كيف تتغير المادة؟
الدرس الثاني
كيف تتغير المادة؟
أنظر وأتساءل
تظهر هذه السيارة مختلفة عما كانت عليه وهي جديدة، حيث كان لها دهان مصقول ناعم. فما الذي غير خصائصها؟
استكشف
نشاط استقصائي
هل تستطيع تغيير خصائص المادة الصلبة؟
أتوقع
هل تحتفظ قطعة الصلصال بخصائصها الأصلية إذا تغير شكلها؟ ماذا يحدث لكتلتها وحجمها؟ أكتب توقعاتي.
أختبر توقعاتي
- أقيس. أزن قطعة الصلصال لكي أعين كتلتها، ثم أعين حجمها بالمخبار المدرج والماء. ثم أسجل البيانات في جدول كالمبين أدناه.
- أغير في شكل قطعة الصلصال؛ أجعلها مسطحة مرة، وأقطعها قطعًا صغيرة، وأغير ذلك من الأشكال مرات أخرى.
- أقيس كلًا من كتلة وحجم قطعة الصلصال بعد تغير شكلها باستخدام الميزان والمخبار المدرج.
- أصنع أشكالًا أخرى من قطعة الصلصال، مكررًا الخطوة ٣ في كل مرة.
أستخلص النتائج
- أفسر البيانات. هل تغيرت كتلة قطعة الصلصال بعد أن تغير شكلها؟ وهل تغير حجمها؟
- أستنتج. ماذا أستنتج ـ مما سبق ـ عن تغير صفات المادة الصلبة؟
أستكشف أكثر
هل يتغير حجم قطعة الصلصال أو كتلتها لو تركتها تجف؟ ماذا أتوقع؟ أتحقق من ذلك عمليًا.
أحتاج إلى:
صلصال
ميزان ذي كفتين
مخبار مدرج
ماء
سكين بلاستيكية
الملاحظات
تغير الشكل
الكتلة قبل التغيير
الكتلة بعد التغيير
الحجم قبل التغيير
الحجم بعد التغيير
الشكل ١
الشكل ٢
الشكل ٣
الشكل ٤
أقرأ وأتعلم
ما التغيرات الفيزيائية؟
عندما أشكل قطعة الصلصال أو أجزئها فإننا نحدث فيها تغيرًا فيزيائيًا؛ لأنها تبقى كما هي، على الرغم من اتخاذها أشكالًا عدة. وفي هذه الحالة لا يتغير حجمها أو كتلتها. فالتغير الفيزيائي لا ينتج عنه مواد جديدة، ويبقي على المادة الأصلية.
عند ثني ورقة أو تقطيعها فإن تغيرًا فيزيائيًا يحدث للورقة. ومن التغيرات الفيزيائية أيضًا سحق المادة ومطها وليها.
بعد حدوث التغير الفيزيائي للمادة قد تتغير بعض خصائصها الفيزيائية؛ مثل الحالة، أو الحجم، أو الشكل، أو الملمس، لكن المادة نفسها تحافظ على نوعها دون أن تتغير، ومثال ذلك أن مكعب الجليد هو ماء في الحالة الصلبة، وإذا تم تسخينه فإنه ينصهر ويتحول إلى ماء سائل، وإذا استمر التسخين يتحول الماء السائل إلى بخار ماء، أي ماء في الحالة الغازية.
في الحالات السابقة، لا تتغير مادة الماء، ولكن حالته تتغير. ولأنه لم ينتج عن تغير حالة المادة أي مواد جديدة فإن تغير حالة المادة يعد تغيرًا فيزيائيًا أيضًا.
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف يمكن تغيير المادة؟
المفردات
التغير الفيزيائي
تغير حالة المادة
التبخر
التسخين
التبريد
الصدأ
التغير الكيميائي
مهارة القراءة
التتابع
الأول
التالي
الأخير
صناعة الملابس من الصوف تعد تغيرًا فيزيائيًا للصوف.
ثني الورقة وتشكيلها بأشكال مختلفة تغير فيزيائي.
يدل تصاعد بخار الماء على تغير في حالة المادة.
التغيرات الفيزيائية من حولنا
تحدث التغيرات الفيزيائية حولنا في كل الأوقات. فعلى سبيل المثال يتكون رصيف المدرسة من مادة الإسمنت الصلبة، ولكن بمرور الوقت تتشقق، وتنفصل قطع صغيرة تحملها الرياح والأمطار وتنقلها بعيدًا. إلا أن ذلك لا يغير مادة الإسمنت نفسها، ولكنه يغير شكلها وتماسكها؛ لذا فإن ما طرأ عليها هو تغير فيزيائي.
