تشكل دراسة خصائص المادة العمود الفقري لفهم العالم المادي حولنا. تنقسم هذه الخصائص إلى مجموعتين أساسيتين هما الفيزيائية والكيمائية، ولكل منهما دور حيوي في التعريف بتكوين المادّة وتمييزها.
الخصائص الفيزيائية: المنظور المرئي والحسي
تعكس الخصائص الفيزيائية جانب المادة الظاهر للعين البشرية مثل اللون (الذي قد يشير إلى تركيبات ذرية مختلفة) والرائحة والتكتل (الكثافة). بالإضافة إلى ذلك، هناك مؤشرات أخرى أكثر دقة، بما فيها نقطة الانصهار - درجات الحرارة اللازمة لتغيير حالة المادة من صلبة لسائلة- ونقطة الغليان - الدرجة التي يتحول عندها السائل إلى غاز-. كما تلعب الخصائص المرتبطة بالحركة دورا هاما؛ نجد هنا خاصية اللزوجة، التي تقيس مقاومة التدفق عبر طبقات متفاوتة السرعة داخل المائع، وكذلك مدى قدرتها على انجذاب المغناطيس.
الخصائص الكيميائية: الأعمق تحت الطبقة الخارجية
على الجانب الأكبر عمقا للأمور، تتجلى الخصائص الكيميائية للمادة. تشمل تلك الخصائص كيفية استجابة العنصر لكيفية احتراقه وكيف يتفاعل مع مواد كيميائية أخرى مثل الماء. الرقم الهيدروجيني pH يلعب أيضا دوراً محورياً؛ فهو يقيس مستويات الحموضة والقاعدية للمحلول. أخيرا وليس آخرا، القابلية للإلكتروليت هي مصطلح يستخدم لوصف كمية الشحنات الكهربية المحملة داخل النظام، والذي يمكن استخدامها لإنتاج الطاقة ضمن بعض العمليات البيولوجية والصناعية.
تمظهرات المواد الثلاثة الأساسية
هنالك ثلاث ظروف أساسية لأحوال المادة: الصلابة والسوائل والغازات. لكل واحدة خصائص فريدة تحدد طبيعتها وسلوكياتها.
* الحالة الصلبة: يتميز هذا النوع باستقرار شديد وشكل حجم ثابت لا يتغير حتى مع تغييرات الضغط أو الحرارة؛ لأن الروابط بين جزيئاتها قوية للغاية مما يؤدي للجزيئات باحتفاظ مواقعها دون حركة كبيرة إلا بذهاب طاقة خارجية لتحريكها قليلا فقط.
* الحالة السائلة: تكمن خصوصية السوائل بجوانب مهمتان وهي تغيير أشكال ولكن ليس أحجامها. فهي تستطيع ملأ وعاء بأي شكل يحتله لكن بدون زيادة حجمه. تعد عملية التحول لهذه الحالة مميزة أيضاً؛ فقد تحدث نتيجة تبريد الغازات أو ذوبان مواد صلبة بمعدلات حرارية مرتفعة نسبيا.
* الحالة الغازية: تمثل الفئة الأكثر فضفاضة حيث تفتقر وجود مساحة محددة سواء لوحدتها أو مجموعة كاملة منها رغم أنها تشغل الحيز المكاني المعروض أمامها تمام كالماء داخل كأس مثلاً. غالب ما تكون خفية للعين البشرية ومع ذلك فإن تأثيرها واضح جدًا وذلك بدءًا من التنفس نفسه مرورًا بالنظام المناخي العالمي وانتهاءًا بكثيرٍ من عمليات الحياة اليومية الأخرى كذلك.
إن تقدُّم العلوم الحديثة أصبح ممكنَـا بفضل الربط العميق والعلاقة الوثيقة بين علم الأحياء والكيمياء والفزياء وفي قلب الأمر برمته يكمن فهْمٌ صحيح ودقيق لصِفات مختلف أنواع المواد الموجودة بطبيعتنا وعالمنا اليوم!
