ما هي المادة؟ ما هي فئات المواد؟ الفرق بين المواد العضوية وغير العضوية

مادة

مادة

نوع المادة، والتي، على عكس المادية. المجال له كتلة سكون. في النهاية، يتكون الكون من جسيمات أولية، والباقي منها ليس صفرًا (أساسا من الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات). في الكلاسيكية الفيزياء V. والفيزيائية. كان الصفر متعارضًا تمامًا مع بعضهما البعض كنوعين من المادة، أولهما منفصل، والثاني متصل. الكم، الذي طرح فكرة الثنائيات. أدت الطبيعة الموجية الجسيمية لأي جسم صغير إلى تسوية هذا التعارض. أدى اكتشاف العلاقة الوثيقة بين الطاقة والمجال إلى تعميق الأفكار حول بنية المادة. على هذا الأساس، تم تحديد V. والمادة بشكل صارم طوال الوقت رر.قرون محددة مع كل من الفلسفة والعلم، و فيلسوفبقي المعنى مع فئة المادة، واحتفظ V. بالعلمية في الفيزياء والكيمياء. في الظروف الأرضية، توجد الطاقة في أربع حالات: الغازات والسوائل والمواد الصلبة والبلازما. يُذكر أن V. يمكن أن يتواجد أيضًا في مكان خاص فائق الكثافة (على سبيل المثال في النيوترون)حالة.

فافيلوف إس آي، تطوير فكرة المادة، المجموعة. مرجع سابق., ت. 3، م، 1956، مع.-41-62؛ هيكل وأشكال المادة. [قعد. فن.]، م، 1967.

آي إس ألكسيف.

القاموس الموسوعي الفلسفي. - م: الموسوعة السوفيتية. الفصل. المحرر: L. F. Ilyichev، P. N. Fedoseev، S. M. Kovalev، V. G. Panov. 1983 .

مادة

معناها قريب من المفهوم موضوع،ولكن ليس معادلاً له تمامًا. في حين أن كلمة "" ترتبط في الغالب بأفكار حول الواقع الخام الخامل الميت، الذي تهيمن فيه القوانين الميكانيكية حصريًا، فإن الجوهر هو "مادة" تثير التصميم والحيوية والنبل بفضل تلقيها الشكل. سم. نسج الجشطالت.

القاموس الموسوعي الفلسفي. 2010 .

مادة

أحد الأشكال الأساسية للمادة. V. يشمل العيانية. الأجسام في جميع حالات التجمع (الغازات، والسوائل، والبلورات، وما إلى ذلك) والجزيئات التي تشكلها، والتي لها كتلتها الخاصة ("كتلة السكون"). هناك أنواع عديدة من جسيمات V المعروفة: الجسيمات "الأولية" (الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات والميزونات والبوزيترونات، وما إلى ذلك)، والنوى الذرية، والذرات، والجزيئات، والأيونات، والجذور الحرة، والجسيمات الغروية، والجزيئات الكبيرة، وما إلى ذلك (انظر . الجسيمات الأولية للمادة).

أشعل.:إنجلز ف.، جدلية الطبيعة، م.، 1955؛ له، ضد دوهرينغ، م.، 1957؛ لينين السادس، المادية والنقد التجريبي، الأعمال، الطبعة الرابعة، المجلد 14؛ فافيلوف إس آي، تطوير فكرة المادة، المجموعة. ، المجلد 3، م، 1956؛ كتابه، لينين والحديث، المرجع نفسه. هو، ولينين والمشكلات الفلسفية للفيزياء الحديثة، المرجع نفسه. Goldansky V.، Leikin E.، تحولات النوى الذرية، M.، 1958؛ Kondratiev V.N.، البنية والخصائص الكيميائية للجزيئات، M.، 1953؛ "التقدم في العلوم الفيزيائية"، 1952، العدد 48، رقم. 2 (مخصص لمشكلة الكتلة والطاقة)؛ أوفتشينيكوف إن إف، مفاهيم الكتلة والطاقة...، م، 1957؛ Kedrov B. M.، تطور مفهوم العنصر في الكيمياء، M.، 1956؛ نوفوزيلوف يو.، الجسيمات الأولية، م.، 1959.

