تتكون المادة من نوع واحد من العناصر أو اتحاد أكثر من عنصر مكوّنة المركب حيث تكون العناصر بدورها من ذرات وحيدة، أو جزيئات ناتجة عن اتحاد أكثر من ذرة. في هذا المقال نستعرض قياس المادة في الكيمياء وكيفية وأدوات قياسها.
مفهوم قياس المادة في الكيمياء
- المادة هي كل ما يحيط بالإنسان سواءً كانت ملموسةً أو غير ملموسة، ولكن يمكن إدراكها والتعرّف عليها، وعادةً تكون لها كثافةٌ وكتلةٌ وشكلٌ إن كانت طبيعيّة أو صناعيّة، وكلّ مادّةٍ تتكوّن من جزئيّات صغيرة جداً، لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، ولكن بفحصها مخبريّاً، والجزئيات تتكوّن من جسيمات صغيرة جداً وهي الذرات.
- قام العلماء بدراسة الذرّات، وتمّ إدراك وجود جسيمات أصغر منها، وهي الجسيمات الأوليّة التي تنقسم إلى الكواركات؛ وهي عبارةٌ عن البروتونات والنيوترونات، واللبتونات وهي تتكون من الإلكترونات، وأخيراً البوزونات وهي جسيمات ثقيلة بمائة مرة من وزن البروتونات، وكلّ مادة في الطبيعة لها عدد مختلف من الذرات، وبالتالي تختلف من حيث عدد الإلكترونات والنيوترونات والبروتونات.
كيفية قياس المادة
- تُعرَّف الكتلة بأنّها مقدار فيزيائي يعبّر عن كميّة المادّة الموجودة في جسمٍ محدَّدٍ، وتُقاس بالكيلوغرام حسب النّظام العالميّ للوحدات، أمّا الوزن فهو مقدار جاذبيّة الأرض للجسم، كما عرّفها العالِم الفيزيائيّ المعروف نيوتن، وبهذا تُعدّ كتلة المادّة مقداراً ثابتاً لكميّةِ محدّدةٍ منها، أمّا الوزن فهو مقدار متغيّر؛ حسب موقع هذه المادّة.
- تُقاس كتلة المادّة ووزنها بالاعتماد على عدّة أدواتٍ تختلف فيما بينها؛ حسب الدقّة والسّعة، ومن الأدوات المشهورة المُستخدَمة في قياس الكتلة الميزان ثلاثيّ الأذرع، أمّا الوزن فيُقاس بعدّة موازين، ومنها الميزان الزّنبركيّ؛ حيث يُحدِّد مقدار التمدُّد في السّلك الزنبركيّ وزنَ المادّة. والقانون الآتي يربط كلّاً من الوزن والكتلة معاً: الوزن=الكتلة×تسارع جاذبيّة الكرة الأرضيّة ملاحظة: مقدار تسارع الجاذبيّة الأرضيّة ثابت، ويساوي 9.8م/ث².
ادوات قياس المادة
تقاس المادة بالمول، وهي عبارة عن وحدة من وحدات الكيمياء، والمول هي كلمة ألمانية استخدمها العالم الألماني فيلهلم أوستفالد عام 1893م وهي عبارة عن جزيء، ووحدة المول معتمدة عالمياً في النظام الدولي للوحدات، وتعريف ومعنى المول هو كتلة المادة بالغرام لجزيء المادة. والمول هو ما تحتويه المادّة من عدد الجسيمات؛ فمثلاً الأكسجين يتكون من ذرّتين ووزن كل ذرّة 16 غراماً، فوزن الذرّتين يكون هو 32 غراماً؛ إذن فكل واحد مول من الأكسجين عبارة عن 32 غراماً، وذرّة الكربون هي 12 غراماً، فمول واحد من الكربون هو 12 غراماً، وأمّا الماء يتكون من أكسجين وهيدروجين، فيتمّ قياس وزن وجزيئات الذرات فيه.
قياس بعض صفات المادة كالطول والحجم والكتلة عملي
- حجم المادّة هو المقدار الذي يعبّر عن الحيز الذي تشغله المادّة في الفراغ، ويُقاس بالمتر المكعّب حسب النّظام العالميّ للوحدات. يُقاس حجم المادّة مخبريّاً في حال كانت المادّة سائلةً باستخدام المخبار المُدرَّج أو الكوب المُدرَّج، في حين يُقاس حجم الجسم ذي الشكل المُنتظَم بالاعتماد على قوانين رياضيّةٍ مُحدَّدةٍ، وفي حال كان الجسم غير منتظمٍ فإنّه لا يمكن قياس حجمه، إلا إن كان صغيراً، وذلك بوضعه في ماءٍ معلوم الحجم، وحساب الزّيادة في الحجم بعد غمسه فيه، فيكون الفرق بين الحجم قبل وضع الجسم وبعده هو قياس حجم الجسم.
- تُقاس كتلة المادّة ووزنها بالاعتماد على عدّة أدواتٍ تختلف فيما بينها؛ حسب الدقّة والسّعة، ومن الأدوات المشهورة المُستخدَمة في قياس الكتلة الميزان ثلاثيّ الأذرع، أمّا الوزن فيُقاس بعدّة موازين، ومنها الميزان الزّنبركيّ؛ حيث يُحدِّد مقدار التمدُّد في السّلك الزنبركيّ وزنَ المادّة. والقانون الآتي يربط كلّاً من الوزن والكتلة معاً.
المراجع:
http://wiki.kololk.com
https://www.thoughtco.com