التغير الذي يسبب تحول الجليد الى ماء سائل يسمى تغيرا فيزيائيا

الماء يتواجد بعدة أشكال، فهو يمكن أن يكون في حالة صلبة كالثلج، أو في حالة غازية كالبخار، أو في حالة سائلة كالماء السائل، وكل هذه التغييرات في المادة تحدث نتيجة لتغير درجة الحرارة، ومع ذلك، فإن التغييرات الكيميائية تختلف تماما عن التغييرات الفيزيائية، حيث تؤدي التغييرات الكيميائية إلى تغيير شكل المادة وخصائصها الجزيئية، في حين أن التغييرات الفيزيائية تؤدي إلى تغيير الشكل الخارجي فقط دون التأثير على خصائص الجزيئات، ولذلك يعتبر التغيير الفيزيائي تغييرا فيزيائيا

ماهي التغيرات الفيزيائية

التغيرات الفيزيائية تعد تغيرات تطرأ على المادة دون تغيير في جزيئاتها، أو بشكل آخر، دون كسر الروابط الجزيئية أو تشكيل روابط جديدة. ونتيجة لذلك، تبقى الخواص والصفات الأصلية للمادة متسقة، ولكن يمكن أن تختلف في الشكل والحجم فقط. على سبيل المثال، عندما يذوب الثلج ليتحول إلى ماء، يمكن إعادة تجميده مرة أخرى، وهذا يعني أن هذا التغيير قابل للعكس، ويمكن تجميد الماء السائل ليتحول إلى ثلج. وهذا يشرح أن ليس كل التغيرات الفيزيائية قابلة للرجوع إلى الحالة الأصلية، إذ بعضها قابل للعكس وبعضها لا. على سبيل المثال، عند تمزيق الورق، لا يمكن التراجع عن التغيير واستعادة الورقة إلى حالتها الأصلية.

أنواع التغيرات الفيزيائية

يختلف شكل التغيرات الفيزيائية حسب نوع المادة، وتؤدي الأنواع المختلفة إلى تغيرات فيزيائية متنوعة. وفيما يلي بعض أنواع التغيرات الفيزيائية:

• تغير اللون:

لا يعبر تغيير اللون بالضرورة عن حدوث تفاعل كيميائي، ويعود هذا إلى تغيير جزيئات المادة، ومثلاً يمكن للطلاء أن يغير لون المادة، ولكن هل يعد هذا دليلاً على حدوث تفاعل كيميائي؟

• تغير الملمس:

هذا الأمر نادر، وربما يشير تغيير الملمس إلى حدوث تغيير في الخصائص الفيزيائية للمادة، مثلما يحدث عندما تحك قطعة خشب بشيء حاد، حيث يتغير ملمسها ولكن لا تتغير خصائصها كقطعة خشب.

• تغير درجة الحرارة:

تؤثر درجة الحرارة على التغير الفيزيائي بشكل كبير، ولكن لا يمكن ملاحظة تأثيره إلا عند حدوث ظاهرة مثل ذوبان الجليد.

•  تغير الشكل:

يتم اعتبار تغيير شكل شيء ما كتغير فيزيائي، وذلك لأنه عندما تأتي بقطعة خشب وتنحتها بشكل سيارة أو لعبة ما، فإن ذلك لا يؤثر على حقيقة أنها لا تزال قطعة خشب.

• تغير المرحلة:

تعتبر تغيير المرحلة من التغييرات الفيزيائية التي تحتاج إلى طاقة، وهو تحدي في تغير الحجم والشكل والكثافة. بالطبع، جميع التغييرات الفيزيائية هي تغير في الطاقة، ومن الممكن أن تتجلى الطاقة في شكل ضغط أو حرارة وتسمى في هذه الحالة تغيرات متعلقة بالنظام. ونظرا لأننا نتحدث عن الماء وجزيئات الماء التي لها العديد من الخصائص في مراحل تغيرها، فإنه يثير الاهتمام أن نتحدث قليلا عن خصائص الماء. من المفهوم منذ الصغر أنه عندما يذوب الثلج ليصبح ماء سائلا، يكون عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، وعند الغليان يكون عند درجة حرارة 100 درجة مئوية. ولكن المفاجأة هي أنه ليس من المؤكد أن هذا صحيح في جميع الأوقات، وذلك بسبب العوامل الأخرى المؤثرة غير درجة الحرارة، مثل الضغط. الضغط يؤثر بشكل كبير على درجة غليان الماء، ومن الممكن أن ينخفض نقطة الغليان مع انخفاض الضغط. بالإضافة إلى ذلك، للماء خاصية بين جزيئاتها تمكنها من التحكم في درجات الحرارة التي تتعرض لها، وهذا يفسر درجات الحرارة المختلفة عند طهي أصناف مختلفة من الطعام، حيث يحتاج بعضها إلى وقت أطول من البعض الآخر

