ماذا يحدث عندما يتساوى عدد الجزيئات في مادة ما في مكانين

ما هي الجزيئات

طوال السنين، فكر العلماء دائما في ما هي مكونات الحياة، وكان الاعتقاد القديم بأن الحياة تتألف من الهواء والنار والماء فقط. ومع مرور الوقت، ومع بداية الحياة على الأرض، استمرت التطورات، وبدأ الفلاسفة في التفكير في فكرة أن جميع الأشياء في الحياة تتألف من جسيمات صغيرة لا يمكن تجزئتها أبدا .

وبعد ذلك، قام العلماء بالبحث والتأكد من هذه الفكرة حتى ظهرت الكيمياء والنظرية الذرية، وعندما اكتشفوا الجزيئات، أطلقوا عليها اسم “الأوزان الجزيئية” باللغة اللاتينية، والتي تعني الحاجز أو الكتلة .

يعرف الجزيء علميا على أنه أصغر جسيم في المادة، يحمل خصائص المادة الفيزيائية والكيميائية مثل الكثافة والحجم والكتلة، ويتألف من ذرتين على الأقل ومجموعات مختلفة أو متشابهة، وترتبط جميعها ببعضها بواسطة قوى كيميائية.

تتألف جميع المواد في العالم من جزيئات، ولكن تختلف خصائص المواد بين حالة وأخرى، سواء كانت الحالة صلبة أو سائلة أو غازية، ويمكن المقارنة بين حالات المواد عن طريق دراسة الجزيئات.

كيف تتكون الجزيئات

تتكون الذرة من نواة واحدة وشحنتها موجبة، وتحيط بها سحب ذات شحنة سالبة تتفاعل مع النواة أيضاً، وإذا كان هدف هذا التفاعل هو خفض الطاقة النظام الإجمالية، فإن الذرات ستترابط معًا لتشكل جزيئات .

تتكون الجزيئات عن طريق تجمع ذرات التكافؤ تحت قوى شديدة. وهناك أيضا جزيئات ثنائية الذرة، أي ذرتين مرتبطتين كيميائيا. وإذا كانت الذرتين متشابهتين، على سبيل المثال، جزيء الأوكسجين (O2) المكون من جزيئات ثنائية الذرة ونواة متشابهة. وعلى سبيل المثال أيضا، جزيء أول أكسيد الكربون (CO) مكون من جزيئات ثنائية الذرة ولكن النواة غير متطابقة .

وهناك أيضا جزيئات متعددة الذرات، على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون (CO2) هو جزيء مكون من آلاف الذرات، وكذلك الماء (H2O) هو جزيء مكون من آلاف الذرات أيضا. من المهم جدا نسبة عدد الذرات التي يمكن ربطها لتكوين أي جزيء. على سبيل المثال، جزيء الماء يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين. هذا هو الفرق بين المركبات الكيميائية والمحاليل الميكانيكية .

يتم تجميع الجزيئات بواسطة إلكترونات مشتركة أو بواسطة روابط كيميائية مثل الرابطة التساهمية أو الرابطة الأيونية، حيث تساعد الروابط الكيميائية على تكوين الجزيئات وتجميعها، وتتمثل الرابطة التساهمية والرابطة الأيونية في الآتي:

الروابط التساهمية

كما ذكرنا في الأعلى إن الروابط الكيميائية تجمع الذرات تحت قوى تجاذب شديدة ، و كذلك الروابط التساهمية حيث إنها تتشكل عند تفاعل إلكترونات التكافؤ ، و إلكترونات التكافؤ هي السطح الخارجي الإلكتروني في الذرة . التفاعل الحاصل بين الذرات يعتمد على السلبية الكهربية النسبية للذرة . و تبدأ الذرات ذات القدرة الكهربية المتشابهة بتشكيل رابطة تساهمية و في هذه العملية تتشارك كثافة إلكترون التكافئ في ذرتين ، إذا حدث فرق بين الكهربية و ذرات الروابط التساهمية قد تتشكل رابطة تساهمية قطبية.

الروابط الأيونية

تشير الرابطة الأيونية إلى التجاذب الكهربائي بين أيونات مختلفة في ذرتين أو أكثر، وتحدث عادة في المعادن واللافلزات، مثل جذب أيونات الصوديوم والكلور في كلوريد الصوديوم .

هل هناك فرق بين أعداد الجزيئات الساخنة و الباردة

لا يوجد فرق في عدد جزيئات المادة، فحالات المادة لا يمكن أن تغير عدد جزيئاتها، ولكن يمكنها تغيير حركة الجزيئات .

