  الأمونيا
  
• 
  الزرنيخ
  
• 
  البروم
  
• 
  كلوريد البروم
  
• 
  بروميد الهيدروجينذ[1]
  

حالات المادة الأخرى وخصائصها

يوجد

ثلاث حالات للمادة

وهما الصلبة والسائلة والغازية وفيما يلي توضيح لكل من الحالة الصلبة والسائلة:

المواد الصلبة

واحدة من الحالات الأساسية الثلاث للمادة صلبة ، لأن طاقة الذرات تنخفض لأنها تأخذ بنية ثلاثية الأبعاد منظمة إلى حد ما.

المواد الصلبة لها خصائص تميزها عن السوائل والغازات ، يمكن لجميع المواد الصلبة مثلاً أن تتحمل القوى المطبقة بشكل عمودي أو موازي لسطح مثل الأحمال العادية أو الأحمال القصية ، ويتم تحديد هذه الخصائص من خلال خصائص الذرات التي تتكون منها المادة الصلبة ، وكيفية ترتيب تلك الذرات ، والقوى الموجودة بينها وفيما يلي بعض خصائصها:

• 
  تتميز بصلابة والقوى.
  
• 
  بسبب القوى القوية بين الجزيئات ، فإن جزيئات المواد الصلبة معبأة بإحكام وتتأرجح فقط حول مواضعها المتوسطة.
  
• 
  المواد الصلبة هي حالات مادة لها شكل وحجم محددان بالإضافة إلى بنية صلبة.
  
• 
  المواد الصلبة لديها أقل انضغاطية وتمدد حراري من أي مادة.
  

السوائل

إن أكثر الخصائص الفيزيائية المرئية للسائل هي الاحتفاظ بالحجم والتشكيل مع شكل الحاوية الخاص ، وعندما يتم سكب مادة سائلة في وعاء ، فإنها تأخذ شكل الوعاء وتبقى بالداخل طالما كانت المادة سائلة ، أيضاً عندما يُسكب السائل من وعاء إلى آخر ، فإنه يحتفظ بحجمه ولكن ليس بشكله طالما لا يوجد تبخر أو تغير في درجة الحرارة ، ومن خصائصه:

• 
  بسبب القوى الضعيفة بين الجزيئات ، فإن الجزيئات في السائل تكون معبأة بإحكام.
  
• 
  تحتوي الجزيئات السائلة على مساحة كبيرة بينها ، مما يسمح لها بالتدفق بسهولة.
  
• 
  السوائل لها حجم ثابت ويمكن أن تأخذ شكل وعاء بسهولة.
  
• 
  يحدث تحويل المواد الصلبة إلى سوائل عندما ترتفع درجة حرارة المواد الصلبة إلى النقطة التي تبدأ فيها المواد الصلبة في الذوبان.[2]