هل تعلم أن هناك تخصصًا يعرف بعلم المواد يدرس المواد الصلبة ؟ حالة المادة هذه، الحالة الصلبة، هي إحدى الحالات المعروفة بمقاومتها للتغيرات في الشكل والحجم. وعلى عكس السوائل والغازات، فإن جزيئاته مغلقة معًا ومرتبة، بحيث يكون لها شكل. في هذه المقالة، تعرف على المزيد حول هذه المرحلة من المشكلة أدناه.
ما هي المواد الصلبة؟
يتم تعريف المادة الصلبة على أنها حالة من المادة تكون فيها جزيئات المادة معًا في روابط صلبة وقوية . ونظرًا لهذه الخصوصية، يمكننا القول أن هذه الحالة من المادة لها بنية محددة جيدًا بفضل قوة التماسك بين الجزيئات، والتي تمنحها الشكل والصلابة والصلابة. بالإضافة إلى ذلك، فهي تتمتع بمقاومة كبيرة للقوى الخارجية ولديها صلابة.
هناك عدة أنواع من المواد الصلبة ويتم تصنيفها حسب الشكل الذي يمكن أن تتخذه. على سبيل المثال، تتكون بلورة الملح من أيونات الصوديوم والكلور، المرتبطة معًا بواسطة روابط أيونية. في المعادن، يتم مشاركة الإلكترونات في أنواع مختلفة من الروابط، وفي الماس، يتم توفير القوة من خلال الروابط التساهمية.
خصائص المواد الصلبة
اعتمادا على الضغط المستمر الذي يمارس على جسم صلب، فإنه يمكن أن يطور مقاومة أكبر للتشوه . ومن الأمثلة على ذلك ما يتعلق بالهياكل البلورية، التي يمكن أن تختلف كثافتها. ونلخص النقاط البارزة الأخرى على النحو التالي:
- الصلابة : الصلابة هي قدرة العنصر على مقاومة القوى الخارجية، والحفاظ على المفاصل وعدم تشوهها. المواد الصلبة التي تتمتع بهذه الخاصية لا تتشوه.
- لها شكل محدد : جميع المواد الصلبة لها شكل محدد ولا تتدفق في الحالة السائلة أو الغازية إلا تحت ضغوط خارجية معينة.
- الهشاشة: هذه خاصية أخرى للمواد الصلبة تسمح لها بالتكسر إلى أجزاء مختلفة عند مواجهتها بالقوة، أي أنها هشة.
- الصلابة: تشير الصلابة إلى مقاومة المواد للتغيير عن طريق التآكل أو الخدش أو القطع أو أي نوع من الاختراق. الماس مادة صلبة جدًا.
- المرونة: وهي خاصية تستعيد بها الأجسام حجمها بعد ضغطها، وذلك عندما تختفي القوة المسببة للتشوه.
- الليونة والليونة : تشير إلى الخاصية التي تتمتع بها المادة الصلبة وهي القدرة على القولبة أو تغيير الشكل دون أن تنكسر. ومن الأمثلة على ذلك النحاس، الذي يمكن تمديده لتشكيل أسلاك أو أسلاك أو ألواح.
يمكن للمواد الصلبة أن تغير شكلها بسبب عمليات مثل الاندماج، حيث يتم تطبيق الحرارة لكسر التماسك بين جزيئاتها. وفي حالة التسامي ينتقل العنصر من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية عن طريق التحكم في درجة الحرارة والضغط، ويتميز بأنه لا يمر بالحالة السائلة.
الاستخدامات والتطبيقات الأكثر شيوعا
المواد الصلبة هي إحدى حالات المادة الأكثر شيوعًا في الطبيعة. معظم الأشياء من حولنا تكون في هذه المرحلة، لذلك يمكننا حملها في أيدينا دون مشكلة. ومن أبرز الأمثلة والاستخدامات والتطبيقات ما يلي:
- جميع المعادن ما عدا الزئبق في حالة صلبة . في الواقع، في درجة حرارة الغرفة، فإنها تحتفظ بصلابتها وصلابتها بفضل عمل الروابط المعدنية بين ذراتها.
- الثلج هو أحد الأشكال الصلبة للمياه ، والذي يتم إحضاره إلى درجة التجمد للتبلور. ويستخدم في وعاء لتبريد المواد وحفظ الأطعمة.
- مثال آخر للعنصر الصلب هو الخرسانة ، وهي عبارة عن خليط من الأسمنت والحصى والماء، وتستخدم رطبة. وعندما يجف، فإنه يشكل بنية قوية جدًا، ولهذا السبب يتم استخدامه في قطاع البناء.
- وبطبيعة الحال، يمكننا أن نستشهد بالعظام ، وهي شكل من أشكال تمعدن الكالسيوم الموجود في جميع الحيوانات الفقارية.
وخلاصة القول أن المواد الصلبة هي جزء من حالة المادة التي تتميز بصلابتها وصلابتها وكثافتها العالية. يتم استخدامها في التطبيقات الصناعية المختلفة وتشكل واحدة من أكثر مراحل المادة شيوعًا. هناك أنواع مختلفة، واعتمادًا عليها، يمكن أن تكون أكثر أو أقل هشاشة.