المادة النقية هي مادة لها تركيب كيميائي محدد و ثابت
نعم المادة النقية هي مادة لها تركيب كيميائي محدد وثابت، فتوجد الكثير من الأنواع للمواد الكيميائية النقية في علم الكيمياء بشكل عام، فتدخل تلك المادة في الكثير من التفاعلات الكيميائية، كما لها الكثير من التطبيقات والاستخدامات المتعددة، بشكل نظري على الأقل.
مميزات المادة النقية عن غيرها
تتميز المادة النقية بالكثير من المزايا الخاصة بها عن باقي المواد الكيميائية الأخرى، ومن بين تلك المزايا الخاصة بها ما يلي.
تتميز المادة النقية بكونها تمتلك تركيباً خاصاً بها، ثابت ومحدد بشكل مسبق.
تتميز المادة النقية باحتوائها فقط على نوع واحد من الجسيمات، الأمر الذي يجعلها نقية من أي شوائب وجسيمات أخرى داخل تركيبها.
يمكن أن تكون المادة النقية عنصراً نقياً، في حالة إذا كان يتكوم من نوع محدد من الذرات.
عندما يجتمع اكثر من عنصر نقي مع بعضهم البعض فيقومون بتكوين مركبات نقية.
ما هي المادة الكيميائية
تعد المادة الكيميائية عبارة عن مادة لها تركيب كيميائي محدد وثابت، فقد تكون المادة الكيميائية نقية في ذاتها فعندما تتكون من عنصر واحد نقي، أو يمكن أن تكون مركب نقي عندما تنتج عن تفاعل مجموعة من العناصر المختلفة، وللمادة في الحالة الفيزيائية لها- الشكل الخارجي لها- ثلاث حالات رئيسية وهي (غازية وسائلة وصلبة) بالإضافة إلى الحالة البلازمية وحالة تكاثف بوز اينشتين وحالة السائل الدوراني الكمي، وهي حالات فرعية للمادة، ويمكن أن تتحول من حالة إلى أخرى باختلاف الضغط ودرجة الحرارة والخصائص الكيميائية لقوة الروابط الجزيئية فيما بينها.
أي كمية من أي مادة كيميائية يجب أن يكون لها كتلة، وتشغل حيز من الفراغ.
يجب أن يكون للمادة الكيميائية طاقة داخلية.
يعتبر الماء النقي أكثر الأمثلة شيوعاً من المواد الكيميائية، فهو يمتلك ذات الخصائص ونسبة الهيدروجين غلى الأكسجين نفسها- بصرف النظر عن منشأ تلك العينة النقية من الماء- سواء كان مصدرها طبيعياً من نهر جاري أو مصنعة كيميائيا في المختبر، ومن أشهر أمثلة المواد النقية الأخرى الذهب والسكر وملح الطعام والماس.
ما هي حالات المادة
تتوفر الكثير من حالات المادة في علم الكيمياء، فيتم تصنيف المادة حسب قوة الروابط الموجودة بين الجزيئات والمسافات البينية بين الجزيئيات المكونة للمادة، وتتمثل حالات المادة فيما يلي.
الحالة الصلبة للمادة
تكون المادة في الحالة الصلبة لها عندما تكون الجسيمات قد وصلت إلى أشد قوى الترابط فيما بينها، وإلى أقل معدل للمسافات البينية الفاصلة بينها، فتكون الجزيئات أشبه بكونها مكدسة ومرتبة بحيث يصعب أن تتحرك الجزيئات بمفردها، مما يعني فقد الجزيئات للطاقة الحركية، وجعلها تصل غلى أقل مستوى لها، وهنا نتحدث على المستوى الجزيئي وليس الذري، فحركة الإلكترونات داخل الذرة كما هي، لكن الجزيئات تتحرك بشكل اهتزازي بسيط للغاية، ولا يؤثر في حركة المادة ككل.
تتميز المادة الصلبة بأن لها حجم ثابت لا يتغير، ويرجع ذلك إلى تكدس الجزيئات بشكل ثابت، وفلا يمكن للمادة الصلبة أن تتشكل بشكل الوعاء الذي يحتويها.
تتميز الحالة الصلبة للمادة بحجمها الثابت الذي يمنعها من التأثر بشكل كبير للضغط الخارجي.
الحالة السائلة للمادة
تمتلك جزيئات المادة في الحالة السائلة طاقة حركية أعلى من الحالة الصلبة.
لا تمتلك الجزيئات في حالة المادة السائلة ترتيب منتظم لها، لكن تبقى على مقربة من بعضها البعض، الأمر الذي يجعل هلا حجم محدد.
الحالة السائلة تشبه الحالة الصلبة في تأثرها بالضغط، فلا يمكن ضغطها بسهولة.
تتميز الحالة السائلة للمادة بأن الجزيئات البينية فيما بين جزيئاتها كبيرة نسبياً مقارنة بالمادة الصلبة، الأمر الذي يسمح لها بالتحرك بشكل أكثر حرية، بالشكل الذي يسمح بتغير الشكل الخارجي للمادة، وجعها قابلة للتشكل بشكل الإناء الذي توضع فيه.
