الخصائص الكيمائية والفيزيائية والفرق بينهما

تعريف الخصائص الكيميائية
يمكن تعريف الخصائص الكيميائية (بالإنجليزية: chemical properties) على أنّها تصرُّف أو سلوك تقوم به المادة أثناء تعرضها للتغيير الكيميائي (chemical change) أو للتفاعل الكيميائي (chemical reaction)، ويمكن ملاحظة هذه الخصائص في حالتين؛ إما أثناء حدوث التفاعل الكيميائيّ، أو بعد انتهائه، ويتطلب تحديد الخاصيّة الكيميائيّة حدوث التغيير في ترتيب البُنية الذريّة للمادة، وبالتالي تغيير الهوية الكيميائيّة الخاصة بها.[١] كما أنّ قدرة المادة على تغيير نوعها إلى نوع آخر جديد، أو عدم قدرتها على ذلك يُعدّ من خصائص المادة الكيميائية، و يُشار إلى أنّ التغيير الكيميائيّ دائمًا ما ينتُج عنه أنواع جديدة تختلف في خوّاصها عن تلك المواد قبل خضوعها لهذا التغيير.

أبرز الخصائص الكيميائية للمواد تتنوع الخصائص الكيميائية للمواد، وفيما يلي أبرزها: القابلية للاشتعال (بالإنجليزية: Flammability) تمثل هذه الخاصية مدى سهولة تعرّض شيء ما للاحتراق أو الاشتعال، والتي لا يُمكن تحديدها من خلال النظر بل يجب إجراء التجارب لتحديد إمكانية حدوثها في المواد، وتُقدّم هذه الخاصية الفائدة في عدّة مجالات منها قوانين البناء ومتطلبات التأمين والتخزين، إضافة إلى كيفية نقل المواد سريعة الاشتعال،[٣] فعلى سبيل المثال قابلية احتراق الوقود الأحفوري بأنواعه، والخشب والمواد المصنوعة من الخشب مثل الورق.[٤] حرارة الاحتراق (بالإنجليزية: Heat of Combustion) تعبِّر هذه الخاصيّة الكيميائيّة عن مقدار الطاقة التي تصدر على هيئة حرارة عند حرق المادة بالأكسجين، على سبيل المثال السعرات الحرارية التي تتحول إلى طاقة في جسم الإنسان، وكذلك حرق الوقود بأنواعه.[٣] السُميّة (بالإنجليزية: Toxicity) تمثّل هذه الخاصيّة مقدار الضرر الذي يمكن أن تلحقه مادة ذات سُميّة على الكائنات الحية ومدى سرعة حدوثه، ومن هذه المواد التي لها خصائص كيميائية سُميّة؛ الرصاص، وغاز الكلور، والزئبق، فعلى سبيل المثال يُعد الرصاص مادة شديدة السمية ولها تأثير ضار على أعضاء جسم الإنسان منها؛ القلب والكلى والجهاز العصبي.[٣] القدرة على التأكسد (بالإنجليزية: Ability to oxidize) تسبب هذه الخاصيّة الكيميائيّة تغييرًا في رقم الأكسدة المتعلق بإحدى المواد، والتأكسد هو عملية اكتساب الأكسجين أو فقدان الهيدروجين أو الإلكترونات، ومن الأمثلة على هذه الخاصيّة هو الصدأ حيثُ يتعرّض الحديد أو المواد الصلبة المصنوعة من الحديد بمرور الوقت لعملية الصدأ نتيجة تعرّضها للأكسجين، وأيضًا تغيّر لون التفاح بعد تقطيعه.[٣] النشاط الإشعاعي (بالإنجليزية: Radioactivity) تعبر هذه الخاصيّة عن انبعاث الإشعاع من داخل نواة غير مستقرة لإحدى الذرات، ومن أبرز الأمثلة على العناصر التي تتمتع بهذه الخاصية هي؛ الهيدروجين، والبريليوم، والكربون والكالسيوم، والكوبالت، والحديد.[٣] الاستقرار الكيميائيّ (بالإنجليزية: Chemical stability) تُعرف هذه الخاصيّة أيضًا بمسمى الاستقرار الديناميكي الحراري في النظام الكيميائيّ، وتعبّر هذه الخاصيّة عن حالة الاستقرار التي تتشكل عندما يكون النظام الكيميائيّ في أقل مستوى من الطاقة أي يكون في حالة من الاتزان الكيميائيّ مع البيئة المحيطة به، [٣] فعلى سبيل المثال يتمتع معدن التنجستن بدرجة عالية من الاستقرار الكيميائيّ.[٥] عمر النصف (بالإنجليزية: Half-life) تعبّر هذه الخاصية الكيميائيّة عن مقدار الوقت الذي سيتطلبه نصف كمية المادة الأصلية كي تتحلل، وعادًة تستخدم هذه الخاصيّة في مجالي الكيمياء والفيزياء النووية بهدف معرفة الوقت الذي تتطلب تحليل نصف الذرات المشعة وغير المستقرة أثناء التحلل الإشعاعي، [٣] فعلى سبيل المثال يبلغ عمر النصف لعنصر اليورانيوم حوالي 4.5 مليار سنة أي ما يقارب عمر الأرض.