ماده (مواد)
همه چیزهای اطراف ما ماده نام دارند. مانند چوب، سنگ، آب، هوا، خاک، پلاستیک و … . هر ماده ویژگی‌های مختص به خود را دارد، بنابراین کاربردهای آن هم متفاوت می‌باشد.
مواد از چه چیزی ساخته شده‌اند؟
همه مواد از ذره‌های ریزی به نام اتم ساخته شده‌اند. این ذرات را نمی‌توان با چشم دید اما وجود دارند. از کنار هم قرار گرفتن اتم‌ها یا مولکول‌ها مواد ساخته می‌شوند. هر ماده ممکن است دارای یک نوع اتم باشد یا ممکن است دارای چند نوع اتم باشد. در واقع همه مواد موجود در جهان از 90 نوع اتم یا عنصر ساخته شده‌اند. از ترکیب اتم‌ها (دو یا چند اتم) مولکول‌ها به وجود می‌آیند.
ساختار مواد
به طور کلی ساختار مواد یا اتمی می‌باشد، یعنی از کنار هم قرار گرفتن اتم‌ها ساخته می‌شود. مانند: مس و آهن، یا مولکولی که از پیوند دو یا چند اتم ساخته شده است. مانند: آب (H2O) که سه اتمی است و از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن ساخته شده است. به چنین موادی که از مولکول ساخته شده‌اند مواد مرکب گویند. بیشتر مواد اطراف ما، ماده مرکب می‌باشند.
اتم‌ها و ذرات سازنده آن‌ها
اتم‌ها خود از ذراتی به نام الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده‌اند.
تعداد این ذرات در اتم‌های مختلف متفاوت است؛ بنابراین ویژگی‌های هراتم با اتم‌های دیگر متفاوت می‌باشد. مثلاً اتم اکسیژن 8 الکترون، 8پروتون و 8 نوترون دارد، اما اتم نیتروژن 7 الکترون، 7 پروتون و8 نوترون دارد.
ویژگی‌های اتم‌ها عبارتند از:
الف. اتم‌ها آن‌قدر ریز هستند که با میکروسکوپ‌های معمولی هم قابل دیدن نمی‌باشند.
ب. اتم ساختار کروی دارد.
پ. اتم از دو بخش هسته و فضای الکترونی تشکیل شده است.
ت. هسته اتم کوچک‌ترین بخش آن است.
ث. تعداد الکترون‌ها در هر اتم با تعداد پروتون‌هایش مساوی می‌باشند.
ج. پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته اتم قرار دارند اما الکترون‌ها خارج هسته قرار دارند.
ح. اندازه هر اتم با اتم‌های دیگر متفاوت می‌باشد.
خ. هرچه تعداد ذره‌های یک اتم بیشتر باشد، آن اتم بزرگ‌تر و سنگین‌تر است.
عنصرها
عنصر شکل خالصی از ماده است که یک نوع اتم دارد. در واقع می‌توان گفت عنصر همان اتم می‌باشد. دو گروه عمده عنصرها فلزات و نافلزات می‌باشند. فلزات سطح براق دارند، رسانا و چکش خوارند مانند مس، آهن و طلا. نافلزها سطحی کدر دارند، نارسانا و شکننده هستند. مانند گوگرد.
حالت مواد
برخی مواد مایع، برخی گاز و بسیاری جامد می‌باشند. برخی مواد مانند آب هم می‌توانند به هر سه حالت، جامد، مایع و گاز (بخار) وجود داشته باشند. در جدول 1 این سه حالت مواد با هم مقایسه شده‌اند.
