تعريف المادة النقية وأقسامها

المقصود بالمادة النقية وخصائصها

تعني المادة النقية أي مادة تتكون من نوع واحد فقط من الجسيمات، ويتم تصنيف هذه المواد إما كعناصر أو مركبات، حيث تتكون العناصر من نوع واحد من الذرات ولا يمكن تحويلها إلى عنصر آخر بالطرق الكيميائية والفيزيائية، ومن الأمثلة الشائعة للعناصر المعادن الفلزية والشبه فلزية والغير فلزية والذهب والنحاس والكلور والأكسجين والألماس.

تتكون المركبات من خلال دمج عنصرين أو أكثر من نوع واحد، باستخدام طرق كيميائية، ويمكن فصل مواد هذه المركبات باستخدام الطرق الكيميائية

حدد العلماء والخبراء العديد من الخصائص للمواد النقية، ومن أشهر الأمثلة على المركبات النقية هي الماء والملح وصودا الخبز، كما هو موضح في النقاط التالية

• المواد النقية تتكون من ذرات أو جزيئات متجانسة من نوع واحد في الطبيعة.
• تتميز المواد النقية بتركيبة ثابتة وموحدة مع مرور الوقت.
• تشارك المواد النقية في بعض التفاعلات الكيميائية لتكوين منتجات تم تنبؤ بحدوثها مسبقًا.
• تتمتع المواد النقية بنفس درجة الانصهار والغليان.

أقسام المادة النقية

تم تقسيم المادة النقية إلى نوعان رئيسيان وهما:

• العناصر

يتشكل العنصر عن طريق دمج ذرتين أو أكثر، ولا يمكن فك ذرات هذا العنصر مرة أخرى، حيث يمكن أن تتوفر هذه العناصر بشكل طبيعي في الأرض، حيث اكتشف العلماء في عام 2004 وجود تسعة وتسعين عنصرا طبيعيا، وفي بعض الأحيان يتدخل الإنسان في هذه العملية

صنف العلماء هذه العناصر بناء على صفاتها الكيميائية وكتلتها الذرية، ومن أهم التصنيفات في تاريخ الكيمياء هو الجدول الدوري الذي أعده العالم مندليف، وتشمل أهم العناصر في هذا الجدول الدوري: النتروجين والكلور والزئبق والفلور والهيدروجين والصوديوم والبروم والأكسجين.

• المركبات

تتم إنتاج المركبات عن طريق دمج عنصرين أو أكثر من نفس النوع بواسطة تفاعلات كيميائية، ويمكن لعناصر المركبات التفكك بعد أن يتم تحليلها كيميائياً، وتتمثل التفاعلات الكيميائية التي تساهم في ربط العناصر الكيميائية لتكوين المركبات في كسب أو فقدان الإلكترونات التكافؤ

تتواجد هذه العناصر في المستوى الأخير من الذرات المتحدة، ويتم ربط عناصر المركب الواحد مع بعضها البعض بنسب ثابتة ومحددة بواسطة الروابط الكيميائية، مثل الرابطة الأيونية والرابطة الفلزية

تشمل المركبات التي تحتوي على عناصر مختلفة مثل الأملاح والأكاسيد والمركبات العضوية والقواعد والأحماض والمركبات الأيونية الرابطات التسهيلية التعاونية والرابطات التعاونية، وهي أمثلة هامة على هذه المركبات.

كيف تكون العناصر والمركبات مواد نقية

المقصود بالمادة النقية لا يعني فقط الحفاظ على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة بعد تحليتها، بل هو عناصر أو ذرات نقية تتكون من نوع واحد فقط، ومن الجدير بالذكر أن تحطيم ذرة واحدة سيؤدي إلى تحطيم جسيمات الذرة وليس الذرة نفسها، والأمر نفسه ينطبق على المركبات

يتكون المركب من عناصر من نوع واحد فقط، وعند تحطيمها، لا تتأثر الذرات الفردية التي تشكل هذه العناصر، ولكن تتحطم جسيماته، ويتم تحطيمه دون أن يتغير في خواصه الكيميائية والفيزيائية.

الأمثلة الأكثر شيوعاً للمواد النقية هي:

•  الألماس.
• عصير البرتقال.
• الألمنيوم.
• الكبريت.
• الماء.
• القصدير.
• بيكربونات الصوديوم.
• السكروز.
• غاز الهيدروجين.
• سلك نحاسي.
• الأمونيا.
• رقائق السيليكون.