الموسوعة الفلسفية. في 5 مجلدات - م: الموسوعة السوفيتية. حرره ف. كونستانتينوف. 1960-1970 .


المرادفات:

يتم دراسة مفهوم المادة من قبل عدة علوم في وقت واحد. سنقوم بتحليل مسألة ماهية المواد من وجهتي نظر - من وجهة نظر العلوم الكيميائية ومن وجهة نظر الفيزياء.

المادة في الكيمياء والفيزياء

يفهم الكيميائيون المادة على أنها مادة فيزيائية تحتوي على مجموعة معينة من العناصر الكيميائية. تعتبر المادة في الفيزياء الحديثة نوعاً من المادة يتكون من فرميونات أو نوع من المادة يحتوي على فرميونات وبوزونات ولها كتلة ساكنة. كالعادة، يجب أن تتكون المادة من جسيمات، معظمها من الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. تشكل البروتونات والنيوترونات نوى ذرية، وتشكل هذه العناصر معًا ذرات (المادة الذرية).

خصائص المادة

تحتوي كل مادة تقريبًا على مجموعة فريدة من الخصائص. تُفهم الخصائص على أنها خصائص تشير إلى فردية المادة، والتي بدورها توضح اختلافاتها عن جميع المواد الأخرى. الخصائص الفيزيائية والكيميائية المميزة هي ثوابت - الكثافة، وأنواع مختلفة من درجات الحرارة، والديناميكا الحرارية، ومؤشرات التركيب البلوري.

التصنيف الكيميائي للمواد

في الكيمياء، تنقسم المواد إلى مركبات ومخاليطها. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي القول أن المواد العضوية هي مجموعة من الذرات المرتبطة ببعضها البعض، مع مراعاة أنماط معينة. تجدر الإشارة إلى أن الحدود بين المركب وخليط المواد يصعب تحديدها بوضوح. وذلك لأن العلم يعرف المواد ذات التركيب المتغير. من المستحيل إنشاء صيغة دقيقة لهم. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر المركب مجردًا إلى حد كبير، لأنه من الناحية العملية لا يمكن تحقيق سوى النقاء النهائي للمادة قيد الدراسة. أي عينة موجودة في الحياة الواقعية هي عبارة عن خليط من المواد، ولكن مع غلبة مادة واحدة من المجموعة بأكملها. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن يقال ما هي المواد العضوية. تحتوي هذه المجموعة من المواد المعقدة على الكربون (البروتينات والكربوهيدرات).

المواد البسيطة والمعقدة

المواد البسيطة (O2، O3، H2، Cl2) هي تلك المواد التي تتكون من ذرات عنصر كيميائي واحد فقط. هذه المواد هي شكل من أشكال وجود العناصر في شكل حر. بمعنى آخر، هذه العناصر الكيميائية، التي لا تتحد مع عناصر أخرى، تشكل مواد بسيطة. يعرف العلم أكثر من 400 نوع من هذه المواد. تصنف المواد البسيطة حسب نوع الرابطة بين الذرات. وهكذا، تنقسم المواد البسيطة إلى معادن (Na، Mg، Al، Bi، إلخ) وغير معدنية (H 2، N 2، Br 2، Si، إلخ).

المواد المعقدة هي مركبات كيميائية تتكون من ذرات عنصرين أو أكثر مرتبطة ببعضها البعض. يحق للمواد البسيطة أيضًا أن تسمى مركبات كيميائية إذا كانت جزيئاتها تتكون من ذرات مرتبطة برابطة تساهمية (النيتروجين والأكسجين والبروم والفلور). ولكن سيكون من الخطأ تسمية الغازات الخاملة (النبيلة) والمركبات الكيميائية الهيدروجينية الذرية.

