ماده چیست؟

همواره ما در گفته‌ها و شنیده‌ها باصطلاح زندگی مادی برخورد داشته‌ایم. اما این نکته قابل توجه است که واژه‌ی مادی در اینجا به چه مفهومی اشاره دارد و اینکه مادی نبودن زندگی چه تغییری در این اصطلاح ایجاد می‌کند. واژه مادی یعنی هر آنچه وجود دارد ماده است که  قابل لمس بوده و عموما جرم دارد و فضایی را اشغال کرده است. حالت غیرمادی به بحث‌های فراتر از حس مادی بشر اشاره دارد. در این بخش ماده را توضیح می دهیم.

ما به هر آنچه که جهان از آن ها ترکیب یافته است، بر روی هم ماده می‌گوییم. ماده را می‌توان به‌صورت چیزی تعریف کرد که جرم دارد و فضا اشغال می‌کند. جرم، پیمانه ای از کمیت ماده است. جسمی که تحت تأثیر نیروی خارجی نیست، مایل است که به حال سکون بماند و اگر در حال حرکت باشد، مایل است که به حرکت یکنواخت خود در همان جهتی که دارد، ادامه دهد. این خاصیت، اینرسی نامیده می‌شود.

جرم متناسب با اینرسی آن است. همه چیزهای واقع در زمین و جهان که به نوعی محسوس باشند، ماده هستند. قطره های آب و ذرات غبار و نیز گیاهان، جانوران، و حتی سیارات ماده هستند. همه مواد جرم دارند، که معیاری از ذرات (اتم ها و مولکول های) تشکیل دهنده آن هاست. ذرات می توانند به طریق مختلف، در کنار هم قرار گیرند، که ساختارهای مختلفی را به ماده می دهد. به همین دلیل است که انواع بسیار مختلف از مواد وجود دارد.

همه انواع مواد را می توان به جامد، مایع و گاز طبقه بندی کرد. ذرات یک جامد ارتعاش خفیفی دارند. ذرات مایع آزادانه تر حرکت می کنند و ذرات گاز به سرعت منتشر می شوند و فضاهای بزرگی را پر می کنند. اما در طبیعت در مقابل ماده، غیر ماده نیز تعریف می شود.

در حقیقت  هر چیزی که از ماده ساخته نشده باشد، غیر ماده است. نور، شعله، حرارت آتش و صدای سوت پلیس غیر ماده اند. این چیزها غیر قابل نگه داشتن، چشیدن یا بوییدن هستند. آن ها از جنس ماده نیستند بلکه اشکالی از انرژی هستند. هر چیزی که وجود داشته باشد یا ماده است و یا شکلی از انرژی می‌تواند باشد.

تمامی مواد روی زمین به یکی از سه حالت جامد، مایع و یا گاز هستند. جامدات مانند چوب شکل خود را حفظ می کنند. مایعات مانند آب شکل خود را حفظ نمی کنند، اما همیشه فضای مشخصی را اشغال می کنند.

گازها نیز مانند دود سیگار، جریان می یابند تا فضای موجود را پر کنند. ارسطو که نظریه‌های فیلسوفان یونانی پیش از خود را خلاصه کرده بود، عقیده داشت که همه مواد موجود در زمین از چهار عنصر (خاک، آب، آزمایش‌های مربوط به هوا و آتش) حاصل شده است.

سه عنصر از چهار عنصر ارسطو به سه حالت ماده ، یعنی جامد، مایع و گاز و عنصر چهارم به انرژی مربوط می شود.دانشمندان، قرن ها گازها را نوعی آزمایش‌های مربوط به هوا یا مخلوطی از آزمایش‌های مربوط به هوا با ناخالصی های گوناگون می دانستند.

