الوحدة الأولى - الدرس الأول

الوحدة الأولى

المادة وتركيبها

الدرس الأول     المادة وخواصها

• يعنى إيه المادة ؟

-       " هي كل ما له كتله وحجم "        أو          " هي كل ما له كتله ويشغل حيز من الفراغ "

* تختلف المواد في عدد من الخواص العامة وهى :

1- اللون .                 2- الطعم .                         3- الرائحة .                     4 - الكثافة .

5- درجة الانصهار .     6 – درجة الغليان .              7 – الصلابة .                   8 – التوصيل الكهربي .

9- التوصيل الحراري .  10 – النشاط الكيميائي .

- أولاً: اللون والطعم والرائحة:

يمكن التمييز بين المواد المختلفة عن طريق اللون والطعم والرائحة فمثلا :

1- يمكن التمييز بين الحديد ، الفضة ، الذهب والنحاس عن طريق اللون .

2- يمكن التمييز بين ملح الطعام ، السكر والدقيق عن طريق الطعم .

3- يمكن التمييز بين زيت الطعام ، العطر والخل ( أو الطباشير والنفتالين ) عن طريق الرائحة .

- ثانياً : المادة والكثافة :

*  أسأل نفسك ليه ؟ :- بعض الأشياء تطفو على سطح الماء والبعض الأخر يغوص في الماء

مثل : مسمار من الحديد ينغمر في الماء ، بينما تطفو قطعة الخشب وسبب ذلك يرجع إلى إختلاف الكثافة .

* تعريف الكثافة : 

"هي كتلة وحدة الحجوم من المادة "   أو   " هي كتلة 1 سم³ من المادة "

*  كيف تحسب الكثافة ؟ تحسب الكثافة بقسمة الكتلة بالجرامات على الحجم بالسنتيمترات المكعبة أي أن :

          الكثـــافة ( جم/سم³ )= الكتلة(جم) / الحجم( سم³ )

* الكتلة : -  هي مقدار ما يحتويه الجسم من مادة ، ويمكن تعيين الكتلة بإستخدام : 
1- الميزان المعتاد         2- الميزان الحساس .          * وحدة قياس الكتلة هي الجرام ( جم) .

* الحجـــم :  هو مقدار الحيز الذي يشغله الجسم ،   وحدة قياس الحجم هي السنتيمتر المكعب ( سم³ ) .

 ( 1 )    يمكن تعيين حجم سائل بإستخدام : المخبار المدرج .

سؤال يهمك  ما معنى قولنا أن : كثافة الألومنيوم 2.7 جم/سم³ ؟

هاتجاوب وتقول :معنى ذلك أن كتلة وحدة الحجوم ( السم المكعب الواحد ) من الألومنيوم تساوى 2.7 جم 

( 2 ) تعيين حجم جسم صلب  :

- الأجسام الصلبة قد تكون منتظمة الشكل مثل ( المكعب أو الكرة أو متوازى المستطيلات ، وقد تكون غير

منتظمة الشكل مثل (قطعة من الصخر أو الزلط) وقد تكون الأجسام الصلبة تغوص في الماء أو تطفو على سطحه.

* أولا : تعيين حجم جسم صلب منتظم الشكل :

1. تعيين حجم المكعب: حجم المكعب = طول الضلع × نفسه × نفسه.

2. تعيين حجم متوازى مستطيلات :     حجم متوازى المستطيلات = الطول × العرض × الإرتفاع .

3. تعيين حجم كرة :                    حجم الكرة =3 \ 4  ط نق 2

*تعيين كثافة بعض السوائل *

* لتعيين كثافة سائل (( مثل الماء )) نعين حجمه وكتلته كالأتي :

1.عين حجم السائل بإستخدام المخبار المدرج .

2.خذ كأساً نظيفاً جافاً وعين كتلته بالميزان الحساس .

3.انقل الماء المعلوم الحجم إلى الكأس ثم عين كتلة الماء والكأس معاً .

4.إحسب كتلة السائل من العلاقة : كتلة السائل = كتلة الكأس والسائل – كتلة الكأس فارغة .