| حالت ماده | ویژگی | تراکم‌پذیری | مثال |
| جامد | فاصله بسیار کمی بین ذرات وجود دارد (فاصله‌ای ناچیز). شکل معینی دارند. حجم معینی هم دارند. | بسیار کم | آهن سنگ |
| مایع | بین ذرات آن‌ها فاصله کمی وجود دارد. شکل معینی ندارد.حجم معینی دارد. | کم | آب شیر |
| گاز | بین ذرات آن‌ها فاصله وجود دارد. شکل و حجم معینی هم ندارند. | زیاد | اکسیژن نیتروژن |
جدول1. مقایسه مواد جامد، مایع و گاز با هم
به طور کلی، فاصله بین ذره‌های گاز بیشتر از مایع و جامد است و چون ذرات گاز از هم فاصله دارند به راحتی می‌توانند حرکت کنند. به این علت وقتی گازی را در یک ظرف سربسته وارد می‌کنیم، در سرتاسر ظرف پخش می‌شود. همچنین اگر همان گاز را در یک ظرف سربسته کوچک‌تر وارد کنیم ذرات آن می‌توانند به هم نزدیک شده و حجم کمتری پیدا نماید. به این علت می‌توان گازها را به راحتی متراکم کرد، اما مایعات و جامدات را نمی‌توان به راحتی و به مقدار زیاد متراکم نمود.
گرما و انبساط مواد جامد، مایع و گاز
در حجم‌های مساوی از مواد، مشاهده می‌شود با افزایش گرما حجم گازها بیشتر از مایعات و مایعات بیشتر از جامدات خواهد شد. به طور کلی: حجم گازها > حجم مایعات > حجم جامدات فلز> حجم جامدات نافلز
نمودار 1. مقایسه میزان افزایش حجم (انبساط) چند ماده با حجم یکسان در اثر گرم کردن
گرما و تغییر حالت مواد
گرما می‌تواند سبب تغییر حالت مواد گردد. مثلاً وقتی به یخ گرما می‌دهیم، انرژی مولکول‌های یخ افزایش یافته و جنبش مولکول‌های آن زیاد شده و به آب (مایع) تبدیل می‌شود. همچنین اگر به آب (مایع) گرما بدهیم جنبش مولکول‌های آن زیاد شده و به گاز یا بخار تبدیل می‌شود. به اختصار می‌توان نوشت؛
نکات تکمیلی فصل سوم
- همچنانکه حروف الفبا، کلمات مختلف را می‌سازند، اتم‌ها هم با هم ترکیب شده و مواد مختلف پیرامون ما را می‌سازند.
- یک ماده ممکن است با چشم دیده نشود، اما وجود داشته باشد، مانند: گاز اکسیژن.
- از سنگ مرمر در ساخت زیارتگاه‌ها و مجسمه‌ها استفاده می‌شود، زیرا زیباست و مدت‌های طولانی بدون تغییر باقی می‌ماند.
- از نفت خام مواد بسیار گوناگونی مثل؛ سوخت‌ها، لاستیک، افشانه‌ها، لباس، پلاستیک، دارو و غیره به دست می‌آید، که به این علت به آن طلای سیاه گویند.
- از نمک خوراکی در تهیه سرم، تولید خیار شور و ذوب کردن یخ‌ها استفاده می‌شود.
- جامدات دو نوع هستند. یکی جامدات فلزی مثل آهن و دیگری جامدات نافلز مثل کربن و فسفر.
- اکثر عنصرها به صورت آزاد (خالص) وجود ندارند، بلکه به صورت ترکیبی با سایر عنصرها قرار دارند.
- گاز کلر یک نافلز سمی است که به صورت مولکول‌های 2 اتمی وجود دارد.
- گوگرد یک نافلز زرد رنگ و جامد است که به صورت مولکول‌های 8 اتمی وجود دارد.
- ذرات سازنده فلزات به صورت تک اتمی کنار هم قرار دارند.
- ذرات سازنده مواد مدام در حال جنبش یا حرکت هستند.
- حجم یعنی مقدار فضایی که یک ماده اشغال می‌کند.
- انبساط یعنی بزرگ شدن حجم مواد بر اثر گرما.
سؤالات درسی فصل سوم
1. ماده را تعریف کرده و مثال بیاورید؟
همه چیزهایی که در اطراف ما وجود دارند، ماده می‌باشند. مانند: چوب، اکسیژن و …
2. آب به چه حالت‌هایی وجود دارد؟
جامد، مایع و گاز (بخار)
3. چرا از سنگ مرمر در ساخت مقبره امامان و مجسمه سازی استفاده می‌شود؟
زیرا سنگی قیمتی و زیباست و مدت‌های طولانی بدون تغییر باقی می‌ماند.