تتميز الحالة السائلة لمقدار قوة الطفو الخاصة بها، فهو يساوي وزن السائل المزاح بواسطة الجسم، في حالة تساوي قوة الطفو لقوة سحب الجاذبية الخاصة بكتلة الجسم، فالجسم يطفو، وهذا مبدأ الطفو الذي قام العالم اليوناني ارشميدس باكتشافه.
بسبب قوة الترابط البينية الموجودة في السائل الضعيفة نسبياً فهي تتيح للمادة بالحركة بحرية، وتعمل تلك القوة على سحب الجسيمات نحو بعضها البعض مشكلة القطرة أو سريان متصل للسائل.
حالة السائل الدوراني الكمي
هي حالة للمادة توقع العلماء بوجودها، ولكنهم لم يروها قبلاً، وهذه الحالة للمادة يمكن أن تمسكها باليد على أنها مادة صلبة، وعند التفحص فيها بشكل أكثر دقة، تجد أن تلك المادة تمتلك خواص المواد السائلة، حيث تدخل الإلكترونات تتفاعل مع بعضها البعض.
تميل تلك المادة في حالة تعرضها للبرودة إلى الاصطفاف فيما بين جزيئاتها، ما يجعلها تتصف بصفات الحالة الصلبة للمادة، وتعود حالة الإلكترونات إلى الانتظام.
عند تعرضها للحرارة فتتفاعل الإلكترونات بالشكل الذي يؤثر على حالة دوران الإلكترونات الأخرى، كما لو كانت الإلكترونات داخلها قد تفككت عن بعضها البعض.
الحالة الغازية للمادة
تتميز الحالة الغازية بأنها تمتلك مسافات بينية كبيرة بين جسيمات الغاز.
الأمر الذي يجعل الجزيئات في المادة الغازية تمتلك طاقة حركية كبيرة.
ينتج عن ذلك أن الغاز في حالة عدم وجود حدود له، فسوف تنتشر وتتبعثر في كامل الفراغ الموجودة فيه.
تتميز الحالة الغازية بتأثير الضغط عليها بشكل كبير، فالضغط على جزيئات الغاز يقلل المسافات البينية الموجودة بين الجزيئات، وتزيد التصادمات فيما بينها.
في حالة كان الوعاء الذي يحتوي الجسيمات الغازية ثابت، فإن الضغط سوف يزداد مع زيادة درجة الحرارة.
تتميز الحالة الغازية بامتلاك المادة فيها لطاقة حركية كافية للتغلب على قوى الترابط بين الجسيمات.
التي بدورها تكون مسؤولة عن تماسك المواد الصلبة والسائلة، الأمر الذي يجعل الغاز فاقد للحجم أو الشكل المحدد.
الحالة البلازمية للمادة
هيا لحالة الغير مستقرة للمادة، وتلك الحالة قليلة الظهور على سطح الأرض، ولكنها تشكل أغلب حالات المادة في الكون، فالبلازما تحتوي على جسيمات مشحونة، وتمتلك طاقة حركية عالية، كما هو الحال في الحالة الغازية، ومن أشهر أنواع البلازما المنتشرة هي الغازات النبيلة، وهي كما يلي.
تستخدم تلك الغازات النبيلة في أغلب الأحيان في إشارات الضوء، ويتم ذلك عن طريق تمرير تيار كهربي خلالها، الأمر الذي يساعد على تأيينها، وتتحول إلى حالة البلازما.
كما يتم اعتبار النجوم كرات ساخنة عملاقة من البلازما.
حالة تكاثف بوز اينشتين
استطاع العلماء بسبب ما يتم استخدامه من تقنية متطورة في العصر الحديث من توليف حالة جديدة للمادة، والتي تم الاعتراف بها تحت مسمى بوز اينشتين، وتحدث تلك الخالة نتيجة استخدام الليزر والمغناطيس، والتبريد للمادة إلى الصفر المطلق، وتستخدم تلك الحالة لدراسة ميكانيكا الكم على المستوى المجهري، فيظهر أن الضوء يتباطأ عند مروره بالقرب من حالة تكاثف بوز اينشتين، الأمر الذي يسمح بدراسة الخاصية المزدوجة للضوء.
تتميز حالة بوز اينشتين باحتوائها على خواص المائع الفائق، والذي يتدفق دون احتكاك، وتستخدم هذه الحالة عند محاولة توليد ظروف محاكاة للثقوب السوداء.
الفرق بين المادة النقية والغير نقية
توجد الكثير من الفروق بين المادة النقية والمادة الغير نقية، ويمكن أن يتم توضيحها كما في الجدول التالي.
وجه المقارنة
المادة النقية
المادة غير النقية
التركيب
تتكون من عنصر أو مركب واحد فقط
تتكون من خليط من عنصرين أو أكثر.
الخصائص
لا تتغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة النقية
تتفاوت الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة.
إمكانية الفصل
لا يمكن فصل أو تقسيم المادة النقية إلى مواد أصغر، وأبسط من حيث التركيب الجزيئي.
يمكن فصل العناصر المكونة لها، وتقسيمها بطرق مختلفة.