5.  إحسب الكثافة من القانون :

       **    الكثافة = الكتلة /الحجم  _{ووحدتها   جم / سم3}

* ملحوظة هامة : عند تغير درجة حرارة جسم فإن حجمه يتغير( يتمدد أو ينكمش ) وبالتالي تتغير كثافته .

* تطبيقات حياتية على الكثافة :

1- المواد التى كثافتها أقل من الماء تطفو على سطحه و المواد التى كثافتها أكبر من الماء تغوص فيه .

2- عدم إستخدام الماء فى إطفاء حرائق البترول (علل ) : لأن كثافة زيت البترول أقل من كثافة الماء 

فيطفو على سطح الماء ويظل مشتعلا .

3- البالونات التى تحمل أعلاما وصورا وترتفع لأعلى فى الإحتفالات الكبيرة : لأنا تكون مملوءة 

بغاز الهيدروجين أو الهيليوم لأنها غازات أقل كثافة من الهواء .

4- إستطاع أرشميدس إكتشاف تاج مصنوع من الذهب مخلوط بالنحاس : 

لأن الكثافة صفة مميزة للمادة ولذلك اختلفت كثافة الذهب المخلوط بالنحاس عن كثافة الذهب النقى .

* ملحوظة هامة : 1-  نلاحظ من الجدول السابق أن الكثافة تختلف من مادة لأخرى ، وبالتالي فإن الحجوم 

المتساوية من تلك المواد لها كتل مختلفة .

2- الكثافة خاصية مميزة للمادة

-  ثالثاً : المادة ودرجة الإنصهار :

*درجة الانصهار : - "هي درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة "  

* درجة الغليان : - "هي درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ".

* نشاط لتوضيح إختلاف المواد عن بعضها في درجة الإنصهار :

 الخطوات :

1- نحضر حمام مائي كالموضح بالشكل .

2- ضع إناء مملوء بثلج مجروش في الحمام المائي .

3- ضع الحمام المائي على اللهب وأنتظر فترة .

4- عند بداية انصهار الثلج ابعد الحمام المائي عن اللهب وسجل قراءة الترمومتر .

5- نكرر الخطوات السابقة مع وضع الشمع بدلا من الثلج .

6- نسجل قراءة الترمومتر عند بداية إنصهار الشمع .

- الملاحظة : تختلف درجة إنصهار الثلج عن درجة انصهار الشمع .

- الإستنتاج : تختلف المواد عن بعضها في درجات إنصهارها .

بعضها درجة إنصهارها منخفضة ( مثل : الشمع والزبد والثلج ) .

وبعضها درجة إنصهاره مرتفعة ( مثل : الحديد والألمونيوم والنحاس وملح الطعام ) .

* تطبيقات حياتية على درجة الانصهار :

  هام جدا  تصهر المعادن حتى :

          1- يسهل تشكيلها .          2- يسهل خلطها لعمل سبائك منها

 مثل :   - سبيكة الذهب والنحاس : تستخدم في صناعة الحلي .

- سبيكة النيكل كروم : تستخدم في صناعة  ملفات التسخين .

- سبيكة الصلب الذي لا يصدأ أو الألومنيوم : تستخدم في صناعة أواني الطهي وذلك لارتفاع درجة إنصهارها .

-  رابعاً : المادة والصلابة :

- تنقسم المواد من حيث الصلابة إلى :

1- مواد لينة في درجات الحرارة العادية ، مثل : المطاط .

2- مواد تحتاج إلى اكتساب طاقة حرارية بالتسخين لكي تلين ويسهل تشكيلها ، مثل : المعادن (الحديد والنحاس).

3- مواد لا تلين ولا تقبل التشكيل بالحرارة ، مثل : الفحم والكبريت .

-  خامساً : المادة والتوصيل الكهربي :  وتنقسم المواد من حيث التوصيل الكهربى إلى :

(أ) مواد جيدة التوصيل للكهرباء : مثل :

1- المعادن بصفة عامة مثل : الحديد – النحاس – الألومنيوم .

