ماده در چهار حالت وجود دارد: جامد، مایع، گاز و پلاسما. معمولاً حالت ماده یک ماده می تواند با افزودن یا حذف انرژی حرارتی تغییر کند. به عنوان مثال، افزودن حرارت می تواند یخ را به آب مایع تبدیل کرده و آن آب را به بخار تبدیل نماید.

نکات کلیدی

• ماده دارای جرم است و فضای مشخصی را اشغال می کند.
• چهار حالت اصلی ماده شامل: جامد، مایع، گاز و پلاسما هستند.
• در شرایط خاص، حالت های دیگری از ماده نیز وجود دارد.
• یک جامد شکل و حجم مشخصی دارد. یک مایع حجم مشخصی دارد اما شکل ظرف خود را به خود می گیرد. یک گاز شکل یا حجم مشخصی ندارد. پلاسما مشابه گاز است به این معنا که ذرات آن بسیار فاصله دارند، اما گاز از نظر الکتریکی خنثی است و پلاسما دارای بار الکتریکی است.

حالت ماده چیست؟

کلمه "ماده" به هر چیزی در جهان که جرم دارد و فضایی را اشغال می کند، اشاره دارد. تمام مواد از اتم های عناصر تشکیل شده اند. گاهی اوقات اتم ها به طور نزدیک با هم پیوند می خورند، در حالی که در مواقع دیگر، آن ها به طور گسترده ای پراکنده هستند.

حالت های ماده معمولاً بر اساس ویژگی هایی که قابل مشاهده یا احساس است، توصیف می شوند. ماده ای که احساس سختی می کند و شکل ثابتی دارد، جامد نامیده می شود؛ ماده ای که مرطوب است و حجم خود را حفظ می کند اما شکل آن تغییر می کند، مایع نامیده می شود. ماده ای که می تواند هم شکل و هم حجم خود را تغییر دهد، گاز نامیده می شود.

برخی از متون ابتدایی شیمی، جامدات، مایعات و گازها را به عنوان سه حالت ماده می نامند، اما متون پیشرفته تر پلاسما را به عنوان چهارمین حالت ماده شناسایی می کنند. مانند گاز، پلاسما می تواند حجم و شکل خود را تغییر دهد، اما بر خلاف گاز، می تواند بار الکتریکی خود را نیز تغییر دهد.

همان عنصر، ترکیب یا محلول می تواند بر حسب حالت ماده خود رفتارهای بسیار متفاوتی از خود نشان دهد. به عنوان مثال، آب جامد (یخ) سخت و سرد است در حالی که آب مایع مرطوب و سیال است. مهم است که توجه داشته باشید که آب نوع بسیار عجیبی از ماده است: به جای اینکه هنگام تشکیل ساختار کریستالی کوچک شود، در واقع گسترش می یابد.

جامدات

یک جامد شکل و حجم مشخصی دارد زیرا مولکول های تشکیل دهنده آن به طور نزدیکی در کنار هم قرار گرفته و به آرامی حرکت می کنند. جامدات معمولاً بلوری هستند؛ مثال هایی از جامدات بلوری شامل نمک سفره، شکر، الماس و بسیاری دیگر از مواد معدنی است. جامدات گاهی اوقات زمانی که مایعات یا گازها سرد می شوند، تشکیل می شوند؛ یخ مثالی از یک مایع سرد شده است که به جامد تبدیل شده است. سایر مثال های جامدات شامل چوب، فلز و سنگ در دمای اتاق است.

مایعات

یک مایع دارای حجم مشخصی است اما شکل ظرف خود را به خود می گیرد. مثال هایی از مایعات شامل آب و روغن است. گازها ممکن است هنگام سرد شدن به مایع تبدیل شوند، همان طور که در مورد بخار آب وجود دارد. این در زمانی اتفاق می افتد که مولکول های گاز به آرامی حرکت کرده و انرژی خود را از دست می دهند. جامدات ممکن است هنگام گرم شدن به مایع تبدیل شوند؛ ماگما مثال جامد سنگی است که در نتیجه حرارت شدید به مایع تبدیل شده است.

گازها

یک گاز نه حجم مشخصی دارد و نه شکل مشخصی. برخی از گازها قابل مشاهده و قابل احساس هستند، در حالی که برخی دیگر برای انسان ها نامرئی هستند. مثال هایی از گازها شامل هوا، اکسیژن و هلیوم است. جو زمین از گازهایی شامل نیتروژن، اکسیژن و دی اکسید کربن تشکیل شده است.

پلاسما

پلاسما نه حجم مشخصی دارد و نه شکل مشخصی. پلاسما اغلب در گازهای یونیزه دیده می شود، اما به دلیل ویژگی های خاصی که دارد، از گاز متمایز است. بارهای الکتریکی آزاد (که با اتم ها یا یون ها پیوند ندارند) باعث می شوند که پلاسما به طور الکتریکی هدایت شود. پلاسما ممکن است با گرم کردن و یونیزه کردن یک گاز تشکیل شود. مثال هایی از پلاسما شامل ستاره ها، رعد و برق، لامپ های فلورسانت و تابلوهای نئونی است.

حالت های دیگر ماده

دانشمندان به طور مداوم در حال کشف حالت های جدید ماده هستند! برخی استدلال می کنند که پنج حالت ماده وجود دارد، یا حتی شش حالت. علاوه بر چهار حالت اصلی ماده، حالت های دیگری از ماده شامل ابرسیال، چگالی بوز-اینشتین، چگالی فرمیون، مولکول های ریدبرگ، حالت هال کوانتومی، ماده فوتونی و دراپلتون می باشند.