حالات المادة

يتكون العالم من حولنا من ثلاثة انواع متميزة من المواد: الجوامد والسوائل والغازات، وسوف نسمي هذه الانواع بحالات المادة الثلاث. ويمكن  الفرق الأساسي بين هذه الحالات في طريقة تأثير القوى بين الذرات أو الجزيئات المكونة للمادة. ففي الغازات تكون القوى بين الذرية غير موجودة عمليا، وهذا ما يسمح لذرات (أو جزيئات) الغاز المنفردة بأن تتحرك مستقلة عن بعضها البعض، إلا أثناء التصادمات التي تحث بين جزيئات الغاز. هذه الحرية في الحركة تسمح أيضاً للغاز بأن يملأ أي حجم متاح له. اما في السوائل والجوامد فإن هذه القوى تكون كبيرة جداً لدرجة ان القوى الخارجية لا يمكنها أن تغير الحجم الذي تشغله عينة من المادة الصلبة (الجامد) او السائل تغييراً محسوساً، ولهذا يقال أن الجوامد والسوائل غير قابلة للانضغاط. وفي الجوامد ترتب القوى بين الذرية ذرات المادة في نظام جاسئ ثلاثي الأبعاد، أو بنية شبكية. ولهذا السبب لا تكون الجوامد غير قابلة للانضغاط فقط، بل أنها تكون جاسئة أيضاً بحيث تقاوم محاولات تغيير شكلها. ونظراً لأن هذه البنية الثلاثية الأبعاد غير موجودة في السوائل فإن قابلية التشوه السوائل كبيرة بحيث تأخذ شكل الإناء الذي تشغله ويمكنها الانسياب تحت تأثير القوى عليها.             

الشكل (1)

تتوقف الحالة التي توجد فيها مادة معينة على درجة حرارة المادة والضغط الخارجي المحيط بها. فالماء مثال مألوف لنا جميعاً إذ تتغير حالته في الحالة الصلبة إلى السائلة إلى الغازية ( البخارية) عند امتصاصه للحرارة ( شكل 1).

وبالرغم من أن هذا التقسيم يبدو بسيطاً فإن هناك حالات كثيرة يصعب فيها التمييز بين حالات المادة. فمثلاً، معظم الجوامد لها بنية شبكية مرتبة ثلاثية الأبعاد، وهذه تعرف باسم الجوامد البلورية؛ ويمثل الشكل ((2 التماثل المكعبي لأحد الجوامد البلورية وهو ملح الطعام. وهناك أيضاً نوع آخر من الجوامد تكون ذراته مرتبة بطريقة عشوائية لا تتميز بهذا الترتيب المنتظم بعيد المدى. هذه الجوامد تسمى بالجوامد الامورفية أو غير البلورية، وهي غالباً تنساب ببطئ شديد جداً جداً ويتغير شكلها  بمرور السنين. والزجاج وكثير من اللدائن من أشهر امثلة هذا النوع من الجوامد. وبعكس الجوامد البلورية فإن الجوامد الأمورفية ليس لها نفطة انصهار حادة محددة، فعند تسخين مثل هذا المواد سوف نجد ان تزداد تشابها مع السؤال بشكل تدريجي وليس فجائياً وتزداد مع هذا قابليتها للانسياب ويشاهد مثل هذا الغموض في الانتقال بين حالات المادة أيضاً عند الضغوط العالية، حيث يكون التحول بين الحالتين الغازية والسائلة غير واضح في  كثير من المواد.

 الشكل ((2