المادة وخواصها

ربما تتساءل وأنت تبدأ دراسة الكيمياء: ما أهميتها بالنسبة لنا؟

نستعمل الكيمياء في حياتنا اليومية دون أن ننتبه، ومن ذلك:

• التبريد في الثلاجات والمكيّفات.
• الكريمات التي تقي الجلد من بعض أشعة الشمس الضارة.

وفهم الكيمياء أساسي لكل العلوم: الأحياء والفيزياء وعلوم الأرض والبيئة وغيرها.

ولأن أنواع المادة كثيرة جدًا، تُقسَم الكيمياء إلى مجالات يركّز كل منها على جانب معيّن، مثل:

• الكيمياء العضوية.
• الكيمياء التحليلية.
• الكيمياء الحيوية.

لكن كثيرًا من هذه المجالات يتداخل بعضها مع بعض.

الكيميائيون من العلماء الذين يحلّون كثيرًا من المشكلات التي نواجهها اليوم:

• يشاركون في حل مشكلات بيئية، مثل تآكل طبقة الأوزون والأمطار الحمضية.
• يشاركون في التوصّل إلى أدوية وأمصال للأمراض، مثل الإيدز والإنفلونزا.

وغالبًا ما يرتبط الكيميائي بكل موقف يمكن أن تتخيّله؛ لأن كل شيء في الكون مكوّن من مادة.

يتكوّن الكون من المادة، فكل شيء من حولك مادة. لكن كيف نعرّفها؟

الكتاب له كتلة ويشغل حيزًا، فهو مادة. لكن هل الهواء مادة؟ أنت لا تستطيع رؤية الهواء، ولا تحسّ به أحيانًا. لكن عندما تنفخ بالونًا:

• يتمدّد البالون ليتّسع للهواء الداخل فيه، أي أن الهواء يشغل حيزًا.
• يصبح البالون أثقل من قبل، أي أن للهواء كتلة.

إذن الهواء مادة.

هل كل شيء مادة؟ لا. فهذه الأشياء ليست مادة؛ لأنها ليس لها كتلة ولا تشغل حيزًا:

• الأفكار والآراء.
• الحرارة والضوء.
• موجات الراديو والمجالات المغناطيسية.

للمادة أشكال كثيرة:

• بعض المواد توجد في الطبيعة، مثل الأوزون وثاني أكسيد الكربون والميثان.
• وبعضها يُحضَّر صناعيًا، مثل كريمات حماية البشرة والعطور والمواد البلاستيكية.

وكل هذه من المواد الكيميائية.

بعض خواص المادة واضحة لا تحتاج إلى مجهر لرؤيتها، وأهمها الحالة الفيزيائية: صلبة أو سائلة أو غازية.

لكن المواد كلها تتركّب من عناصر، والعناصر مكوّنة من جسيمات تُسمّى ذرّات.

الذرّات صغيرة جدًا لا تُرى حتى بالمجاهر الضوئية، فهي جسيمات تحت مجهرية. فتريليون ذرّة يمكن أن تشغل حيزًا بحجم النقطة في آخر هذه الجملة!

ومع ذلك فكل ما نلاحظه عن المادة يعتمد على تركيب الذرّات والتغيّرات التي تحدث لها. لذلك تهدف الكيمياء إلى تفسير ما لا يُرى بالعين المجرّدة، وتُعدّ النماذج إحدى طرائق ذلك.

يستعمل العلماء النماذج لتمثيل الأشياء التي يصعب تصوّرها، مثل نماذج البنايات قبل بنائها. وكذلك يستعمل الكيميائيون نماذج مختلفة لتمثيل الذرّات التي لا يمكن رؤيتها.