التصنيف الفيزيائي للمواد

من وجهة نظر الفيزياء، توجد المواد في عدة حالات من التجميع - الجسم والسائل والغاز. ما هي المواد الصلبة مثلا التي ترى بالعين المجردة؟ ويمكن قول الشيء نفسه عن حالة أخرى من التجميع. نحن نعرف من المدرسة ما هي المواد السائلة الموجودة في الطبيعة. يشار إلى أن مادة مثل الماء يمكن أن توجد في ثلاث حالات في وقت واحد - مثل الجليد والماء السائل والبخار. لا تعتبر الحالات الإجمالية الثلاث للمادة خصائص فردية للمواد، ولكنها تتوافق مع خصائص مختلفة، اعتمادًا على الظروف الخارجية لوجود المواد. في الانتقال من حالات التجميع إلى الحالات الحقيقية للمادة الكيميائية، يمكن تحديد عدد من الأنواع الوسيطة، والتي تسمى في العلم الحالات غير المتبلورة أو الزجاجية، وكذلك حالات البلورات السائلة وحالات البوليمر. وفي هذا الصدد، غالبا ما يستخدم العلماء مفهوم "المرحلة".

ومن بين أمور أخرى، تدرس الفيزياء أيضًا الحالة الرابعة لتجمع المادة الكيميائية. هذه هي البلازما، أي حالة متأينة كليًا أو جزئيًا، وكثافة الشحنات الموجبة والسالبة في هذه الحالة هي نفسها، بمعنى آخر، البلازما محايدة كهربائيًا. بشكل عام، هناك العديد من المواد في الطبيعة، ولكن الآن أنت تعرف ما هي المواد الموجودة، وهذا هو الأهم من ذلك بكثير.

يمكن تقسيم جميع المواد الكيميائية إلى نوعين: مواد نقية ومخاليط (الشكل 4.3).

المواد النقية لها تركيب ثابت وخواص كيميائية وفيزيائية محددة جيدا. فهي دائمًا متجانسة (موحدة) في التكوين (انظر أدناه). وتنقسم المواد النقية بدورها إلى مواد بسيطة (عناصر حرة) ومركبات.

المادة البسيطة (العنصر الحر) هي مادة نقية لا يمكن تجزئتها إلى مواد نقية أبسط منها. وتنقسم العناصر عادة إلى فلزات وغير فلزات (انظر الفصل 11).

المركب هو مادة نقية تتكون من عنصرين أو أكثر مرتبطين ببعضهم البعض بعلاقات ثابتة ومحددة.على سبيل المثال، يتكون مركب ثاني أكسيد الكربون (CO2) من عنصرين - الكربون والأكسجين. يحتوي ثاني أكسيد الكربون دائمًا على 27.37% كربون و72.73% أكسجين بالكتلة. وينطبق هذا البيان بالتساوي على عينات ثاني أكسيد الكربون التي تم الحصول عليها في القطب الشمالي أو القطب الجنوبي أو الصحراء الكبرى أو على القمر. وهكذا، في ثاني أكسيد الكربون، يتم دائمًا دمج الكربون والأكسجين بنسبة ثابتة ومحددة بدقة.

أرز. 4.3. تصنيف المواد الكيميائية

المخاليط هي مواد تتكون من مادتين نقيتين أو أكثر.لديهم تكوين عشوائي. وفي بعض الحالات تتكون المخاليط من مرحلة واحدة وتسمى بعد ذلك متجانسة (متجانسة). مثال على الخليط المتجانس هو المحاليل. وفي حالات أخرى، تتكون المخاليط من مرحلتين أو أكثر. ثم يطلق عليهم غير متجانسة (غير متجانسة). مثال على المخاليط غير المتجانسة هو التربة.

