كيف تكون الجسيمات في الحالة الصلبة للمادة

تكون الجسيمات في الحالة الصلبة للمادة

متقاربة ومتشابكة

.

يمكننا أن نصنف المادة على أنها في الحالة الصلبة إذا تم ترتيب جزيئاتها بشكل متناسق وسلم وتمت تعبئتها بصورة وثيقة، حيث أن المادة السائلة والغازية تكون أقل ترتيباً، وما يفرق بين النوعين الغاز والسائل أن الصلب مستقر نسبيا بعض الشيء، ومن السمات المشتركة بين المواد الصلبة وبعضها البعض أنها تميل إلى اتخاذ الشكل الثابت ذا القوام الصلب [1] .

يرجع السبب في تلك الصلابة إلى مجموعة الجزيئات والذرات، حيث أنهم يكونوا في حالة ضغط كبيرة جدا في المواد الصلبة، بجانب كونهم يتصلون بشكل مُحكم ببعضهم البعض عن طريق الروابط الكيميائية المتواجدة بينهم، ومن الممكن أن تقوم تلك الروابط بإنتاج مجموعة اشكال يا إما غير متبلورة أو ذات أنماط شعرية منتظمة.

كما أن جميع المواد الصلبة في الإلكترونيات تميل إلى الإشارة لمجموعة المكونات والأنظمة، أيضا التي يكون اعتماده التام على المواد المصنفة على أنها أشباه مواصلات وليست مواصلات، ومن الأمثلة عليها الغاليوم والسيليكون بجانب الجرمانيوم أو زرنيخيد، وفي أغلب الحالات يتم دمج كلا من الترانزستورات والثنائيات وهما المعروفين بكونهم أكثر الأجهزة شيوعا وانتشارا والمصنفين على أنهم ينتمون إلى الحالة الصلبة، مع عدد من المقاومات والمكثفات ومجموعة مكونات ثانية لكي يتم إنشاء دوائر كاملة ومتكاملة .

إن المواد يتم تحديد الفئة التي تنتمي إليها بناء على الوضع الخاص بها والتي يمكن أن نراها عليها، فمن المعروف أن وصف الحالة الأساس الخاص به هو مجموعة الصفات الظاهرة له والتي سيكون بإمكاننا الشعور بها بالإضافة إلى إمكانية رؤيتها، مثلا تلك المواد التي تبدو متماسكة وصلبة وتتمكن من الحفاظ على قوامها بشكل دائم تعرف بأنها مادة صلبة،

ويتواجد نوع آخر من المواد وهي تتخذ المظهر الرطب .

حالات المادة الخمسة

كما تتمكن من الحفاظ على ثبات حجمها ولكن ليس بإمكانها أن تحافظ على شكلها وهذا النوع يسمى بالسائل، كما أنه هناك نوع آخر من المواد وهو ليس بصلب وليس بسائل، ويتمتع بالقدرة على تغيير كلا من الحجم الخاص به شكله أيضا وهذا يسمى بالغاز.

وفي المراحل الأولى والتمهيدية تتضمن الكيمياء حالات المادة المعتادة وهو الثلاث الصلبة السائلة والغازية، أما بالنسبة للنصوص الخاصة بالمراحل المتقدمة والمستويات العليا فيتم ضم البلازما إلى أنواع المادة وحالتها لكي تصير هي النوع الرابع، وتتشابه البلازما مع الغاز في الكثير من الاشياء، فمثلا هي تتمكن من تغيير الحجم الخاص بها [2] .

بالإضافة إلى كونها ذات شكل غير ثابت، ولكن الفرق بينهما أنها تتمتع بالقدرة على تغيير الشحنات الكهربائية الخاصة بها. ويجب أن ننتبه إلى أمر هام وهو أن المركب أو العنصر بإمكانه أن يتصرف بمجموعة أشكال مختلفة، وللتوضيح يمكننا أن نذكر الجليد حيث أنه ماء ذا قوام صلب وبارد، أما الماء في حالته العادية فهو رطب، ويتمكن من الحركه، ولكن الماء لم يتم تصنيفه على أنه نوع معتاد من المواد، حيث أنه عندما يقوم بتشكيل أو صنع بلورة لا ينكمش بل يحدث له تمدد وسنتناول خلال السطور القادمة أنواع المواد بشئ من التفصيل.

المواد الصلبة

: من المعروف عن جميع المواد ذات القوام الصلب أنها تمتلك شكل ثابت وحجم محدد، ويرجع السبب في ذلك إلى الجزيئات المُكونة للمادة، حيث أنها تترابط مع بعضها البعض بشكل قوي ووثيق، ونسبة تحركها بطيئة للغاية، وفي أغلب الأوقات تكون جميع المواد التي تم تصنيفها على أنها صلبة متبلورة .

