ملخص وحدة حالات المادة الفيزياء للصف التاسع متقدم
(ملخص مختصر لا يغني عن الكتاب ) ومجموعة اسئلة مجاب عنها للتدريب
ثانيا : إجابة اسئلة الكتاب تفصيليا
الفلزات
وضع كل من بولتزمان وماكسويل نمودج يفسر خواص الغازات في شكل جسيمات متحركة . هذا النمودج يعرف بنظرية الحركة الجزيئية :
نظرية الحركة الجزيئية :
يعطي هذا النموذج فرضيات عن حجم وحركة وطاقة جسيمات الغاز كالتالي
حجم الجسيم تنفصل جزيئات الغاز عن بعضها البعض مسافات كبيرة تسمى فراغ بيني حجمه أكبر بكثير من حجم جسيمات الغاز نفسها . ولهذا السبب لا توجد قوة تجاذب أو تنافر معنوية بين الجسيمات الغازية .
حركة الجسيم. جسيمات الغاز دائما في حركة عشوائية ثابتة حتى وأن كانت داخل وعاء وهي تتحرك في خطوط مستقيمة وتتصادم مع بعضها ومع جدران الوعاء الحاوي لها فيما يعرف بالتصادم المرن .
التصادم المرن : هو التصادم الذي لا تفقذ فيه طاقة حركه الجسيمات بلر غم من انتقال طاقة الحركة من جسيم لأخر لكن تظل طاقة الحركة الكلية للجسيمين بدون تغير .
طاقة الجسيم الذي يحدد طاقة حركة الجسيمات هما كتلتها وسرعتها المتجهة من خلال العلاقة
ملاحظات
l. كل جسيم في غاز يكون له نفس الكتلة مع نظيره ولكن ليس له نفس السرعة المتجهة
2- لا تمتك الجسيمات في عينة من غاز نفس طاقة الحركة
3- درجه حرارة هي مقياس لمتوسط طاقة حركة الجسيمات
4- عند درجة حرارة معينة كل الغازات يكون لها نفس متوسط طاقه الحركه
تفسير سلوك الغازات :
انخفاض الكثافة
الكثافة هي مقيس لكتلة المادة لكل وحدة حجوم ٧ / =m d ويرجع انخفاض كثافة الغاز للمسافات البينية الكبيرة بين الجسيمات ولذا نجد جسيمات أقل لغاز عن جسيمات مادة صلبة لها نفس الحجم .
الانضغاط والتمدد :
يتمدد الغاز ليملأ الوعاء الحاوي له ومنها كثافة تلك العينة سوف تتغير بتغير حجم الوعاء الحاوي له. ويكون الغاز أكثر كثافة عندما ينضغط ( ينكمش ) في وعاء اصغر ويكون أقل كثافة عندما يتمدد في وعاء أكبر
الانتشار
تتدفق جزيئات الغاز في بعضها البعض بسهولة لأنه لا توجد قوة تجاذب معنوية بينها . يشير الانتشار إلى حركة مادة خلال مادة أخرى مثل تدفق غاز في فراغ مشغول بغاز أخر .
السوائل :
تأخذ السوائل شكل الأوعية الحاوية لها ولكن لها حجم ثلبت . وتحافظ السوائل على الحجم الثابت بسبب قوى التجاذب بين جزيئاتها مما يمد من مدى حركتها .
الكثافة والانضغاطية .
كثافة السائل أكبر من بخاره عند نفس الظروف وهذا يرجع إلى القوى بين الجزيئية التي تمسك الجسيمات معا. بالرغم من أن السوائل تنضغط ( تنكمش ) إلا أن انضغاطيتها تحتاج لكمية هائلة من الضغط والذي يؤدي إلى تغير طفيف جدا في حجمها
الميوعة
الميوعة هي القدرة على التدفق وقطعا السوائل قدرتها على التدفق أقل من الغازات وأعلى من المواد
اللزوجة
- هي مقياس لمقاومة السائل للتدفق
- كلما كانت القرى بين الجزيئية أقوى كلما كانت اللزوجة أعلى
- تزداد لزوجة السائل بزيادة كتلة جزيئات السائل وطول السلسلة المكونة للجزيء
- تقل لزوجة السوائل بزيادة درجة الحرارة لزيادة متوسط طاقة الحركة ومنها تتباعد نوعا ما الجزيئات وتقل اللزوجة بينما يحدث العكس في الغازات والزي زيادة درجة الحرارة تزداد سرعة الجزيئات ومنها تزداد التصادمات وتدرب من بعضها أكثر وتزيد لزوجة الغاز
- إضافة طاقة يجعل الجزيئات تتغلب على القوى بين الجزيئية الضعيفة ويسهل تدفقها
التوتر السطحي
- هو الطاقة اللازمة لزيادة مساحة سطح سائل بكمية معينة
- التوتر السطحي هو مقياس للسحب إلى الداخل بالجزيئات الداخلية للسائل وعندها تقاوم الجزيئات السطحية ذلك فيبدو السطح كغشاء مشدود
- كلما كانت قوى التجاذب للجزيئات أقوى كلما زاد التوتر السطحي
- يزيد من التوتر السطحي الروابط الهيدروجينية في الجز يئات التي تملك هدا الترابط و هذا الذي يجعل قطرات الماء تأخذ الشكل الكروي عند سكبها في مكان مترب
الفعل الشعري ( الخاصية الشعرية )
- هو تحرك السائل لأعلى عبر الأنابيب الزجاجية الضيقة
- يحدث عندما تكون قوى التلاصق بين جزيئات السائل وسطح الانبوب أكبر من قوى التماسك بين جزيئات السائل
- قوى التلاصق تكون بين الجزيئات المختلفة مثل الماء وثاني أكسيد السيليكون في الزجاج
المواد الصلبة
- تحد قوى التجاذب القوية بين جسيمات المادة الصلبة من حركتها ولكن حركتها حركة اهتزازية في مواقع ثابتة مما يجعل لها حجم وشكل ثابث .
- جسيمات المادة الصلبة متكدسة مما يجعلها أكثر كثافة عن السوائل
- وعند تواجد الحالة الصلبة والسائلة من مادة معا تكون الصلبة اكثر كثافة .
- الضغط الجزئي لبخار الماء له قيمة ثابتة عند درجة حرارة معينة ويوجد في جداول خاصة ومنها بطرح قيمته من الضغط الكلي نحصل على الضغط الجزئي للغاز .
قوى التجاذب ( بين الجزيئية أو بين الجسيمات )
أولا يجب عليك التفريق بين قوى التجاذب داخل الجزيئات ( الأيونية والتساهمية والفلزية ) وهي قوية وبين قوى التجاذب بين الجزيئات قوى التشتت و قوى ثنائية القطب ثنائية القطب و الترابط الهيدروجيني وهي قوى ضعيفة
مثال بسيط في جزيء الماء H2O القوى التي تربط ذرات بذرة ) هي رابطة تساهمية بينما القوى التي تربط جزيء H2o بجزيء H2O أخر هي رابطة هيدروجينية وقوى ثنائية قطب ثنائية قطب .
قوى التشتت (قوى لندن)
هي أضعف قوى التجاذب تنتج من الانزياح المؤقت للكثافة الإلكثرونية في السحابات الإلكترونية . فعند تقارب جزيئين غير قطبيين فالسحابة الإلكترونية لأحدالجزيئات تتنافر مع السحابة الإلكترونية للجزيء الأخر ونتيجة لذلك الكثافة الإلكترونية في كل سحابة يكون كبير في أحد مناطق السحابة ويتكون ثنائية قطب مؤقت . تنشأ قوى التشتت بين المناطق مخلفة الشحنة .
تكون قوى التشتت معنوية عندما لا توجد قوى تؤثر على الجزيئات تظهر في الجزيئات المتماثلة غير القطبية وهو ما يفسر الحالة الفيزيائية للهالوجينات
قوى ثنائية قطب ثنائية قطب
- تجاذبات بين مناطق مختلفة الشحنة للجزيئات
- الجزيئات القطبية تمتلك ثنائية قطب دائمة توجه نفسها بحيث تمتلك شحنات مختلفة
- قوى ثنائية القطب ثنائية قطب أقوى من قوى التشتت للجزيئات متشابهة الكتلة
- ثنائية القطب ثنائية القطب وقوى تشتت لندن تعرف بقوى فاندرفالز
الروابط الهيدروجينية
الرابطة الهيدروجينية هي تجاذب ثنائية قطب ثنائية قطب يحدث بين الجزيئات المحتوية على ذرة هيدروجين مع ذرة صغيرة عالية السالبية تمتلك على الأقل زوج من الإلكترونات غير المشتركة في الترابط داخل الجزيئي .
هذا الترابط يفسر الخواص الشاذة للماء عن باقي السوائل سبب كون الماء سائل مقارنة بالمواد المساوية لها في الكتلة كونها غازات
المواد الصلبة البلورية.
تنقسم المواد الملية اللورية لخمس أقسام على اساس نوع الجسم
1. الذرية مثل الغازات النبيلة والتي تملك فقط قوى تشتت كقوى بين جزيئية
2. الجزينية تتماسك بقوى التشتت أو قوى ثنائية قطب ثنائية قطب أو ترابط هيدروجيني معظمها مركبات جزيئية صلبة عند درجة حرارة الغرفة مثل السكر وهي مواد لا توصل الحرارة ولا التيار الكهربائي
3. الشبكية التساهمية : العناصر القادرة على تكوين روابط تساهمية متعددة مثل الكربون " والسيليكون قادرة على تكوين مواد صلبة شبكية تساهمية بعضها يوصل التيار ويكون لها الكل تأصل متعددة كما في الكربون ماس وجرافيت) .
4. الأيونية: تكوين الشبكة البلورية من أيونات مختلفة الشحنة يحدد بنائها وشكلها نسبة الايونات ولا توصل التيار لعدم وجود أيونات أو الكترونات حرة
5. الفلزية مواد صلبة تتكون من أيونات فلز موجب محاط ببحر من الإلكترونات المتحركة والتي تجعله يوصل التيار الكهربائي والحرارة.
هناك مواد صلبة غير بلورية وهي مواد لا تترتب في نمط منتظم متكرر فلا تكون بلورات مثل الزجاج والمطاط .