أنواع الجسيمات. تتكون جميع المواد الكيميائية - المواد البسيطة (العناصر) أو المركبات أو المخاليط - من جزيئات من أحد الأنواع الثلاثة التي سبق أن تعرفنا عليها في الفصول السابقة. هذه الجزيئات هي:

  • الذرات (تتكون الذرة من إلكترونات ونيوترونات وبروتونات، انظر الفصل الأول؛ وتتميز ذرة كل عنصر بعدد معين من البروتونات في نواته، ويسمى هذا العدد بالعدد الذري للعنصر المقابل)؛
  • الجزيئات (يتكون الجزيء من ذرتين أو أكثر متصلة ببعضها البعض بنسبة صحيحة)؛
  • الأيونات (الأيون هو ذرة أو مجموعة ذرات مشحونة كهربائيًا؛ شحنة الأيون ناتجة عن اكتساب أو فقدان الإلكترونات).

الجزيئات الكيميائية الأولية. الجسيم الكيميائي الأولي هو أي ذرة أو جزيء أو أيون أو جذري أو معقد، كيميائيًا أو نظائريًا، يمكن تحديدها كوحدة منفصلة من الأنواع. تشكل مجموعة من الجزيئات الكيميائية الأولية المتطابقة نوعًا كيميائيًا. يمكن أن تشير الأسماء الكيميائية والصيغ ومعادلات التفاعل، اعتمادًا على السياق، إما إلى الجسيمات الأولية أو الأنواع الكيميائية*. يشير مفهوم المادة الكيميائية الذي تم تقديمه أعلاه إلى نوع كيميائي يمكن الحصول عليه بكميات كافية للسماح باكتشاف خواصه الكيميائية.

لقد سعى الإنسان دائمًا إلى إيجاد المواد التي لا تترك فرصة لمنافسيه. منذ القدم، يبحث العلماء عن أصعب المواد في العالم، وأخفها وأثقلها. أدى التعطش للاكتشاف إلى اكتشاف الغاز المثالي والجسم الأسود المثالي. نقدم لك أغرب المواد في العالم.

1. المادة الأكثر سوادًا

المادة الأكثر سوادًا في العالم تسمى فانتابلاك وتتكون من مجموعة من أنابيب الكربون النانوية (انظر الكربون ومتآصلاته). ببساطة، تتكون المادة من عدد لا يحصى من “الشعيرات”، وبمجرد دخولها، يرتد الضوء من أنبوب إلى آخر. بهذه الطريقة، يتم امتصاص حوالي 99.965% من تدفق الضوء ولا ينعكس سوى جزء صغير منه.
يفتح اكتشاف فانتابلاك آفاقًا واسعة لاستخدام هذه المادة في علم الفلك والإلكترونيات والبصريات.

2. المادة الأكثر قابلية للاشتعال

يعتبر ثلاثي فلوريد الكلور أكثر المواد القابلة للاشتعال التي عرفتها البشرية على الإطلاق. وهو عامل مؤكسد قوي ويتفاعل مع جميع العناصر الكيميائية تقريبًا. يمكن لثلاثي فلوريد الكلور أن يحرق الخرسانة ويشعل الزجاج بسهولة! إن استخدام ثلاثي فلوريد الكلور مستحيل عمليا بسبب قابليته للاشتعال الهائلة واستحالة ضمان الاستخدام الآمن.

3. المادة الأكثر سمية

أقوى سم هو توكسين البوتولينوم. نعرفه تحت اسم البوتوكس، وهو ما يطلق عليه في التجميل، حيث وجد تطبيقه الرئيسي. توكسين البوتولينوم هو مادة كيميائية تنتجها بكتيريا كلوستريديوم بوتولينوم. بالإضافة إلى أن توكسين البوتولينوم هو المادة الأكثر سمية، فإنه يتمتع أيضًا بأكبر وزن جزيئي بين البروتينات. تتجلى السمية الهائلة للمادة في حقيقة أن 0.00002 ملغم دقيقة / لتر فقط من توكسين البوتولينوم تكفي لجعل المنطقة المصابة مميتة للإنسان لمدة نصف يوم.

4. المادة الأكثر سخونة

وهذا ما يسمى ببلازما كوارك غلوون. تم إنشاء المادة عن طريق اصطدام ذرات الذهب بسرعة قريبة من سرعة الضوء. تبلغ درجة حرارة بلازما كوارك غلوون 4 تريليون درجة مئوية. وللمقارنة فإن هذا الرقم أعلى بـ 250 ألف مرة من درجة حرارة الشمس! ولسوء الحظ، فإن عمر المادة محدود بجزء من تريليون من تريليون من الثانية.

