خواص المادة

2-1

خواص المادة

Properties of Matter

الفكرة الرئيسية

توجد معظم المواد المألوفة في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية، ولها خواص فيزيائية وكيميائية مختلفة.

الربط مع الحياة

إذا ترك كأس ماء فيه جليد يطفو على السطح فترة كافية في درجة حرارة الغرفة فسوف ينصهر الجليد. هل يتغير تركيب الماء عندما يتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة؟

الأهداف

• تعين خواص المواد.
• تفرق بين الحالات الفيزيائية للمادة.
• تميز بين الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد.

مراجعة المفردات

الكثافة: نسبة كتلة الجسم إلى حجمه.

المفردات الجديدة

حالات المادة
البلازما
المادة الصلبة
السائل
الغاز
البخار
الخاصية الفيزيائية
الخاصية غير المميزة
الخاصية المميزة
الخاصية الكيميائية

---

المواد الكيميائية النقية

Substances

عرفت أن المادة هي كل ما له كتلة ويشغل حيزًا، وأن كل شيء من حولنا مادة، فملح الطعام النقي مثلًا نوع من المواد المألوفة لديك، وهو ذو تركيب مميز وثابت؛ حيث يتكون دائمًا من كلوريد الصوديوم بنسبة 100%، ولا يتغير تركيبه من عينة إلى أخرى.

فالملح الذي يستخرج من البحر أو من المنجم له دائمًا نفس التركيب والخواص. وقد اكتشف الملح بكميات كبيرة في مدينة القصب في المملكة العربية السعودية، ويستخرج بحفر برك كبيرة يضخ داخلها الماء بمحركات كهربائية، ثم يترك فترة من الزمن، وعندما يتبخر الماء يترسب الملح على وجه البركة مشكلًا طبقة سميكة من الملح الأبيض، انظر الشكل 2-1.

درست في الفصل الأول أن المادة ذات التركيب المنتظم والثابت تسمى مادة كيميائية نقية كملح الطعام. ومن المواد الكيميائية النقية أيضًا الماء النقي، وهو مكون من هيدروجين وأكسجين. أما ماء الشرب وماء البحر فليسا نقيين؛ لأنه إذا أخذنا عينات من أماكن مختلفة فسوف نجدها تحتوي على كميات مختلفة من المعادن والمواد الذائبة الأخرى. المواد الكيميائية النقية مهمة، ولهذا فإن جزءًا كبيرًا من هذا الكتاب سوف يركز على تراكيب المواد، وكيف يتفاعل بعضها مع بعض.

الشكل 2-1

ملح الطعام التركيب نفسه سواء استخرج من البحر أم من منجم.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_2-1_ملح_الطعام_من_مصادر_مختلفة.png

---

#

الشكل 2-2

للمادة الصلبة شكل محدد، ولا تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه؛ لأن جسيمات المادة الصلبة مرصوصة بإحكام.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_2-2_المادة_الصلبة_لها_شكل_محدد.png

---

حالات المادة

States of Matter

تخيل أنك تجلس على مقعد، تتنفس بسرعة، وتشرب الماء بعد لعب مباراة كرة قدم. إنك في هذه الحالة تتعامل مع ثلاثة أشكال من المادة: المقعد الصلب، والماء السائل، والهواء الذي تتنفسه وهو غاز.

وفي الحقيقة، يمكن تصنيف جميع المواد الموجودة في الطبيعة على الأرض ضمن واحدة من هذه الحالات الثلاث التي تسمى حالات المادة. ويمكن تمييز كل حالة منها من خلال الطريقة التي تملأ بها الوعاء الذي توضع فيه.

وقد ميز العلماء حالة أخرى للمادة تسمى البلازما، وهي حالة مميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو الجزيء. وقد يبدو أنها غير شائعة، رغم أن معظم المواد في الكون في حالة البلازما؛ فمعظم مكونات النجوم بلازما في درجات حرارة عالية، كما أنها توجد في لوحات إعلانات النيون وفي المصابيح الكهربائية وشاشات التلفاز.

ماذا قرأت؟

سمّ حالات المادة.

المواد الصلبة

المادة الصلبة حالة من حالات المادة، لها شكل وحجم محددان. فالخشب والحديد والورق والسكر جميعها أمثلة على المواد الصلبة. وجسيمات المادة الصلبة متراصة بإحكام، وعند تسخينها تتمدد قليلًا. ولأن شكلها ثابت فإنها لا تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه، فإذا وضعت حجرًا في وعاء فإنه لن يأخذ شكل الوعاء، كما هو مبين في الشكل 2-2.

إن التراص المحكم لجسيمات المواد الصلبة يجعلها غير قابلة للانضغاط، بمعنى أنه لا يمكن ضغطها إلى حجم أصغر. ومن الجدير بالذكر أن المادة الصلبة لا تحدد بمدى تماسكها أو قساوتها؛ فالأسمنت قاس والشمع لين، وكلاهما مادة صلبة.

السوائل

السائل حالة من حالات المادة، له صفة الجريان، حجمه ثابت، ولكنه يأخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه. ومن السوائل: الماء والدم والزئبق.

الجسيمات في السائل ليست ثابتة في مكانها، وهي أقل تراصًا من جسيمات المادة الصلبة، مما يجعلها قادرة على الحركة وتجاوز بعضها بعضًا. هذه الخاصية تسمح للسائل بالجريان ليأخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه، كما هو مبين في الشكل 2-3، رغم أنه قد لا يملأ الوعاء كله.

حجم السائل ثابت بغض النظر عن حجم الوعاء الذي يحتويه. ونتيجة للطريقة التي ترتبط بها جسيمات السائل فإنه غير قابل للانضغاط، ولكنه كالمواد الصلبة قابل للتمدد بالتسخين.

الشكل 2-3

السائل يأخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه، وجسيماته ليست ثابتة في أماكنها.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_2-3_السائل_يأخذ_شكل_الوعاء.png

ماذا قرأت؟

قارن خواص السوائل والمواد الصلبة من حيث ترتيب جسيماتها.

---

#

الشكل 2-4

تأخذ الغازات شكل وحجم الأوعية التي توجد فيها. وجسيمات الغاز بعضها بعيدة جدًا عن بعضها البعض.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_2-4_الغازات_تأخذ_شكل_وحجم_الأوعية.png

---

الغازات

الغاز حالة من حالات المادة، يأخذ شكل الإناء الذي يملؤه، كما هو مبين في الشكل 2-4. جسيمات الغاز متباعدة جدًا بعضها عن بعض بالمقارنة بجسيمات المواد الصلبة والسائلة. لذا فإن الغازات تنضغط بسهولة.

ربما تكون كلمة بخار مألوفة لديك، لكن البخار والغاز، رغم التشابه بينهما، لا يعنيان الشيء نفسه. فكلمة غاز تشير إلى مادة توجد في الحالة الغازية في درجات الحرارة العادية. أما كلمة بخار فتشير إلى الحالة الغازية لمادة توجد بشكل صلب أو سائل في درجات الحرارة العادية. فبخار الماء يسمى بخارًا لأن الماء يوجد بشكل سائل في درجات الحرارة العادية.

ماذا قرأت؟

فرق بين الغاز والبخار.

---

خبر علمي

فاز العالم السعودي البروفسور عمر ياغي بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2025، تقديرًا لاكتشافه الهياكل المعدنية العضوية التي أحدثت نقلة في تخزين الغازات مثل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.

اسم الصورة المرتبطة:
خبر_نوبل_تخزين_الغازات_في_الهياكل_المعدنية_العضوية.png

---

مختبر حل المشكلات

السبب والنتيجة

كيف يخرج الغاز المضغوط؟

وجود أسطوانات الغاز أمر مألوف في مختبر الكيمياء. فمثلًا، يوضع غاز النيتروجين فوق بعض التفاعلات ليمنع تأثير غازات الجو في التجربة. في ضوء معرفتك بالغازات، كيف يمكنك ضبط خروج النيتروجين المضغوط؟

التحليل

جسيمات الغاز متباعدة، وهي تملأ عادة الأوعية التي توجد فيها حتى لو كانت غرفة المختبر. تأتي أسطوانات الغاز من المزود مغلقة لمنع تسرب الغاز منها. وفي المختبر يقوم الكيميائي أو فني المختبر بتثبيت منظم الغاز على فوهة الأسطوانة.

التفكير الناقد

• فسر لماذا يجب ضبط خروج الغاز المضغوط من الأسطوانة؟
• توقع ماذا يحدث إذا فتح صمام أسطوانة الغاز بشكل كامل فجأة، أو ثقبت الأسطوانة؟

اسم الصورة المرتبطة:
مختبر_حل_المشكلات_خروج_الغاز_المضغوط.png

---

الصفحة 47

الجدول 2-1

الخواص الفيزيائية لبعض المواد المألوفة

| المادة | اللون | الحالة عند 25°C | درجة الانصهار °C | درجة الغليان °C | الكثافة g/cm³ |
| --------------- | ---------- | --------------- | ---------------: | --------------: | ------------: |
| الأكسجين | عديم اللون | غاز | -218 | -183 | 0.0014 |
| الزئبق | فضي | سائل | -39 | 357 | 13.5 |
| الماء | عديم اللون | سائل | صفر | 100 | 1.00 |
| السكر | أبيض | صلب | 185 | يتحلل | 1.59 |
| كلوريد الصوديوم | أبيض | صلب | 801 | 1413 | 2.17 |

اسم الصورة المرتبطة:
الجدول_2-1_الخواص_الفيزيائية_لبعض_المواد_المألوفة.png

---

تجربة عملية

كثافة الخشب
ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين.

