ماده چیست؟ دسته بندی و ویژگی های مواد

در این مقاله میخوانیم:

• ماده چیست؟ تعاریف اولیه
• دسته بندی مواد بر اساس خصوصیات فیزیکی(گاز، مایع، جامد، پلاسما، چگالی بوزانیشتینی)
• دسته بندی مواد بر اساس ویژگی، خصوصیات شیمیایی(فلز، کامپوزیت، پلیمر، سرامیک)

جهت شناخت و بحث پیرامون سرامیک نیاز است تا قبل از پرداختن به این بحث کمی در مورد ماهیت مواد و دسته بندی مواد در طبیعت بدانیم. پس قبل از هرچیز باید یک تعریف کلی از آنچه ماده نامیده می شود ارائه دهیم تا بتوانیم به جایگاه سرامیک و حتی مواد دیگر در دسته بندی مواد دست پیدا کنیم.

 ماده چیست؟

در اینجا می توانیم چند تعریف مجزا و کوتاه از ماده داشته باشیم

ماده همه چیزهایی است که اشیا فیزیکی را شامل می شود و فضایی را اشغال می کند.

در واقع ماده چیزی است که دارای جرم و حجم باشد و قابل مشاهده نیز باشد.

اگرچه ممکن است این تعاریف ساده به نظر بیایند اما تعاریفی دقیق و در راستای شناخت مواد هستند.

در حالی که ممکن است تمام اشیا، ماده شیمیایی در نظر گرفته شوند ممکن است با پدیده هایی رو به رو شویم که از اتم یا مولکول تشکیل نشده باشند و ماده نباشند. پس این پدیده ها چه هستند و در کدام دسته بندی قرار می گیرند؟ این پدیده‌ها اغلب به عنوان ویژگی‌ یا پارامتر توصیف می‌شوند تا از ماده مستقل باشند. صوت، حرارت، انرژی جنبشی، جاذبه زمین،انرژی پتانسیل، نورماورابنفش، اندیشه و تفکر، مثال هایی از این دست هستند.

دسته بندی مواد بر اساس خصوصیات فیزیکی

قبل از پرداختن به دسته بندی مواد باید بگوییم که انواع دسته بندی مواد وجود دارد اما در اینجا به دو نوع دسته بندی ساده و رایج مواد اکتفا خواهیم کرد و هر یک را به طور مجزا تشریح خواهیم کرد.

گاز گاز حالتی از ماده است که به صورت پراکنده و بدون حجم مشخص در اطراف ما قرار دارد مثل گاز هیدروژن یا اکسیژن

مایع مایعات موادی هستند که ذرات تشکیل دهنده آن‌ها قابلیت تغییر مکان دارند. بنابر این مایعات بر خلاف جامدات شکل ثابتی ندارد.مایع حالتی از ماده است که در آن ذرات ماده به صورت نزدیک و در کنار هم قرار دارند. مایعات بین حالت جامد و گاز قرار دارند. آب، نفت، الکل مثالهایی از مایعات هستند

جامد جامد یکی از حالت های ماده است که ذرات آن در موقعیت های مشخص و ثابتی قراردارند. در این حالت ماده دارای شکل و حجم مشخصی است. از جمله جامدات می توان به سنگ و چوب و فلزات اشاره کرد.

پلاسما یکی از حالات ماده است که در آن ذرات ماده به دلیل انرژی بالا به گونه ای یونیزه می شوند که الکترون ها از اتم ها جدا شده و یک مخلوط پلاسمایی از الکترون ها و یون ها ایجاد می شود. ابرهای گازی و فضای بین ستارگان از جنس پلاسما هستند جرقه، رعد و برق، شفق قطبی، گازهای داخل یک لامپ فلورسنت یا نئون، نمونه‌های دیگری از پلاسما هستند.

چگالش بوز انیشتینی حالت جدید و پنجم ماده است که در آن یک گاز رقیق بوزون را تا دمای بسیار پایین 273- درجه و نزدیک به صفر مطلق سرد می کنند. در این فاز بخش بسیار بزرگی از بوزون ها کمترین حالت کوآنتومی را اشغال می کنند و در آن نقطه پدیده کوانتومی ماکروسکوپی آشکار می شود. بوزون های سرد در هم فرو می روند و ذره هایی که رفتاری بیشتر شبیه یک ریز موج  (Microwave) دارند شکل می گیرند.این حالت از ماده در سال 1920 توسط آلبرت انیشتین و ساتیندرا بوز پیشنهاد شده بود. هلیم 4 در دماهای بسیار پایین نمونه ای از این چگالش است.