تسمح تغيرات الماء الفيزيائية للأسماك ولغيرها من المخلوقات الحية التي تعيش في الماء بالبقاء في الماء خلال فصل الشتاء البارد؛ حيث يتجمد سطح الماء في بعض المناطق، فيحفظ الجليد الماء تحته سائلًا.
كيف يحدث ذلك؟ يختلف الماء عن غيره من المواد في كونه يتمدد عند تجمده، فتكون كثافة الجليد أقل من كثافة الماء السائل، مما يسمح للجليد بالطفو فوق الماء، مشكلًا طبقة عازلة تمنع انخفاض درجة حرارة الماء تحته بتأثير برودة الجو.
دلائل حدوث التغيرات الفيزيائية
قد لا تكون التغيرات الفيزيائية جميعها ظاهرة لنا، ولكن كيف يمكن أن نستدل على حدوثها؟ يستدل على حدوث التغيرات الفيزيائية من ملاحظة التغير في حجم المادة، أو شكلها، أو ملمسها، أو حالتها.
الماء الجاري يفتت أقسى الصخور.
أختبر نفسي
التتابع. ماذا يحدث عندما يتحول الجليد إلى ماء سائل؟
التفكير الناقد. أصف تغيرات فيزيائية أخرى أراها في حياتي اليومية، ثم أفسرها.
كيف تتغير حالة المادة؟
درست من قبل أن المادة توجد في حالات ثلاث: الصلبة، والسائلة، والغازية. فالثلج الذي أكتبه في الحالة الصلبة، والماء الذي أشربه في الحالة السائلة، والهواء الذي أتنفسه في الحالة الغازية.
ولقد اقتضت حكمة الخالق سبحانه وتعالى وجود بعض المواد في أكثر من حالة في الطبيعة. فالماء يوجد في الطبيعة في الحالات الثلاث، ويمكن بسهولة تحويله من حالة إلى أخرى. وتغير حالة المادة هو تغير فيزيائي، وفيه تتغير حالة المادة إلى حالة أخرى.
قد يطرأ تغير على حجم المادة عند تحويلها من حالة إلى أخرى، أما كتلتها فلا تتغير.
التسخين
عند تسخين المادة الصلبة تكتسب دقائق المادة الطاقة الحرارية فتتحرك أسرع. فإذا اكتسبت المادة طاقة كافية فإنها تتحول إلى الحالة السائلة، ويسمى التغير في هذه الحالة انصهارًا. وعند تسخين السائل واستمرار التسخين، فإن السائل يغلي وتصبح جميع أجزائه في الحالة الغازية. فالغليان هو تحول السائل إلى الحالة الغازية، ولكن الغليان ليس الطريقة الوحيدة لتحول السائل إلى غاز.
الندى قطرات ماء ناتجة عن التغير من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
كيف تتغير حالة الماء؟
عند تسخين الجليد تتحرك دقائقه بسرعة أكبر، فينصهر الجليد ويصير ماءً سائلًا.
عند استمرار التسخين تزداد حركة دقائق المادة، ويتحول جزء من السائل إلى غاز.
نشاط
الحرارة والتبخر
- أضع كميتين متساويتين من الماء في طبقين متشابهين.
- أتوقع. أضع أحد الطبقين تحت مصباح كهربائي أو تحت أشعة الشمس المباشرة، والآخر في الظل لمدة نفسها. أي الطبقين يتبخر منه الماء أولًا؟
- أستنتج. أي الطبقين تبخر منه الماء أولًا؟ ولماذا؟
التبخر
جميع السوائل يمكن أن تتغير حالتها إلى الحالة الغازية في أي وقت بعملية التبخر.
التبخر تحول بطيء للمادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، دون أن تغلي، مثل تبخر مياه الأنهار والبحار والمحيطات عند تعرضها لأشعة الشمس.
التبريد
عندما تفقد المادة طاقتها تتباطأ حركة الدقائق المكونة لها، وتسمى هذه العملية التبريد. عند تبريد دقائق المادة الغازية يتقارب بعضها من بعض، ويحدث التكثف، أي تتحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
وإذا تم تبريد السائل بدرجة كافية ازداد تقارب دقائقه بعضها من بعض، ويتجمد السائل؛ أي يتحول إلى الحالة الصلبة.
بخار الماء غاز، تتحرك دقائق المادة بسرعة كبيرة جدًا في الحالة الغازية.
أقرأ الشكل
ماذا يحدث عند تسخين كل من الجليد والماء السائل؟
إرشاد: أقارن بين حركة دقائق المادة في الحالات الثلاث.