گاز

از مطالعه خواص گازها این نتیجه حاصل می شود که مولکول های گاز کاملاً از یکدیگر جدا بوده، دارای حرکت سریع می باشند. آشناترین گاز یعنی هوا، در واقع مخلوطی از چند گاز است. آزمایش نشان می دهد که از دو (یا چند) گاز می توان به هر نسبت مخلوطی کاملا همگن به دست آورد. ولی چنین تعمیمی در مورد مایعات صدق نمی کند. چون هر گاز را به صورت

مایع

کشش سطحی موجب می شود که سطح مایعات مانند نوعی ”¹پوسته”؛ عمل کند . این کشش توسط نیروهای بین مولکول های مایع، که آن ها را کنار هم نگه می دارند ایجاد می شود. در زیر سطح، مولکول های مایع از همه طرف توسط مولکول های دیگر احاطه شده اند، بنابر این نیروها یکدیگر را خنثی می کنند. اما در سطح مایع، مولکول ها فقط از سه طرف احاطه شده اند. این عدم تعادل مولکول های سطح را به سمت درون می کشد، و پوسته مذکور را ایجاد می کند. قطرات و حباب های آب به دلیل کشش سطحی گرد هستند. مولکول های سطح به سمت داخل کشیده می شوند و یک شکل کروی را تشکیل می دهند.

جامد

جامد یک ماده متراکم است، که توسط اتم های نزدیک به هم که الگوی منظمی به نام شبکه را به وجود می آورند ایجاد می شود. این اتم ها با نیروهایی قوی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند، که فقط اجازه حرکات خفیفی را می دهد .سختی یک جامد به آرایش و حرکت اتم های آن بستگی دارد. مثلاَ عنصر کربن هم به شکل نرمی به نام گرافیت، و هم به شکل یکی از سخت ترین جامدات روی زمین، یعنی الماس، وجود دارد. تفاوت این دو شکل در آرایش اتم هایشان است.

وزن ماده

جرم یک جسم، تغییرناپذیر است، اما وزن آن چنین نیست. وزن، نیروی جاذبه گرانشی است که از طرف زمین بر جسم وارد می‌شود. بنابراین وزن یک جسم معین برحسب فاصله آن از مرکز زمین تغییر می‌کند. وزن یک جسم با جرم آن و با جاذبه گرانشی زمین نسبت مستقیم دارد. بنابراین، در هر جای معین، دو جسم که جرم مساوی داشته باشند، وزن  آن ها با هم برابر است.

ماده خالص و مخلوط

یک عنصر یا یک ماده مرکب را ماده خالص می‌گویند. تمام انواع دیگر ماده مخلوط هستند. مخلوط ها از دو یا چند ماده خالص تولید می‌شوند و ترکیب درصدهای قابل تغییر دارند. خواص یک مخلوط بستگی به ترکیب درصد مخلوط و خواص مواد خالصی دارد که آن مخلوط را بوجود آورده‌اند. دو نوع مخلوط وجود دارد:

مخلوط ناهمگن

مخلوط ناهمگن ، کاملا یکنواخت نیست، بلکه مرکب از اجزایی است که از لحاظ فیزیکی متمایز از یکدیگرند.

مخلوط همگن

مخلوط همگن کاملاً یکنواخت به نظر می‌رسد و آن را محلول می‌گویند. هوا، نمک حل شده در آب و آلیاژ نقره- طلا، به ترتیب نمونه‌هایی از یک محلول گازی، یک محلول مایع و یک محلول جامد است.

فاز

بخشی از ماده را که از لحاظ فیزیکی مشخص و ترکیب درصد و خواص آن تمامًا یکنواخت باشد، فاز می‌گویند. مواد همگن تنها مرکب از یک فاز هستند و مواد ناهمگن بیش از یک فاز دارند. فازهای مخلوط‌های ناهمگن، حدود مشخص دارند و معمولاً به‌آسانی قابل تمیزند. مثلاً در گرانیت که یک مخلوط ناهمگن است، بلورهای صورتی رنگ فلدسپار ، بلورهای کوارتز بی‌رنگ و بلورهای سیاه و درخشان میکا قابل تشخیص است.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا