نموذج الحركة الجزيئية البسيطة للمادة 4 - الصف التاسع - عُمان

وسوف نُلقي في هذا الموضوع نظرة على نموذج Model للمادة
يبيّن طريقة واحدة يمكننا من خلالها الإجابة عن الأسئلة الآتية:
لماذا يستغرق صهر مادة صُلبة وقتًا؟ ولماذا لا تتحوّل المادة الصلبة إلى سائلة فورًا؟ لماذا يستغرق غليان مادة سائلة وقتًا أطول من صهر مادة صلبة؟ لماذا تتباين درجات انصهار المواد؟ لماذا تتباين درجات غليان المواد؟
يُسمى النموذج الذي سنعالجه نموذج الحركة الجُزيئية البسيطة للمادة .Kinetic molecular model of matter وسوف نرى في الوحدة الثامنة، أن كلمة «الحركة « » مرتبطة بالحركي ». فالأشياء التي تتحرّك في هذا النموذج هي
الجُسيمات التي تتكوّن منها المادة. وهكذا يصبح لهذا النموذج اسم بديل هو: النموذج الجُسيمي للمادة particle
.model of matter
نموذج الحركة الجُزيئيّة البسيطة للمادَّة Kinetic molecular model of matter : نموذج يقول بأن كل مادّة مكوَّنة من عدد كبير من جُسيمات صغيرة (ذرّات أو جُزيئات) جميعها في حركة عشوائية.
تكون الجُسيمات التي تتكوّن منها المادة صغيرة جدًّا. وهي إما ذرّات أو جُزيئات أو أيونات. لكننا هُنا سنبسّط الأمور بالتغاضي عن تلك الاختلافات بينها والإشارة لها فقط بالجُسيمات. وسوف نصوّر المادة على أنها تتكوّن من أعداد كبيرة من الجُسيمات المُتماثلة. وبهذا يكون حديثنا عن مادة نقية بدلاً من مزيج يحتوي على نوعين أو أكثر من الجُسيمات. وسوف نصوّر الجُسيمات أيضًا على شكل كُرات بسيطة، رغم أنها في الواقع تتّخذ الكثير من الأشكال المُعقّدة. قد يكون لجُسيمات البوليمر، مثلاً شكل يشبه خيوط المعكرونة الطويلة الرقيقة بدل من أن يكون شكلها كالبازلاء الصغيرة المستديرة. جاءت فكرة أن المادة تتكوّن من جُسيمات كروية للتبسيط
كلّما سُخّنت المادة الصلبة يتغيَّر ترتيب جُسيماتها وحركتها فتتحوّل إلى مادّة سائلة، ثم إلى مادّة غازية. تحدث التغيُّرات في اتّجاه حركة الجُسيمات بسبب الاصطدام بجُسيمات أخرى أو بجُدران الحاوية
لمَ تتقارب الجُسيمات التي تشكّل المادة الصلبة أو السائلة؟ لا بدّ من أن يكون بينها قوى تجاذب. فمن دون هذه القوى التي تربط بين الجُسيمات التي تشكّل المادة كنا سنعيش في عالم خالٍ من المواد الصلبة أو السائلة. ولن يكون فيه سوى المواد الغازية، وبغضّ النظر عن مدى قدرتنا على تبريدها فسوف تبقى مواد غازيّة. هناك طريقة أخرى للإشارة إلى هذه القوى بالقول إن هناك روابط بين الجُسيمات. فكل جُسيم في المادة الصلبة مرتبط ارتباطًا شديدًا بالجُسيمات المجاورة له. ويعود ذلك إلى أن القوى بين الجُسيمات تكون أقوى عندما تكون هذه الجُسيمات متراصّة ومتقاربة. وبما أن الجُسيمات في المادة السائلة تكون متباعدة قليلاً فإن القوى بينها تكون أضعف قليلً. وبالمقابل تكون الجُسيمات في المادة الغازية متباعدة، فتتحرَّك بحرّية.
النظرية الحركية وتغيّرات المادة رأينا أن المادة أثناء عملية انصهارها أو غليانها لا يطرأ تغيّر على درجة حرارتها
فعندما تُسخّن مادة صلبة تنتقل الطاقة الحرارية إلى جُسيماتها، التي تبدأ بالاهتزاز بقوّة أكبر. وفي النهاية تهتزّ الجُسيمات بقوّة تكفي لتفكيك بعض الروابط. وعند درجة الانصهار هذه لا تُسبِّب الطاقة الحرارية المنتقلة بواسطة التسخين بأي تغيير في درجة الحرارة، لأن كل الطاقة الحرارية تُستهلَك لتحريك الجُسيمات وإبعاد بعضها عن بعض
مسافة قليلة، حتى تصبح حُرّة لتتحرّك وبهذا تتشكّل المادة السائلة. غير أن تسخين المادة أكثر فأكثر يؤدي في النهاية إلى أن تكتسب الجُسيمات طاقة كافية للتغلّب على جميع قوى التجاذب بين الجُسيمات. وعند درجة الغليان تُستخدَم كل الطاقة الحرارية المنتقلة بواسطة التسخين للتغلّب كليًّا على القوى بين الجُسيمات. عندها تتمكّن بعض الجُسيمات من مغادرة المادة السائلة لتصبح غازيّة؛ ولكن درجة حرارة السائل لا تتغيّر.
لا تتلاصق الجُسيمات في الحالة الغازية، لأنها تكون متباعدة جدًّا. فإذا برَّدتَ مادة غازيّة. تبطأ حركة جُسيماتها. وبما أنها تتصادم سوف يُتاح لها فرصة أكبر لكي تتلاصق. ومع الاستمرار في تبريد المادة الغازية، فإن جميع الجُسيمات في نهاية المطاف تتلاصق لتشكّل مادة سائلة.
تذكّر:
أن الجُسيمات في المادة الغازيّة تشغل حجمًا صغيرًا فقط؛ والباقي فراغ.
تبدأ المادة الغازيّة عند تبريدها بالتكثّف. تتحرّك الجُسيمات ببطء أكبر وتبدأ بالتلاصق بسبب تزايد قوى التجاذب بينها. مع استمرار انخفاض طاقتها تتجمّع في مجموعات أكبر وأكبر. وأخيًرا تشكّل مادة سائلة