4. از نفت خام چه موادی به دست می‌آید؟
مواد بسیار گوناگونی مثل، سوخت‌ها، لاستیک، افشانه‌ها، لباس، پلاستیک، دارو و غیره به دست می‌آید.
5. کاربردهای نمک خوراکی را بنویسید؟
1. تهیه سرم 2. تولید خیار شور 3. ذوب کردن یخ‌ها
6. اتم چیست؟
همه مواد از ذره‌های ریزی به نام اتم ساخته شده‌اند. این ذرات را نمی توان با چشم دید اما وجود دارند.
7. با وجود اینکه اتم‌ها بسیار ریز هستند، چگونه دانشمندان به وجود آن‌ها پی برده‌اند و برخی از خواص آن‌ها را شناخته‌اند؟ (دانشمندان چگونه به وجود اتم‌ها و خواص آن‌ها پی برده‌اند؟)
با مشاهده غیرمستقیم آن‌ها و بررسی و انجام آزمایشات مختلف.
8. چند مورد از ویژگی‌های اتم‌ها را بنویسید؟
1اتم‌ها آن‌قدر ریز هستند که با میکروسکوپ‌های معمولی هم قابل دیدن نمی‌باشند.
2. اتم ساختار کروی دارد.
3. اتم از دو بخش هسته و فضای الکترونی تشکیل شده است.
4. هسته اتم کوچک‌ترین بخش آن است.
5. تعداد الکترون‌ها در هر اتم با تعداد پروتون‌هایش مساوی می‌باشند.
6. پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته اتم قرار دارند اما الکترون‌ها خارج هسته هستند.
9. اتم‌ها از لحاظ‌اندازه چگونه می‌باشند؟
اتم‌ها بسیار بسیار کوچک‌اند و اندازه آن‌ها با هم فرق دارد.
10. ذرات سازنده اتم‌ها را نام ببرید و جای آن‌ها را در اتم ذکر کنید؟
1. الکترون ها. خارج هسته قرار دارد.
2. پروتون‌ها که داخل هسته قرار دارد.
3. نوترون‌ها که داخل هسته قرار دارند.
11. مولکول چیست؟ مثال بیاورید.
از ترکیب دو یا چند اتم (یکسان یا متفاوت) مولکول‌ها به وجود می‌آیند. مثل آب، اکسیژن، گوگرد و …
12. مواد مرکب را تعریف کرده و مثال بیاورید؟
به موادی که از مولکول ساخته شده‌اند مواد مرکب گویند. بیشتر مواد اطراف ما، ماده مرکب می‌باشند. مانند: آب و نمک.
13. از بین مواد زیر کدامیک از مولکول ساخته شده‌اند و کدام از اتم؟
آب – گاز متان- نفت خام- کربن دی اکسید- آهن – مس- گاز کلر- گوگرد- جیوه- طلا
آب، گاز متان، نفت خام و کربن دی اکسید از مولکول ساخته شده‌اند. اما آهن، مس، گاز کلر، گوگرد، جیوه و طلا از اتم ساخته شده‌اند.
14. عنصر را تعریف کرده و مثال بیاورید؟
عنصر شکل خالصی از ماده است که یک نوع اتم دارد.
15. دو گروه عمده عنصرها را نام ببرید ؟
1. فلزات مانند: مس، آهن و طلا. 2. نافلزات مانند: گوگرد.
16. ویژگی عنصرهای فلزی و نافلزی را با هم مقایسه کنید؟(چه تفاوتی با هم دارند؟)
| فلزات | نافلزات |
| براق هستند | براق نیستند |
| رسانا هستند | نارسانا هستند |
| چکش‌خوارند | چکش‌خوار نیستند |
| از آب سنگین‌تر هستند | از آب سبک‌تر هستند |
17. تراکم‌پذیری یعنی چه؟
یعنی قابلیت نزدیک شدن ذره‌های ماده به هم. (کم شدن حجم)
18. تراکم پذیری گازها، مایعات و جامدات را با هم مقایسه کنید؟
گازها > مایعات > جامدات
19. چرا به راحتی می‌توانیم یک گاز را متراکم کنیم، اما مایع و جامد را نمی توانیم زیاد متراکم نماییم؟
زیرا فاصله بین ذره‌های گاز بیشتر از مایع و جامد می‌باشد.