اسم الصورة المرتبطة:
تجربة_عملية_كثافة_الخشب.png

---

الخواص الفيزيائية للمادة

Physical Properties of Matter

ربما تكون معتادًا على تعرف المواد من خلال خواصها - فيزيائها وسلوكها. يمكنك مثلًا أن تحدد قلم الرصاص من شكله ولونه ووزنه. وهذه المميزات كلها خواص فيزيائية لقلم الرصاص.

الخاصية الفيزيائية خاصية يمكن ملاحظتها أو قياسها دون التغير في تركيب العينة. والخواص الفيزيائية تصف المواد النقية، لأنها ذات تركيب منتظم وثابت، وخواصها ثابتة. وتعد الكثافة واللون والرائحة والقساوة ودرجة الانصهار ودرجة الغليان من الخواص الفيزيائية المألوفة التي يقوم العلماء بتسجيلها لاستعمالها في تعرف المواد. ويتضمن الجدول 2-1 قائمة بعض المواد المألوفة وخواصها الفيزيائية.

ماذا قرأت؟

عرف الخاصية الفيزيائية، وأعط أمثلة عليها.

---

الخواص المميزة والخواص غير المميزة

يمكن تصنيف الخواص الفيزيائية إلى نوعين:

الخواص غير المميزة: وهي التي تعتمد على كمية المادة الموجودة، ومنها الكتلة والطول والحجم.

الخواص المميزة: وهي التي لا تعتمد على كمية المادة الموجودة، ومنها الكثافة ودرجة الانصهار ودرجة الغليان. فكثافة مادة ما عند درجة حرارة وضغط ثابتين هي نفسها مهما كانت كمية المادة الموجودة.

يمكن معرفة المادة في كثير من الأحيان بالاعتماد على خواصها المميزة. وفي بعض الحالات قد تكفي خاصية مميزة واحدة لتحديد المادة. فمعظم التوابل المبينة في الشكل 2-5 مثلًا يمكن تعرفها من رائحتها.

الشكل 2-5

كثير من التوابل يمكن تعرفها من رائحتها، وهي خاصية مميزة.

استنتج: سم خاصية غير مميزة لأحد التوابل المبينة في الشكل.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_2-5_التوابل_يمكن_تعرفها_من_رائحتها.png

---

الكيمياء في واقع الحياة

الخواص الفيزيائية

المعادن يستعمل العلماء الخواص الفيزيائية للمواد، ومنها اللون والقساوة، لتحديد نوع المعدن. فمعدن المالاكيت مثلًا أخضر دائمًا ولين نسبيًا. وقد استعمل سابقًا صبغة، ويستعمل الآن في صناعة المجوهرات.

اسم الصورة المرتبطة:
الكيمياء_في_واقع_الحياة_الخواص_الفيزيائية.png

---

#

الشكل 2-6

من الخواص الفيزيائية للنحاس أنه يمكن تشكيله في عدة أشكال، كالأسلاك على اللوحات الإلكترونية. أما تغير لونه من الأحمر إلى الأخضر عندما يتفاعل مع المواد الموجودة في الجو فهو خاصية كيميائية.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_2-6_خواص_النحاس_الفيزيائية_والكيميائية.png

---

الخواص الكيميائية للمادة

Chemical Properties of Matter

تظهر الخواص الكيميائية للمادة ما عندما يتغير تركيب هذه المادة، باتحادها مع مادة أخرى، أو تعرضها لمؤثر ما، كالطاقة الحرارية أو الكهربائية. وتسمى قدرة مادة ما على الاتحاد مع غيرها أو التحول إلى مادة أخرى خاصية كيميائية.

يعد تكون الصدأ عند اتحاد الحديد مع الأكسجين في الهواء الرطب مثالًا على خاصية كيميائية للحديد. كما أن عدم قدرة مادة على التغير إلى مادة أخرى هي أيضًا خاصية كيميائية. فعندما يوضع الحديد مثلًا في غاز النيتروجين عند درجة حرارة الغرفة لا يحدث تغير كيميائي.

ماذا قرأت؟

قارن بين الخواص الفيزيائية والخواص الكيميائية.