دسته بندی مواد بر اساس ویژگی (خصوصیات شیمیایی)

فلز دسته ای از مواد غیر شفاف، گداخت پذیر،انعطاف پذیر هستند که رسانای الکتریکی و گرمایی نسبتا خوبی دارند فلزاتی مثل آلومینیوم ، مس و …همچنین  انواع خاصی از فلزات نیز موجود هستند که کاربردهای متفاوتی دارند مثل : رودیوم، پلاتین، اوسمیوم و …فلزات خاص در صنایع اتمی، جواهرسازی، الکترونیک کاربرد دارند.

کامپوزیت کامپوزیت ماده ای است که از دو یا چند ماده مختلف ساخته شده است ک ترکیب این مواد با یکدیگر یک جسم بسیار قوی تر را تولید می کند. فایبرگلاس و بتن نمونه هایی از کامپوزیت هستند. همچنین بیشتر اجزای هواپیما از جنس کامپوزیت ساخته شده اند.

پلیمر پلیمریا بزرگ مولکول یا بسپار، مولکول های بسیار بزرگی است که از اتصال چند صد مونومر به یکدیگر و تشکیل زنجیره های بلند شکل می گیرد. کلمه polymer  ریشه یونانی دارد و از کلمه پلی به معنای چند و مر به معنی بخش یا قسمت تشکیل شده است. مونومر چیست؟ مونومر کوچکترین واحد تکرار شونده پلیمر است. مثلا اگر یک تسبیح را به عنوان یک زنجیر پلیمر در نظر بگیرید، دانه های تسبیح در حکم مونومر های آن هستند.

انواع پلاستیک، چسب و فوم از نوع پلیمر هستند

سرامیک  واژه سرامیک از کلمه یونانی Keramos  به معنای خاک سفید یا سفال بر گرفته شده است و تعریف علمی آن بدین شرح است : سرامیک در علم مواد شناسی به عنوان یک ماده ساختمانی غیرفلزی و غیر ارگانیک(آلی) با خصوصیات خاص شناخته می‌شود. این ماده معمولاً از خاک، خاکستر، سیلیکات‌ها و مواد معدنی دیگر تشکیل شده است و از طریق فرآیندهای حرارتی مختلفی ساخته می‌شود. چون در بازه دماهای مختلف، سرامیک واکنش های مختلفی می دهد. به عنوان مثال شیشه نوعی از سرامیک می باشد.

جمع بندی:

در این مقاله به معرفی و دسته بندی مواد پرداختیم. در بخش اول، تعاریف اولیه ماده ارائه شد و ماده به عنوان هرچیزی که جرم و حجم داشته و قابل مشاهده باشد تعریف ‌گردید. در بخش بعدی، دسته بندی مواد بر اساس خصوصیات فیزیکی مانند گاز، مایع، جامد، پلاسما و چگالی بوزانیشتینی را مورد بررسی قرار دادیم. همچنین در این بخش، هر حالت از ماده به طور مختصر به همراه مثال توضیح داده شد.

در بخش بعدی، دسته بندی مواد بر اساس خصوصیات شیمیایی ارائه شد. این دسته بندی شامل فلزات، کامپوزیت‌ها، پلیمرها و سرامیک‌ها بود. هر یک از این دسته‌ها با توضیحات مختصری معرفی شده و ویژگی‌های آنها بررسی می‌شود.

در ادامه، به شرحی از ویژگی‌های فیزیکی هر حالت ماده پرداختیم. به عنوان مثال، گاز به صورت پراکنده و بدون حجم مشخص در اطراف ما واقع شده و مایعات دارای ذراتی قابل تغییر مکان هستند. همچنین، ویژگی‌های خصوصیات شیمیایی هر دسته ماده نیز مورد بحث قرار گرفت.

همچنین در بخش آخر، به توضیحی کوتاه و مقدماتی از سرامیک پرداختیم. سرامیک به عنوان یک ماده ساختمانی غیرفلزی و غیرآلی با خصوصیات خاص معرفی شده

تیم هوم سیتو در تلاش است در مقالات آتی مباحث مرتبط با مواد و کاشی و سرامیک را به طور تخصصی و در قالب مقالات تشریح کند.