من الأمثلة على

المواد الصلبة المتبلورة

السكر والماء بالإضافة إلى الملح وعدد من المعادن، يتم تشكيل مجموعة المواد الصلبة في أغلب الأحيان عند حدوث عملية تبريد لكلا من الغازات والسوائل، ومن الأمثلة على مجموعة الأسطح التي تتعرض للتبريد وتصبح ذات قوام صلب هو الجليد، وبالنسبة للمواد الصلبة من الأساس فهي الخشب والصخور ومجموعة من المعادن وتتواجد على قوامها في درجة الحرارة المعتادة .

المواد السائلة

: من الثوابت الخاصة بالمواد السائلة أن لها حجم ثابت لا يتغير، ولكن بالنسبة لشكله وهيئته فهي متغيرة حيث أنه يتشكل بشكل الوعاء أو الإناء الذي يحتويه، ومن الأمثلة عن المواد السائلة الزيت بالإضافة إلى المياه، من المحتمل حدوثه أن يسيل الغاز عند برودة مثلما يحدث في بخار الماء، ووقت حدث هذا الأمر هو في حالة أن يحدث تبطئ لحركة الجزيئات المتواجدة داخل الغاز بجانب فقدان مقدار الطاقة .

ربما يحصل سيلان مواد صلبة عند تعريضها للتسخين، حيث أن الحمم المنصهرة أشهر مثال على مجموعة الصخور ذات القوام الصلب ثم تعرضت لظروف التسخين في درجات حرارة مرتفعة جدا وشديدة .

الغازات

: المواد التي يتم تصنيفها على أنها غازات غير مقيدة بأي حجم ولا الشكل ايضاً، وهذا يعني أنها لا تمتلك حجم أو هيئة محددة، وسيكون بإمكاننا أن نرى مجموعة من الغازات، وليس ذلك فقط بل أيضا سيكون بإمكاننا ان نشعر بها .

لكن البعض الآخر يكون غير ملموس للإنسان،

ومن الأمثلة على الغازات الهيليوم والهواء الجوي والأكسجين والهيليوم، كما أن الغلاف الجوي الذي يحيط بالكرة الارضية يتكون من مجموعة غازات ومنها ألأكسجين بجانب النيتروجين وغاز ثاني أكسيد الكربون .

البلازما

: من خصائص البلازما أنها لا تمتلك حجم أو شكل ثابت ومحدد، وفي أغلب الأوقات التي يتم التمكن من رؤيتها فيها تكون في الغازات المتأينة، ولكن هناك أوجه اختلاف بينها وبين الغازات، حيث أنها تتمتع بمجموعة خواص فريدة ومختلفة، فمثلا مجموعة الشحنات الكهربائية ذات الحالة الحرة غير أنها غير مرتبطة بأي من الذرات أو الأيونات لها دور في جعل البلازما جيدة التوصيل للكهرباء، ويمكن أن تشكل البلازما وذلك يتم من خلال تسخين الغاز على درجات مرتفعة بالإضافة إلى تأينه، ومن اشهر الامثلة على البلازما هي علامات النيون بجانب النجوم والبرق وايضا أضواء الفلورسنت .

كما جهد العلماء لم يتوقف بعد حيث أنه مازالوا يكتشفون مجموعة حالات فريدة وجديدة للمواد بجانب الحالات الأساسية والرئيسية الأربعة الموجودة بالفعل، ومن الأمثلة على الحالات الثانية السوائل الفائقة ومكثفات بوز-آينشتاين بالإضافة إلى مكثفات الفرمونية وحالة القاعة الكمومية وجزيئات ريدبيرج والمادة الضوئية والقطرة .

خصائص المادة الصلبة

لكل مادة مجموعة خصائص خاصة بها تميزها عن المادة الأخري، ويجب أن نكون على علم بهم لكي نستطيع التعرف على نوع المادة، ولذلك سندرج اليكم الخواص خلال الفقرات التالية [3] :-

خصائص المواد الصلبة:

• غير قابلة للضغط .
• تتمتع بحجم ثابت ودائم .
• حجمها لا يتغير أي ثابت .
• تتمتع بقدر عالي ومرتفع من الكثافة .
• المسافات البينية المتواجدة بين الجسيمات ضئيلة للدرجة التي يمكن إلا نذكرها فيها .
• قوى التجاذب التي تتواجد بين الجسيمات والجزيئات وبعضها البعض قوية للغاية .