علوم
 
اّموزش علوم دوره راهنمایی

محل درج آگهی و تبلیغات
 
نوشته شده در تاريخ چهارشنبه بیست و نهم مهر 1388 توسط علی رضا پیرمردی

ماده

 

 

 

تمام موادی را که جهان از آنها 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 تاثیر 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.

 

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 آنها با هم برابر است.

عنصر

یونانیان باستان به این مفهوم رسیده بودند که کل ماده ، از تعداد محدودی مواد ساده که آنها را عمنصر می‌نامیدند، ترکیب یافته است. یونانیان ، کل ماده موجود در زمین را مشتق از چهار عنصر خاک ، هوا ، آتش و آب می‌دانستند. از آنجا که اجرام آسمانی ، کامل و تغییرناپذیر دانسته می‌شد، آنان جرم فلکی را مرکب از عنصر پنجمی به نام اتر در نظر می‌گرفتند. اتر بعدا به نام quinessence از واژه لاتین به معنی عنصر پنجم معروف شد.    

این نظریه یونانی ، قرنها تسلط خود را بر اندیشه‌های علمی حفظ کرد. در سال 1661 ، "رابرت بویل" در کتاب خود زیر عنوان شیمیدان شکاک ، تعریف کاملا جدید برای عنصر ارائه کرد: ««اکنون منظور من از عناصر ، اجسام اولیه و ساده یا کاملا غیر آمیخته ای است که از هیچ گونه اجسام یا از یکدیگر ساخته نشده باشند. آنها اجزای اجسامی هستند که وقتی کاملا با هم آمیخته شوند، فورا با هم ترکیب می شوند و آن اجسام در نهایت به این اجزا تجزیه می‌شوند.  

بویل برای مشخص کردن این مواد خامی که عنصر می‌نامیدند، اقدامی نکرد. اما او تاکید می‌کرد که دلیل وجود این عناصر ، همچنین تشخیص آنها موکول به آزمایش شیمیایی است. مفهومی که بویل از عنصر شیمیایی بدست آورده بود، در سده بعد بوسیله "آنتوان لاوازیه" به نحوی پابرجا استقرار یافت. لاوازیه ماده ای را به عنوان عنصر پذیرفت که به مواد ساده تری
تجزیه نشود. علاوه بر این ، او نشان داد که یک ماده مرکب از اتحاد عناصر تولید می‌شود. لاوازیه 23 عنصر را بدرستی مشخص کرد  گرچه او نور ، گرما و چند ماده مرکب ساده را پیوست فهرست خود کرده بود.

هر عنصر ، بنابر موافقت بین‌المللی ، با یک نماد شیمیاییی نشان داده می‌شود. غالب این نمادها ، مرکب از یک یا دو حرف است. نمادهای سه‌حرفی برای غالب عناصری که اخیرا کشف و از طریق واکنشهای هسته‌ای تهیه شده‌اند، بکار برده می‌شوند.

مواد مرکب

مواد مرکب ، موادی هستند که از دو یا چند عنصر به نسبت ثابت ترکیب یافته‌اند. قانون نسبتهای مشخص  که نخستین بار در 1799 بوسیله "ژوزف پروست" پیشنهاد شد  می‌گوید که یک ماده مرکب خالص همواره از عناصر یکسان و با نسبت جرمی یکسان ترکیب یافته‌اند. مثلا آب همیشه از عناصر هیدروژن و اکسیژن به نسبت %11.19 هیدروژن و %88.81 اکسیژن تولید می‌شود.

بیش از دوازده هزار ماده مرکب معدنی شناخته شده است و بیش از چهار میلیون ماده سنتز شده یا از منابع طبیعی بدست آمده‌اند. خواص ماده مرکب با خواص عناصر تشکیل دهنده این مواد کاملا متفاوت است.