5. أكثر حمض الكاوية

في هذا الترشيح، البطل هو حمض الفلوريد الأنتيمون H. حمض الفلوريد الأنتيمون هو 2×10 16 (مئتي كوينتيليون) مرة أكثر كاوية من حمض الكبريتيك. وهي مادة نشطة للغاية ويمكن أن تنفجر إذا تم إضافة كمية صغيرة من الماء. أبخرة هذا الحمض سامة قاتلة.

6. المادة الأكثر انفجارا

المادة الأكثر انفجارا هي الهيبتانيتروكوبان. أنها مكلفة للغاية وتستخدم فقط للبحث العلمي. لكن الأوكتوجين الأقل انفجارًا يتم استخدامه بنجاح في الشؤون العسكرية وفي الجيولوجيا عند حفر الآبار.

7. المادة الأكثر إشعاعاً

البولونيوم 210 هو أحد نظائر البولونيوم غير الموجود في الطبيعة، ولكن يتم تصنيعه بواسطة الإنسان. يتم استخدامه لإنشاء مصادر طاقة مصغرة ولكن في نفس الوقت قوية جدًا. وله نصف عمر قصير جدًا، وبالتالي فهو قادر على التسبب في مرض إشعاعي شديد.

8. أثقل مادة

وهذا، بطبيعة الحال، الفوليريت. صلابته أعلى مرتين تقريبًا من صلادة الماس الطبيعي. يمكنك قراءة المزيد عن الفوليريت في مقالتنا "أقوى المواد في العالم".

9. أقوى مغناطيس

أقوى مغناطيس في العالم مصنوع من الحديد والنيتروجين. في الوقت الحالي، لا تتوفر تفاصيل حول هذه المادة لعامة الناس، ولكن من المعروف بالفعل أن المغناطيس الفائق الجديد أقوى بنسبة 18٪ من أقوى المغناطيسات المستخدمة حاليًا - النيوديميوم. مغناطيس النيوديميوم مصنوع من النيوديميوم والحديد والبورون.

10. المادة الأكثر سيولة

إن سائل الهيليوم الثاني الفائق ليس له لزوجة تقريبًا عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق. ترجع هذه الخاصية إلى خاصيتها الفريدة المتمثلة في التسرب والسكب من وعاء مصنوع من أي مادة صلبة. يتمتع الهيليوم II باحتمالات استخدامه كموصل حراري مثالي لا تتبدد فيه الحرارة.

الفرق بين المادة والمجال

ويتميز المجال، على عكس المواد، بالاستمرارية؛ والمجالات الكهرومغناطيسية والجاذبية، ومجال القوى النووية، والمجالات الموجية لمختلف الجسيمات الأولية معروفة.

يلغي العلم الطبيعي الحديث الفرق بين المادة والمجال، معتبرا أن كل من المادة والمجال يتكون من جزيئات مختلفة لها طبيعة موجة جسيمية (مزدوجة). أدى تحديد العلاقة الوثيقة بين المجال والمادة إلى تعميق الأفكار حول وحدة جميع أشكال وبنية العالم المادي.

تتميز المادة المتجانسة بالكثافة - نسبة كتلة المادة إلى حجمها:

أين ρ - كثافة المادة، م- كتلة المادة، الخامس- حجم المادة .

المجالات المادية لا تملك مثل هذه الكثافة.

خصائص المادة

تحتوي كل مادة على مجموعة من الخصائص المحددة - الخصائص الموضوعية التي تحدد خصوصية مادة معينة وبالتالي تجعل من الممكن تمييزها عن جميع المواد الأخرى. تشمل الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأكثر تميزًا الثوابت - الكثافة، ونقطة الانصهار، ونقطة الغليان، والخصائص الديناميكية الحرارية، ومعلمات البنية البلورية. الخصائص الرئيسية للمادة تشمل خصائصها الكيميائية.