2- بعض المحاليل مثل : الأحماض – القلويات – محاليل الأملاح – محلول كلوريد الهيدروجين في الماء .

(ب) مواد لا توصل الكهرباء : مثل :

1- الغازات : مثل : الأكسجين- الهيدروجين .

2- بعض المحاليل مثل : محلول السكر في الماء – محلول كلوريد الهيدروجين في البنزين

3- بعض العناصر الصلبة مثل : الكبريت والفوسفور .

-  سادساً : المادة والتوصيل الحراري :

- تنقسم المواد من حيث التوصيل الحراري إلى :

1- مواد جيدة التوصيل للحرارة مثل : المعادن ( حديد ، نحاس ، ألومنيوم )

2- مواد رديئة التوصيل للحرارة مثل :  الخشب والبلاستيك .

* تطبيقات حياتية على الصلابة والتوصيل الكهربي والتوصيل الحراري :

1- تستخدم أسياخ من الحديد في خرسانة المباني ولا تستخدم أسياخ من النحاس   

(علل) لأنها مادة عالية الصلابة .

2- تصنع أسلاك الكهرباء من النحاس أو الألومنيوم           

(علل) لأنها جيدة التوصيل للكهرباء .

3- تصنع أواني الطهي من الألومنيوم                    

(علل) لأنها جيدة التوصيل للحرارة .

4- تصنع مقابض أواني الطهي من الخشب أو البلاستيك           

(علل) لأنها رديئة التوصيل للحرارة .

5- يصنع مقبض المفك من البلاستيك أو الخشب في حين يصنع المفك نفسه من الحديد الصلب

(علل ) لأن البلاستيك أو الخشب من المواد العازلة بينما الحديد من المواد الموصلة للكهرباء .

-  سابعاً : المادة والنشاط الكيميائي :

- يقاس النشاط الكيميائي للمادة بدرجة تفاعلها مع الأكسجين

  وتختلف العناصر عن بعضها في النشاط الكيميائي وتنقسم إلى :

1- عناصر نشطة جدا كيميائياً : تتفاعل مع الأكسجين بمجرد تعرضها للهواء الرطب مثل : البوتاسيوم والصوديوم .

2- عناصر أقل نشاطاً : تتفاعل مع الأكسجين بعد فترة قد تصل إلى عدة أيام مثل : الحديد والألومنيوم والنحاس .

3- عناصر ضعيفة النشاط الكيميائي : يصعب أن تتفاعل مع الأكسجين مثل : الفضة والذهب 

والبلاتين لذلك تستخدم في:

 1- صناعة الحلــي .   2- طلاء وتغطية المواد القابلة للصدأ مثل الحديد لحمايتها من الصدأ والتآكل

ومن أمثلة المواد المستخدمة في الطلاء الفضة والذهب والكروم والنيكل .

* تطبيقات حياتية على النشاط الكيميائي :

1- طلاء الكباري المعدنية وأعمدة الإنارة بين الحين والآخر لحمايتها من الصدأ .

2- تغطية قطع غيار السيارات بطبقة من الشحم لحمايتها من الصدأ .

3- غسل أواني الطهي المصنوعة من الألومنيوم بجسم خشن لإزالة طبقة أكسيد الألومنيوم المتكونة .

* ملحوظة هامة :

- صدأ الحديد : هو مادة مسامية لونها بني محمر تعرف باسم أكسيد الحديد .

يؤدى صدأ الحديد إلى تآكل الحديد ما يؤدى إلى تدمير المباني والكباري والآلات والسيارات لذلك فإنه يسبب 

خسارة كبيرة في الإقتصاد القومي .

ويتم حماية الحديد من الصدأ عن طريق عزل الحديد عن كل من الهواء والماء بواسطة :

1-    طلاؤه بمواد عازلة كالدهانات( ورنيش – زيت ) .

2-    الجلفنة عن طريق تغطيته بفلزات تقاوم التآكل .

- جلفنة الحديد : هو تغطية الحديد بطبقة من الخارصين تعمل كعازل لمنع وصول الأكسجين والماء لسطح الحديد مما يحميه من الصدأ .