• تغير الحجم والشكل:

تظل تغيرات الحجم والشكل ثابتة كما هي دون تغيير الجزيئات وتلك من التغيرات الفيزيائية التي تبقى تحت التغير المادي فقط، فمثلًا إذا أحضرنا ورقة وقمنا بتمزيقها إلى جزيئات صغيرة من الواضح أن معالمها قد تلاشت ومن الصعب تجميعها مرة آخرى وإن تم ذلك فلن ترجع على شكلها السابق ولكن في النهاية ظلت خصائصها كما هي ورقة مهما تغير شكلها أو حجمها.

• تغير المحاليل:

عند إعداد محلول ملحي أو سكري، نقوم بمزج الملح/السكر مع الماء للذوبان، وبذلك تتشكل جزيئات جديدة بخصائص جديدة، مما يؤدي إلى تغيير تام في الطعم. ومع ذلك، إذا قمنا بتبخير هذا المحلول، سنلاحظ ترسب جزيئات الملح/السكر في قاع الوعاء، وهذا يشير إلى أن التغيير الناتج ليس تغييرا كيميائيا حيث تختفي خصائص المادة في ذلك الوقت. على نفس النحو، إذا قمنا بمزج كمية قليلة من حبيبات الرمل مع الماء، لا يحدث أي تغيير لأنه عند تبخر الماء، ستترسب حبيبات الرمل أيضا دون فقدان أي من حبيباتها أو كمية الماء المتواجدة، وهذا هو التغيير الفيزيائي.

• تغير المغنطة:

من الشائع أن تقترب قطعة معدنية من المغناطيس وتلتصق به، ويُعتقد أن ذلك يتعلق بالتفاعل الكيميائي بين المعادن، ولكن في الحقيقة فإن هذا يندرج تحت التغيرات الفيزيائية، وهو عملية غير دائمة.

• عملية البلورة:

يعتقد الجميع أن عملية التبلور هي عملية كيميائية بسبب إعادة ترتيب الجزيئات بشكل هندسي دقيق، ولكن في الواقع فإن عملية التبلور هي عملية فيزيائية يحدث فيها فقط تغيير في ترتيب الجزيئات.

• تغير الحالة:

يعتبر تغير حالة المادة مثلًا من ثلج إلى سائل ومن سائل إلى غاز من التغيرات الفيزيائية الشائعة، والتي تتمثل في أحد العمليات الشهيرة وهي عملية صهر السبائك، تعتبر عملية صهر السبائك من التغيرات الفيزيائية المشابهة تمامًا لعملية ذوبان الجليد، لأن صهر المعادن لا يغير من جزيئاته وبالتالي لا يغير من خصائصها الفيزيائية بأي شكل.

أمثلة على التغير الفيزيائي

تم توضيح سابقا أن التغيرات الفيزيائية لا تؤدي إلى تغيير جزيئات المادة، حتى لو بدت المادة مختلفة تماما عما كانت عليه. ويتمثل الأساس في التغيير الفيزيائي في تغيير الشكل والحجم واللون بدون حدوث أي تفاعل كيميائي. وفيما يلي بعض الأمثلة البسيطة للتغيير الفيزيائي للمواد المختلفة:

• تقطيع الخشب وتمزيق الورق.
• عملية التبخير النيتروجين السائل.
• تحويل الثلج إلى ماء سائل.
• وضع ماء على اللهب وتبخيره.
• سحق علبة كرتونية أو معدنية.
• عملية خلط الماء والرمل .
• عملية إذابة السكر بالماء.
• ذوبان مكعب من الثلج.
• إذابة الملح بالماء.
• تقطيع الفاكهة.

ومن بين الأمثلة المثيرة للجدل هي عملية ذوبان الكبريت الصلب، وفي الكبريت السائل، يعتبر هذا من أكثر الأمثلة المدهشة في التغيرات الفيزيائية، وذلك لأن ظاهرته تشير إلى تحول كيميائي بدلا من فيزيائي، ويعود ذلك إلى التغير الناتج في اللون أثناء التجربة. ومع ذلك، فإنه يعتبر تغييرا فيزيائيا نظرا لأن التركيب الكيميائي للكبريت لا يتغير، وليس الكبريت فقط هو الذي يتمتع بهذه الخاصية، بل هناك عناصر أخرى مثل الرادون والأكسجين.