مجموعة متنوعة من المواد

عدد المواد غير محدود من حيث المبدأ؛ إلى عدد معين من المواد، تتم إضافة مواد جديدة باستمرار، سواء تم اكتشافها في الطبيعة أو تصنيعها بشكل مصطنع.

المواد الفردية والمخاليط

الدول المجمعة

جميع المواد، من حيث المبدأ، يمكن أن توجد في ثلاث حالات التجميع - الصلبة والسائلة والغازية. وبالتالي، فإن الجليد والماء السائل وبخار الماء هي حالات صلبة وسائلة وغازية لنفس المادة - الماء H 2 O. الأشكال الصلبة والسائلة والغازية ليست خصائص فردية للمواد، ولكنها تتوافق فقط مع خصائص مختلفة، اعتمادًا على الفيزيائية الخارجية شروط وجود المواد. لذلك، من المستحيل أن نعزو الماء فقط علامة على وجود سائل، والأكسجين - علامة على الغاز، وكلوريد الصوديوم - علامة على الحالة الصلبة. كل واحدة من هذه (وجميع المواد الأخرى)، عندما تتغير الظروف، يمكن أن تتحول إلى أي حالة أخرى من حالات التجميع الثلاث.

أثناء الانتقال من النماذج المثالية للحالات الصلبة والسائلة والغازية إلى الحالات الحقيقية للمادة، تم اكتشاف عدة أنواع وسيطة حدودية، وأشهرها الحالة غير المتبلورة (الزجاجية)، والحالة البلورية السائلة، والحالة شديدة المرونة (البوليمر). ) ولاية. وفي هذا الصدد، كثيرا ما يستخدم المفهوم الأوسع لـ "المرحلة".

في الفيزياء، تعتبر الحالة الإجمالية الرابعة للمادة - البلازما، وهي حالة مؤينة جزئيًا أو كليًا تكون فيها كثافة الشحنات الموجبة والسالبة هي نفسها (البلازما محايدة كهربائيًا).

بلورات

البلورات هي مواد صلبة لها شكل خارجي طبيعي من متعددات الوجوه المنتظمة المتناظرة، بناءً على بنيتها الداخلية، أي على واحد من عدة ترتيبات منتظمة محددة للجزيئات التي تتكون منها المادة (الذرات، الجزيئات، الأيونات). يشير التركيب البلوري، كونه فرديًا لكل مادة، إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية. تشكل الجزيئات المكونة لهذه المادة الصلبة شبكة بلورية. إذا كانت الشبكات البلورية متطابقة أو متشابهة من الناحية المجسمة (المكانية) (لها نفس التماثل)، فإن الاختلاف الهندسي بينها يكمن، على وجه الخصوص، في مسافات مختلفة بين الجزيئات التي تشغل مواقع الشبكة. تسمى المسافات بين الجسيمات نفسها معلمات الشبكة. يتم تحديد معلمات الشبكة، وكذلك زوايا متعددات الوجوه الهندسية، بالطرق الفيزيائية للتحليل الهيكلي، على سبيل المثال، طرق التحليل الهيكلي بالأشعة السينية.

في كثير من الأحيان تشكل المواد الصلبة (حسب الظروف) أكثر من شكل واحد من الشبكة البلورية؛ تسمى هذه الأشكال بالتعديلات متعددة الأشكال. على سبيل المثال، من بين المواد البسيطة، من المعروف أن الكبريت المعيني وأحادي الميل والجرافيت والماس، وهي تعديلات سداسية ومكعبية للكربون، معروفة بين المواد المعقدة، والكوارتز والتريديميت والكريستوبالايت هي تعديلات مختلفة لثاني أكسيد السيليكون.

المواد العضوية

الأدب

  • الكيمياء: مرجع. إد./ دبليو شروتر، K.-H. لاوتنشلاغر، ه. بيبراك وآخرون: ترانس. معه. - م: الكيمياء، 1989

أنظر أيضا