[٦] المحتوى الحراري للتكوين (بالإنجليزية: Enthalpy of Formation) وتعرف هذه الخاصيّة أيضًا بمسمى المحتوى الحراري للتكوين، وتعبر عن مقدار الحرارة المنبعثة أو الممتصة والتي تنشأ عند تكوين المواد النقية من عناصرها الأساسيّة تحت تأثير الضغط الثابت، وتُقاس هذه الخاصيّة بوحدات الكيلو جول/ مول،[٧] فعلى سبيل المثال تبلغ قيمة المحتوى الحراري للتكوين في غاز الأكسجين (O2) 0 كيلو جول/ مول.[٨] التفاعلية (بالإنجليزيّة: Reactivity) تعبّر هذه الخاصية الكيميائيّة عن قدرة المادة على الاندماج الكيميائيّ مع المواد الأخرى، وتقسم التفاعلية إلى نوعين؛ الأول شديد التفاعل، والثاني بسيط التفاعل، فعلى سبيل المثال تتفاعل مادة البوتاسيوم على نحوٍ شديد مع الماء بغض النظر عن حجم الكمية والتي قد يكون تفاعلها انفجاري.[٤] الكهرسلبية (بالإنجليزية: Electronegativity) تعبر هذه الخاصيّة عن حالة من زيادة رغبة الذرات في جذب إلكترونات الرابطة، فالذي يحدث عندما تتواجد ذرتين لهما نفس المقدار من الكهرسلبية هو التشارك في الإلكترونات وتكوين الرابطة التساهمية.[٩] ويشار إلى أنّ الإلكترونات عادةً ما تنجذب نحو الذرة الأكثر كهرسلبية عن غيرها والتي ينتج عنها تكوين الرابطة التساهمية القطبية، وفي حالة وجود اختلاف كبير في الكهرسلبية بين الذرات حينها لن يحدث تشارك للإلكترونات وستتكون الرابطة الأيونيّة، فعلى سبيل المثال يُعتبر الفلور من أكثر العناصر كهرسلبية، على عكس الفرانسيوم الذي يعد أقل العناصر كهرسلبية.[٩] تُعبّر الخصائص الكيميائية عن صفات وسلوكات للمادة نتيجة خضوعها للتغيير أو التفاعل الكيميائي الأمر الذي يُسبب تغيير الهوية الكيميائيّة الخاصة بالمادة وظهور أنواع جديدة تختلف عن المواد الأصلية، ومن أبرز الخصائص الكيميائية؛ القابلية على الاحتراق، والنشاط الإشعاعي، والأكسدة والمحتوى الحراري وغيرها العديد. الفرق بين الخصائص الكيميائية والخصائص الفيزيائية يُدرج فيما يلي أبرز الفروقات بين الخصائص الكيميائية والخصائص الفيزيائية:[١٠] يُمكن ملاحظة أو قياس الخصائص الكيميائية عندما تتعرض المادة للتغيير الكيميائي، بينما يُمكن ملاحظة الخصائص الفيزيائية (بالإنجليزية: Physical properties) دون الحاجة إلى وجود التغيير الكيميائيّ. يشترط إحداث التفاعل الكيميائيّ لإظهار الخصائص الكيميائية، بينما لا تتطلب الخصائص الفيزيائية إحداث التفاعل الكيميائيّ. يجمع الخصائص الكيميائية علاقات بالروابط الكيميائيّة الخاصة بالمادة، بينما لا يجمع الخصائص الفيزيائية هذا النوع من الروابط. يمكن استخدام الخصائص الكيميائية للتنبؤ بطريقة تفاعل المواد، بينما يهدف استخدام الخصائص الفيزيائية لتحديد أو وصف المواد. تشمل الخصائص الكيميائية عدّة أمثلة كما ذُكر سابقًا أبرزها؛ السُميّة، والقابلية للاشتعال، والمحتوى الحراري للاحتراق وغيرها العديد، بينما تشمل الخصائص الفيزيائية عدة أمثلة أبرزها؛ نقطة التجمد، ونقطة الانصهار، ونقطة الغليان، والحجم، والكتلة، والكثافة، وغيرها العديد. تدريبات على الخصائص الكيميائية اذكر خاصّية كيميائية يمكن من خلالها فصل جزيئات الماء؟ الجواب: خاصّية التحليل الكهربائي. ما هي الخاصية التي يشير لها تفاعل مادة الخل مع مادة صودا الخبز؟ الجواب: خاصية كيميائية. ما نوع التغير الذي يحدث في تركيب المادة الأساسي؟ الجواب: التغير الكيميائيّ. ما اسم الخاصيّة الكيميائيّة التي ينتج عنها مادة الرماد؟ الجواب: خاصّية القابلية على الاحتراق. ماذا ينتُج عن التفاعل الكيميائيّ بين الخميرة والسكر؟ الجواب: غاز ثاني أكسيد الكربون والإيثانول. ما هي الخاصيّة الكيميائيّة التي يشير لها انفجار الألعاب النارية؟ الجواب: خاصية حرارة الاحتراق. تصنّف خصائص المادة إلى خصائص كيميائية وخصائص فيزيائية والتي تظهر بينهما عدّة اختلافات، كان أبرزها حاجة الخصائص الكيميائية إلى إحداث التفاعل الكيميائيّ لإظهارها والكشف عنها، على عكس الخصائص الفيزيائية التي لا تتطلب إحداث التفاعل الكيميائيّ بل يمكن تحديدها والكشف عنها من خلال النظر.