 

ماده خالص و مخلوط

یک عنصر یا یک ماده مرکب را ماده خالص می‌گویند. تمام انواع دیگر ماده مخلوط هستند. مخلوطها 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 همگن. مخلوط ناهمگن ، کاملا یکنواخت نیست، بلکه مرکب از اجزایی است که از لحاظ فیزیکی متمایز از یکدیگرند. مخلوط همگن کاملا یکنواخت به نظر می‌رسد و آن را محلول می‌گویند. هوا ، نمک حل شده در آب و آلیاژ نقره- طلا ، بترتیب 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 تماما 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 معمولا به‌آسانی قابل تمیزند. مثلا در گرانیت که یک مخلوط ناهمگن است، بلورهای صورتی رنگ فلدسپار ، بلورهای کوارتز بی‌رنگ و بلورهای سیاه و درخشان میکا قابل تشخیص است.       
وقتی تعداد فازهای یک نمونه معین شود، تمام بخشهایی از آن که از یک نوع‌اند، تنها یک فاز به حساب می‌آیند.بنابراین ، گرانیت مرکب از سه فاز است. البته اجزای نسبی سه فاز گرانیت ممکن است از نمونه ای به نمونه دیگر تفاوت داشته باشند.

 

حالت ماده

 

علم ، طبیعت را بر حسب ماده و انرژی تفسیر می کند.ماده ، یعنی آنچه که تمام جهان از آن ترکیب یافته است را می توان چنین تعریف کرد: ماده چیزی است که جرم دارد و فضا را اشغال می کند. جرم پیمانه ای از کمیت ماده است. جسمی که تحت تاثیر نیروی خارجی نیست، مایل است که به حال سکون بماند و اگر در حال حرکت باشد مایل است که به حرکت یکنواخت خود ادامه دهد.این خاصیت اینرسی نامیده می شود.جرم یک جسم متناسب با اینرسی آن است.

جرم یک جسم تغییر ناپذیر است اما وزن آن چنین نیست. وزن، نیروی جاذبه ثقلی است که از طرف
زمین بر جسم اعمال می شود. بنابراین، وزن یک جسم معین بر حسب فاصله آن از مرکز زمین تغییر می کند. وزن یک جسم با جرم آن و با جاذبه ثقلی زمین نسبت مستقیم دارد. بنابراین در هر جای معین، دو جسم که جرم مساوی داشته باشند، وزن آنها با هم برابر است.     

جرم یک جسم را می توان با یک ترازو معین کرد . برای این کار جرم استاندارد را در یک کفه ترازو و جسمی را که جرم نامعلومی دارد، در کفه دیگر ترازو می گذاریم. وقتی که ترازو در حال تعادل باشد، نیروی جاذبه ثقلی وارد بر یک کفه ترازو برابر با نیروی وارد بر کفه دیگر است و در این حال، وزن دو کفه و در نتیجه ، جرم آن دو جسم با هم برابر است.    

در
شیمی دو اصطلاح جرم و وزن ، از مدتها پیش به جای یکدیگر به کار برده شده است. چنین کاربردی نادرست است ولی در اصطلاحاتی مانند وزن اتمی، وزن مولکولی و درصد وزنی کاملا جا افتاده است. تعیین جرم از طریق مقایسه وزن صورت می گیرد و معمولا در نوشتن و گفتن، فعل وزن کنید از عبارت جرم را تعیین کنید آسانتر به نظر می رسد. به طور کلی از این کاربرد نابجا اشتباه مهمی ناشی نمی شود ودر متونی که این اصطلاحات به کار رفته است، معنی دقیق آنها تقریبا روشن است.   

ماده به سه حالت فیزیکی گاز، مایع و جامد وجود دارد. گاز شکل و حجم ثابتی ندارد و در هر ظرفی که وارد شود آن را کاملا پر می کند ودر حد نسبتا وسیعی فشرده و منبسط می شود. مایع نیز شکل ثابتی ندارد ولی در حد حجمی که اشغال می کند به شکل ظرف خود در می آید. حجم مایعات با تغییر
دما و فشار تغییر چندانی نمی کند. یک جامد در شرایط عادی حجم و شکل ثابتی دارد. تغییرات مشاهده شده در حجم جامدات نسبت به دما و فشار بسیار کم است.

تغییر حالت مانند ذوب شدن یک جامد و
تبخیر یک مایع و همچنین تغییر شکل یا تغییر وضع اجزاء یک جسم، نمونه هایی از تغییرات فیزیکی اند، یعنی تغییراتی که با تولید گونه های جدید شیمیایی همراه نیستند. با اعمال فیزیکی مانند صاف کردن و تقطیر می توان اجزاء یک مخلوط را از هم جدا کرد، ولی نمی توان ماده ای را که در مخلوط اصلی وجود ندارد، با این اعمال تولید کرد. اما در مقابل تغییرات شیمیایی، تحولاتی هستند که در جریان آنها موادی به مواد دیگر تبدیل می شوند.   