أختبر نفسي
التتابع. ماذا يحدث للماء عندما يتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، ومن الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة؟
التفكير الناقد. تلتصق قطرات الماء الصغيرة على الطرق بسرعة في أيام الصيف. فما الذي يحدث للماء؟
ما المقصود بالتغيرات الكيميائية؟
إذا تركت دراجتي خارج البيت مدة طويلة فإنها تصدأ. الصدأ مادة صلبة ذات لون بني داكن تنتج عن تعرض الحديد للأكسجين الموجود في الهواء.
إن تكون صدأ الحديد تغير كيميائي. يبدأ هذا التغير بمادة ذات خصائص معينة، وينتهي بمادة أخرى تختلف في خصائصها كليًا عن المادة الأصلية. فصدأ الحديد يختلف كليًا عن الحديد والأكسجين. والتغير الكيميائي يعرف عادة باسم التفاعل الكيميائي.
ويصاحب التغيرات الكيميائية «التفاعلات الكيميائية» امتصاص للطاقة، أو إنتاج لها في صورة حرارة أو ضوء أو كهرباء أو صوت.
أمثلة على التغيرات الكيميائية
عند طبخ الطعام تتغير خصائص المواد المطبوخة، ومنها اللون والطعم. فالطبخ يحدث تغيرًا كيميائيًا في المواد المستعملة في إنتاج الطعام.
كما تنطلق الغازات أحيانًا من التغيرات الكيميائية؛ إذ ينطلق غاز ثاني أكسيد الكربون مثلًا عند إضافة كمية من الخل إلى مسحوق الخبز.
ولعلنا شاهدنا قطعًا من الحلي الفضية، وقد فقدت بريقها واكتست بطبقة سوداء. إن ما حدث هو تغير كيميائي نتيجة تفاعل الفضة مع الأكسجين الموجود في الهواء.
الاحتراق تغير كيميائي يصاحبه إنتاج طاقة.
الطعام يكون ألذ بعد تركيب المواد تغيرًا كيميائيًا.
تكون فقاعات من الغاز من دلائل حدوث تغير كيميائي.
الصدأ المتكون على سلة نتج عن تغير كيميائي.
ينتج عن الألعاب النارية طاقة كبيرة تضيء السماء.
دلائل حدوث التغير الكيميائي
إذا دققنا النظر جيدًا فسنجد أن دلائل حدوث التغير الكيميائي كثيرة. من هذه الدلائل تغير اللون من خلال تغير اللون قد نستدل أحيانًا على حدوث تغير كيميائي. فصدأ الحديد وفقدان الفضة بريقها مثالان جيدان على تغير اللون.
ومن الدلائل الأخرى على حدوث التغير الكيميائي مشاهدة فقاعات من الغاز أو انبعاث رائحة، أو سماع صوت فوران، مثل الصوت الذي نسمعه عندما نضع أحد الأقراص الفوارة في الماء.
تغير درجة حرارة المواد دليل على حدوث تغير كيميائي؛ فبعض المواد قد تسخن نتيجة التغير الكيميائي، وبعضها الآخر قد يبرد. ومن دلائل حدوث التغير الكيميائي أيضًا انبعاث الضوء؛ فالاحتراق مثلًا تغير كيميائي يصاحبه انبعاث الحرارة والضوء.
نشاط
التغير الكيميائي
- أخلط برادة الحديد والكبريت. للحديد لمعان فضي، وهو ينجذب إلى المغناطيس، والكبريت مسحوق أصفر.
- يتم تسخين القضيب إلى درجة حرارة عالية.
- عند مزج المادتين باستخدام القضيب الساخن يحدث تغير كيميائي للمادتين، وينبعث ضوء وحرارة.
- المادة الناتجة هي كبريتيد الحديد؛ لونها أسود، ولا تنجذب إلى المغناطيس.
أقرأ الشكل
عند تسخين الحديد والكبريت معًا تنتج مادة تسمى كبريتيد الحديد. كيف تختلف مادة كبريتيد الحديد عن مادتي الحديد والكبريت؟
إرشاد: أقارن بين الصورتين «١، ٤» والشروح المرافقة لهما.
أختبر نفسي
التتابع. أوضح كيف تتشكل المادة التي تفقد الفضة بريقها.
التفكير الناقد. يتحول لون الأواني النحاسية مع مرور الوقت إلى اللون الأخضر. هل هذا تغير كيميائي؟ أوضح ذلك.
حقيقة
الهواء والأكسجين ليسا المادة نفسها.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.