الروابط التي تربط ذرات العناصر والمركبات معاً

بشكل عام، تتم استقرار الذرات مع بعضها البعض من خلال تشكيل الروابط. وسبب استقرار ذرات العناصر والمركبات يعود إلى وجود هذه الروابط. في مجال الكيمياء، الروابط الأساسية هي:

• الرابطة التساهمية.
• الرابطة الأيونية.

تتكون الروابط الأيونية عندما تفقد الذرة إلكترونا واحدا، مما يجعل شحنتها سالبة، ثم تنجذب الشحنات الموجبة والسالبة معا لتجعل الذرتين مترابطتين أيونيا لتشكيل عنصرا، والمثال الشهير عن هذه العملية هو تشكيل ملح الطعام كلوريد الصوديوم، حيث ترتبط ذرة الكلوريد السالبة أيونيا بذرة الصوديوم الموجبة.

تتشكل الروابط التساهمية عندما يحدث تشارك في الإلكترونات، وعلى سبيل المثال، يمكن أن يكون الأكسجين مستقرًا في شكل كذرتين من الأكسجين مرتبطتين بشكل تساهمي. ويجب الإشارة إلى أن الغازات النبيلة تكون مستقرة في الحالة الطبيعية بدون روابط بينها

ولكن ذلك لا ينطبق على كل الغازات النبيلة، حيث يوجد رابطة يطلق عليها اسم Dimerization خلال هذه الرابطة ترتبط ذرة أحد الغازات النبيلة مع ذرات أخرى قريبة منها لتكوين عناصر أو مركبات، والمثال على ذلك مركب xenon، وPtF6 (فلوريد البلاتين، hexafluoroplatinate XePtF6 (ثاني أكسيد النيون).

العناصر والمركبات والتجانس

في علم الكيمياء، تعني كلمة “متجانسة” أن المادة لها نفس التركيب والشكل وتكون منتظمة عبر الزمن، ومثال على ذلك الرقاقة المكونة من العنصر الفضي فقط، حيث تتمتع هذه الرقاقة بنفس الخصائص الفيزيائية والكيميائية

والماء أيضاً يعتبر من المركبات المتجانسة ولكن ذلك لا يدوم طويلاً لأن بمجرد تحول الماء النقي إلى مواد ملوثة يصبح الماء غير متجانس، في حين أن رقاقة القصدير المتعرضة للصدأ لا تعتبر متجانسة، وفي النهاية كل عنصر نقي أو مركب نقي متجانسين لهم القدرة على الحفاظ على خصائصهم الفيزيائية والكيميائية.

الاختلاف بين ذرات العناصر وذرات المركبات

بشكل عام، تكون الذرات في المركبات موجودة بنسب ثابتة، ولكن إذا تم وضعها في محلول، من الممكن تغيير تلك النسب، ومثال على ذلك هي سبائك الذهب والنحاس الأصفر، بينما تكون الذرات في العناصر دائمًا بنسب ثابتة.

العنصر هو مادة نقية مكونة من ترابط ذرات من نوع واحد لا يمكن تحليلها إلى مواد أخرى أقل تعقيدًا، بينما المركب هو مادة نقية مكونة من ترابط عناصر من نوع واحد يمكن تحليلها إلى مواد أبسط باستخدام طرق كيميائية.

عندما تتحد الذرات من نفس النوع يتم فقد بعض من خصائصها، وعندما تتحد لتشكيل مركبات جديدة يتم فقد بعض خصائصها الأصلية.

تتوفر في الطبيعة 118 عنصرًا، ومن بينها 20 عنصرًا نادرًا أو غير متوفر بشكل طبيعي، ويمكن إنتاجها في المختبر بشكل صناعي. ومن ناحية المركبات، فإن عددها لا يمكن حصره وقد يصل إلى مليون مركب تقريبًا.

يمكن تمثيل العناصر باستخدام الرموز كما هو موضح في الجدول الدوري مثل الهيدروجين الذي يرمز بH، أما بالنسبة إلى المركبات فيمكن تمثيلها باستخدام الصيغة الكيميائية لكل العناصر المكونة له، كما تتم كتابتها على أساس عدد الذرات الموجودة في كل عنصر المكونة للمركب، مثل مركب H2O والماء، وبيكربونات الصوديوم.

التشابه بين العناصر والمركبات

تتشارك العناصر والمركبات بعدة أوجه للشبه، وأبرزها هي:

• أولاً: العناصر والجزيئات تتكون من ذرات مرتبطة ببعضها البعض بروابط كيميائية.
• ثانياً: من بين الشبه الأكثر شيوعا بين المركبات والعناصر هو أنهم مواد نقية متجانسة (في حالتهم الطبيعية).