على سبيل المثال، يتساءل البعض عن ما يحدث لمعظم المواد عندما يتم تسخينها، ووفقا لنظرية الحركة الجزيئية، فإن كل ذرة وجزيء في المادة يتحرك باستمرار .

إذا تعرضت أي مادة للحرارة، ستبدأ الجزيئات والذرات بالاهتزاز بشكل أسرع من السابق، وعندما تهتز الجزيئات والذرات، ستبتعد الذرات عن بعضها البعض، وتحدد حركة الجزيئات والمادة المسافة التي تشغلها. ونتيجة لهذه الحركة الجزيئية، تتمدد الذرات وتشغل مساحة أكبر .

و إذا تعرضت جزيئات المادة إلى تبريد ستبدأ حركات الجزيئات و الذرات بالتحرك ببطئ شديد إلى إن تصل إلى حالة تسمى التجيمد و هي حالة تتحول فيها المادة من الحالة السائلة إلى الصلبة و يمكن لأي مادة سائلة إن تتجمد و تتحول صلبة بأستثناء مادة وحيدة و هي الهيدروجين السائل هذه المادة لا تتجمد عند تعرضها للتبريد بل تتجمد عند تعرضها لضغط حراري .

في بعض المواد لا يحدث تحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، ولكن يحدث العكس حيث يتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، مثل حدوث ذلك مع النحاس حيث يتحول إلى الحالة السائلة عند التبريد والوصول إلى درجة الانجماد، ويسمى هذا الحالة بالتلاكؤ.

ماذا يحدث إذا تساوى عدد الجزيئات في مادة ما في مكانين

ماذا يحدث إذا كان العدد الكلي للجزيئات في مادة ما متساويًا في مكونين؟ يتم طرح هذا السؤال عادة في امتحانات الفيزياء والكيمياء، ويعد سؤالًا صعبًا يطرحه المدرس لتقييم قدرة الطالب .

و الجواب هو: عندما تتساوى أعداد الجزيئات في مادة ما بين اثنين من المركبات، يحدث حالة توازن .

في هذه الحالة يكون معدل التفاعل الأمامي مطابق لمعدل التفاعل العكسي ، أي بمعنى إنه لا يوجد أي تغير صاف في المادة المتفاعلة و المنتجة و يعنى هذا إن عند تساوي عدد الجزيئات في مادة ما في مكونين لن يحدث أي تفاعل و أي تغير في المواد الناتجة نهائياً . و تعرف حالة الاتزان ايضاً بلاتزان الديناميكي .

كيفية حساب عدد الجزيئات في المادة

من المهم عدد معرفة كم عدد الجزيء في أي مادة قبل إن تبدأ بتجربة تفاعل مادتين ، كما ذكرنا سابقا إذا حدث و تساوى عدد الجزيئات في مادة في مكونين لن يحدث أي تغير و لا أي تفاعل . لمعرفة عدد الجزيئات في مادة ما يجب عليك القيام بعدة خطوات للحصول على عدد الجزيئات في كل مادة و هذه الخطوات كالأتي :

 قياس كتلة المادة

يجب عليك أولًا قياس كتلة المادة بالغرام، على سبيل المثال، يزن كل عين من الماء 36.0 غرامًا .

حساب الكتلة الجزيئية للمادة

حساب الكتلة المولية أو الجزيئية للمادة يمكنك حساب الكتلة عن طريق إضافة متوسط الكتل الذرية للذرات الفردية من خلال استخدام الجدول الدوري ، على سبيل المثال ، الكتلة المولية للماء هي 18 غرام لكل مول ، و الماء هو متكون من ذرتين هيدروجين تزن كل واحدة منهما 1.0 غرام و ايضاً على ذرة أوكسجين واحدة تزن 16.0 غرام .

تقسيم الكتلة على الكتلة الجزيئية

يتم تقسيم الكتلة التي تم الحصول عليها في الخطوة الأولى على الكتلة التي تم الحصول عليها في الخطوة الثانية، ويساعد هذا الإجراء في تحويل وحدة المادة إلى مولات .

الضرب في رقم أفوجادرو

قم بضرب الناتج التي حصلت عليه في الخطوة الثالثة برقم أفوجادرو ، و رقم أفوجادرو هو المول لجزيئات أي مادة .يعد  6.0221 × 10 ²³  رقم أفوجادرو الثابت .