20. چگونه می‌توان یک گاز را متراکم کرد؟
اگر یک گاز را در یک ظرف سربسته کوچکتری وارد کنیم یا به ذرات آن فشار وارد نماییم، ذرات آن به هم نزدیک شده و حجم آن کم شده و متراکم می‌گردد.
21. گرما چه اثری بر تغییر حالت مواد دارد؟
گرما سبب افزایش حجم(انبساط) مواد می‌شود.
22. انبساط یعنی چه؟
? یعنی بزرگ شدن حجم مواد در اثر گرما.
23. افزایش حجم(انبساط) جامدات، مایعات و گازها را در اثر افزایش گرما توضیح دهید؟
در حجم‌های مساوی از مواد، مشاهده می‌شود با افزایش گرما حجم گازها بیشتراز مایعات ومایعات بیشتر از جامدات خواهد شد. به طور کلی:
حجم گازها > حجم مایعات > حجم جامدات فلز > حجم جامدات نافلز
24. توضیح دهید وقتی به یخ گرما می‌دهیم، چه رخ می‌دهد؟
گرما می‌تواند سبب تغییر حالت مواد گردد. مثلاً وقتی به یخ گرما می‌دهیم، انرژی مولکول‌های یخ افزایش یافته و جنبش مولکول‌های آن زیاد شده و به مایع (آب) تبدیل می‌شود.
سؤالات تستی فصل سوم
1. کدام جمله غلط آمده است؟
الف: اتم‌ها با میکروسکوپ‌های قوی هم قابل دیدن نیستند.
ب: مواد مختلف از اتم‌های مختلف ساخته شده‌اند.
پ: هر اتم با اتم‌های دیگر متفاوت می‌باشد، بنابراین خواص متفاوتی هم دارند.
ت: از لحاظ ساختاری اتم‌ها شکل‌های متفاوتی دارند.
2. در مورد ساختار مواد کدام جمله درست می‌باشد؟
الف: ماده ممکن است ساختار اتمی داشته باشد، یعنی از کنار هم قرار گرفتن اتم‌ها درست شده باشد.
ب: ماده ممکن است ساختار مولکولی داشته باشد، یعنی از کنار هم قرار گرفتن مولکول‌ها درست شده باشد.
پ: سیم مسی ساختار اتمی و کربن دی اکسید ساختار مولکولی دارد.
ت: همه موارد.
3. دانشمندان چگونه به وجود اتم‌ها و خواص آن‌ها پی می‌برند؟
الف: انجام آزمایش
ب: مشاهده مستقیم
پ: مشاهده غیر مستقیم
ت: الف و پ
4. کدام ماده از لحاظ رسانایی با بقیه متفاوت می‌باشد؟
الف: مس ب: طلا پ: کربن ت: گوگرد
5.کدام مورد می‌تواند نشان دهنده یک فلز می‌باشد؟
6. تعداد اتم‌های مولکول آب، گاز کلر و گوگرد به ترتیب کدامند؟
الف: 2، 3 و 8
ب: 3، 2 و 8
پ: 2، 2 و 4
ت: 2، 1 و 1
7. کدام ماده از لحاظ تراکم پذیری با بقیه متفاوت می‌باشد؟
الف: کربن ب: اکسیژن پ: گوگرد ت: آب
8. کدام رابطه در خصوص انبساط مواد در اثر گرما درست آورده شده است؟
الف: آب < شیشه < پلاستیک < اکسیژن
ب: کائوچو< آهن < اکسیژن < آب
پ: شیشه < آلومینیم < آب < نیتروژن
ت: نیتروژن<آب <آلومینیم<شیشه
9. گرما ………………………………………………………..
الف: جنبش ذرات ماده را افزایش می‌دهد. ب: انرژی ذرات ماده را زیاد می‌کند.
پ: سبب تغییر حالت ماده می‌گردد. ت: همه موارد.
10. کدام ارتباط بی معنی می‌باشد؟
الف: آب – مایع
ب: کائوچو- مایع
پ: کربن- نافلز
ت: هوا- تراکم‌پذیر
برگرفته از کتاب جیبی “یادگیری آسان علوم تجربی پایه هفتم”
مهندس علیداد سالاروند دبیرعلوم