---

ملاحظة خواص المادة

Observing Properties of Matter

لكل مادة خواصها الفيزيائية والكيميائية المميزة لها. ويبين الشكل 2-6 بعض الخواص الفيزيائية والكيميائية للنحاس. فالنحاس يمكن أن يتشكل في أشكال عديدة، وهذه خاصية فيزيائية. وعندما يتصل بالهواء مدة طويلة فإنه يتفاعل مع المواد في الهواء ويصبح أخضر اللون، وهذه خاصية كيميائية. ويبين الجدول 2-2 عددًا من الخواص الفيزيائية والكيميائية للنحاس.

الجدول 2-2

خواص النحاس

| خواص فيزيائية | خواص كيميائية |
| -------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| بني محمر لامع | يكون مركب كربونات النحاس الأخضر عندما يتعرض للهواء الرطب. |
| قابل للسحب والطرق | يكون مركبات جديدة عندما يتحد مع حمض النيتريك وحمض الكبريتيك. |
| موصل جيد للحرارة والكهرباء | يكون محلولًا شديد الزرقة عندما يتفاعل مع الأمونيا. |
| الكثافة = 8.96 g/cm³ | |
| درجة الانصهار = 1085°C | |
| درجة الغليان = 2562°C | |

اسم الصورة المرتبطة:
الجدول_2-2_خواص_النحاس.png

---

#

تجربة عملية

خواص الماء
ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين.

اسم الصورة المرتبطة:
تجربة_عملية_خواص_الماء.png

---

الشكل 2-7

لأن كثافة الجليد أقل من كثافة الماء، فإن الجبال الجليدية تطفو فوق سطح المحيط.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_2-7_الجبل_الجليدي_وكثافة_الجليد.png

---

خواص المادة وحالاتها

يمكن أن تختلف خواص النحاس الموجودة في الجدول 2-2 باختلاف الظروف التي تتم ملاحظتها عندها. ولأن شكل أو حالة المادة خاصية فيزيائية فإن تغير الحالة يضيف خاصية فيزيائية أخرى للمادة. ولهذا من الضروري تحديد الظروف، ومنها الضغط ودرجة الحرارة، التي يتم خلالها ملاحظة خواص المادة؛ لأن كلًا من الخواص الفيزيائية والكيميائية تعتمد على هذه الظروف.

خذ خواص الماء مثلًا؛ فعلك تعرف أن الماء سائل، وهذه خاصية فيزيائية، وليس نشطًا كيميائيًا، وهذه خاصية كيميائية. وربما تعرف أيضًا أن كثافة الماء تساوي 1.00 g/cm³، وهي خاصية فيزيائية. وتنطبق هذه الخواص جميعها على الماء عند الظروف القياسية وهي درجة الحرارة والضغط عند 25°C و 1atm.

أما في درجات الحرارة الأعلى من 100°C فإن الماء يكون غازًا، وهذه خاصية فيزيائية، وكثافته = 0.0006 g/cm³، وهي خاصية فيزيائية، وهو يتفاعل بسرعة مع عدة مواد، وهذه خاصية كيميائية.

وما دون 0°C يصبح الماء صلبًا، وهذه خاصية فيزيائية، وكثافته 0.92 g/cm³، وهي خاصية فيزيائية. إن الكثافة المنخفضة للجليد تجعل الجبال الجليدية تطفو فوق سطح المحيط، كما يبين الشكل 2-7.

---

المفردات

مفردات علمية

البيئة: الظروف والأشياء المحيطة بالمخلوق الحي والتي تؤثر فيه.

تكيف الحيوانات مع التغيرات التي تحدث في بيئاتها.

اسم الصورة المرتبطة:
مفردات_علمية_البيئة.png

---

التقويم 2-1

الخلاصة

• الحالات الثلاث المألوفة للمادة هي الصلبة والسائلة والغازية.
• يمكن ملاحظة الخواص الفيزيائية دون التغيير في تركيب المادة.
• الخواص الكيميائية تصف قدرة المادة على الاتحاد مع المواد الأخرى أو التحول إلى مواد جديدة.
• قد تؤثر الظروف الخارجية في الخواص الفيزيائية والكيميائية.

أسئلة التقويم

• الفكرة الرئيسية: كون جدولًا يصف حالات المادة الثلاث من حيث شكلها وحجمها وقابليتها للانضغاط.
• صف الخواص التي تصف المادة على أنها مادة كيميائية نقية.
• صنف كلًا من الخواص الآتية إلى فيزيائية وكيميائية:

a. الحديد والأكسجين يكونان الصدأ.
b. الحديد أكثر كثافة من الألومنيوم.
c. يحترق المغنيسيوم ويتوهج عند إشعاله.
d. الزيت والماء لا يمتزجان.
e. ينصهر الزئبق عند -39°C.

• نظم: كون جدولًا تقارن بين الخواص الفيزيائية والكيميائية. أعط مثالين على كل نوع منها.

اسم الصورة المرتبطة:
التقويم_2-1_خواص_المادة.png