یک ماده از روی خواص ذاتی خود یعنی صفاتی که آن را از دیگر انواع ماده متمایز می کند، مشخص می شود. خواصی مانند دانسیته ، رنگ، حالت فیزیکی، نقطه ذوب و رسانایی الکتریکی، خواص فیزیکی نامیده می شود. زرا این گونه خواص را ، بدون آنکه تغییری در ترکیب شیمیایی نمونه مورد نظر پدید آید، می توان مشاهده کرد. خواص شیمیایی یک ماده آنگونه خواصی است که تغییرات شیمیایی واکنشهای شیمیایی آن ماده را بیان می کند. خواصی مانند جرم ، طول و دما را که مشخص کننده نوع ماده به خصوصی نیستند، خواص عارضی می نامیم.     

بخش مشخصی از ماده که تمام آن از نظر ترکیب و خواص ذاتی یکسان و یکنواخت باشد یک فاز نامیده می شود. اگر ماده ای فقط شامل یک فاز باشد آن را همگن، و اگر بیش از یک فاز باشد آن را ناهمگن می نامیم.
آهن، نمک و محلول نمک در آب هر یک موادی همگن اند. چوب، گرانیت و مخلوطی از یخ و آب هر یک موادی ناهمگن اند.      

فازهای یک ماده ناهمگن حدود مرزی مشخصی دارند و معمولا به آسانی قابل تشخیص اند. مثلا در گرانیت،
بلورهای صورتی رنگ فلدسپار، بلورهای بی رنگ کوارتز و بلورهای سیاه و درخشان میکا از یکدیگر تمیز داده می شوند. وقتی عده فازهای یک نمونه معین شوند، تمام قسمتهای همانند آن، یک فاز واحد به شمار می آیند. بنابراین، گرانیت شامل سه فاز است.مواد ناهمگن ، ترکیب ثابتی ندارند و بنابراین مخلوط اند. مثلا نسبت اجزاء سه فاز گرانیت، از نمونه ای به نمونه دیگر تغییر می کند. بتابراین ممکن است، بی نهایت مخلوط ناهمگن وجود داشته باشد، زیرا نسبت اجزاء متفاوتی که در یک ماده ناهمگن وجود دارد، به هیچ وجه محدودیتی وجود ندارد.      

مخلوط های همگن را محلول می نامیم. محلول ممکن است در یک فاز گازی، مایع یا جامد وجود داشته باشد. هوا، محلول نمک در آب و آلیاژ
طلا_نقره به ترتیب نمونه هایی از محلولهای گازی، مایع و جامد می باشند. گازها به هر نسبت با یکدیگر می آمیزند ولی در محلولهای مایع و جامد معمولا برای انحلال ماده ای در ماده دیگر، محدودیت وجود دارد. با وجود این ، ترکیب محلولها تغییر پذیر است. یعنی از چند نوعی که با هم محلولی به وجود می آورند می توان محلولهایی به نسبتهای دیگر تهیه کرد . بنابراین محلولها نوعی مخلوط اند.       

در یک مخلوط ناهمگن، هر فاز خواص مخصوص به خود را دارد، اما مخلوط همگن، یگ گروه خواص ذاتی واحد دارد که هر یک از این خواص به ترکیب مخلوط وابسته است. مثلا، وزن حجمی، مزه، نقطه جوش و رسانایی الکتریکی محلول نمک در آب با نسبت مقدار کم نمک و آب تغیر می کند.  

مواد خالص، موادی همگن اند که ترکیب ثابت و خواص ذاتی تغییر ناپذیری دارند. دو نوع ماده خالص وجود دارد: عنصر و ماده مرکب.
عنصر ماده خالصی است که به مواد خالص ساده تر از خود تجزیه نمی شود. ماده مرکب ماده خالصی است که از دو یا چند عنصر به نسبتهای ثابت و معین ترکیب یافته است. بنابراین، هیدروژن و اکسیژن هر کدام یک عنصرند و آب ماده مرکبی است که از 19/11% هیدروژن و 81/88% اکسیژن ترکیب یافته است.تهیه یک ماده مرکب از عناصر تشکیل دهنده آن را سنتز می گوییم و تجزیه یک ماده مرکب به عناصر تشکیل دهنده آن را تجزیه می نامیم.


.: Weblog Themes By Pichak :.


تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : پیچک