أهداف التعلم

• أن يعرّف الطالب المادة ويذكر خاصيتيها الأساسيتين (الكتلة والحجم).
• أن يميّز الطالب بين الخواص الفيزيائية والخواص الكيميائية للمادة.
• أن يوضّح الطالب مفهوم الكثافة والعلاقة بين الكتلة والحجم.
• أن يفرّق الطالب بين التغير الفيزيائي والتغير الكيميائي بالأمثلة.
• أن يستخدم الطالب الخواص المميزة للتعرف على نوع المادة.

شرح الدرس

مفهوم المادة وخاصيتاها الأساسيتان

سبق أن عرفنا أن المادة هي كل ما له كتلة ويشغل حيزًا من الفراغ. ولوصف أي مادة وصفًا علميًا دقيقًا، نحتاج إلى قياس خاصيتين أساسيتين:

• الكتلة: مقدار ما تحتويه المادة من جسيمات (كمية المادة)، وتُقاس بالكيلوجرام أو الجرام، ولا تتغير بتغير مكان الجسم.
• الحجم: مقدار الحيز الذي تشغله المادة في الفراغ، ويُقاس بالمتر المكعب أو السنتيمتر المكعب أو باللتر للسوائل.

الكثافة

الكثافة خاصية مهمة تربط بين كتلة المادة وحجمها، وتُعرَّف بأنها كتلة وحدة الحجوم من المادة:

حيث $\rho$ الكثافة، و$m$ الكتلة، و$V$ الحجم.

ولكل مادة نقية كثافة مميزة لها عند درجة حرارة معينة، ولهذا تُستخدم الكثافة كخاصية تساعد على التعرف على نوع المادة أو التمييز بين مادتين متشابهتين في المظهر. فمثلًا كثافة الحديد أكبر بكثير من كثافة الخشب، ولذلك يغوص الحديد في الماء بينما يطفو معظم الخشب على سطحه.

الخواص الفيزيائية للمادة

الخواص الفيزيائية هي الخواص التي يمكن ملاحظتها أو قياسها دون تغيير التركيب الكيميائي للمادة، ومن أمثلتها:

• اللون، والرائحة، والطعم.
• الحالة الفيزيائية (صلبة/سائلة/غازية) عند درجة حرارة معينة.
• درجة الانصهار ودرجة الغليان.
• الكثافة، والقابلية للتوصيل الحراري أو الكهربي.
• الصلادة (مقاومة الخدش) والمرونة والقابلية للطرق والسحب.

الخواص الكيميائية للمادة

الخواص الكيميائية هي الخواص التي تصف كيفية تفاعل المادة مع مواد أخرى لتكوين مواد جديدة مختلفة تمامًا، ولا يمكن ملاحظتها إلا أثناء حدوث التفاعل نفسه، ومن أمثلتها:

• القابلية للاشتعال أو الاحتراق.
• التفاعل مع الأكسجين (كصدأ الحديد).
• التفاعل مع الأحماض.
• القابلية للتحلل بفعل الحرارة أو الضوء.

التغير الفيزيائي والتغير الكيميائي

بناءً على نوع الخاصية المرتبطة بالتغير، يمكن تصنيف أي تغير يحدث للمادة إلى نوعين:

• التغير الفيزيائي: تغير لا ينتج عنه مادة جديدة، ويمكن غالبًا عكسه بسهولة، مثل ذوبان الثلج وتكسير الزجاج وطي الورقة وبرش الخشب.
• التغير الكيميائي: تغير ينتج عنه مادة أو مواد جديدة تمامًا لها خواص مختلفة عن المادة الأصلية، ولا يمكن عكسه غالبًا بسهولة، مثل احتراق الورق وصدأ الحديد ونضج الفاكهة وتخمر العجين.

مقارنة بين التغير الفيزيائي والتغير الكيميائي

استخدام الخواص في التعرف على المواد

يستخدم العلماء الخواص الفيزيائية والكيميائية معًا للتعرف على نوع مادة مجهولة أو للتمييز بين مادتين متشابهتين في الشكل. فمثلًا يمكن التمييز بين قطعتين متشابهتين في اللون (إحداهما ذهب حقيقي والأخرى معدن آخر مطلي) بقياس كثافة كل منهما ومقارنتها بالكثافة المعروفة للذهب.

أسئلة للتدريب

• عرّف الكثافة واكتب علاقتها الرياضية بالكتلة والحجم.
• اذكر ثلاثة أمثلة لخواص فيزيائية وثلاثة أمثلة لخواص كيميائية للمادة.
• ميّز بين التغير الفيزيائي والتغير الكيميائي بمثال لكل منهما.
• لماذا يطفو الخشب على سطح الماء بينما يغوص الحديد؟
• كيف يمكن استخدام الكثافة للتمييز بين مادتين متشابهتين في الشكل؟