כימיה לבגרות/ כימיה - תורת החומר : מושגי יסוד, הפרדת חומרים, מצבי צבירה וחלקיקים ומצב צבירתם: הבדלים בין גרסאות בדף

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
Ariel1024 (שיחה | תרומות)
Ariel1024 (שיחה | תרומות)
חצי עבודה
שורה 15:
ניסיונות פילוסופיים לקביעת טבעו ומבנהו של החומר נכשלו, ואף ניסיונותיהם של [[W:אלכימיה|האלכימאים]] לא צלחו, אך ניסויים אלה והתיעוד שהותירו אחריהם הכשירו את הדרך להתפתחות הכימיה המודרנית. נהוג לראות את סיום האלכימיה וניצניה של הכימיה המודרנית בעבודתו של [[W:רוברט בויל|רוברט בויל]], The Sceptical Chymist ("הכימאי הסקפטי", בתרגום חופשי) שראתה אור בשנת 1661 בלונדון. עבודתו של [[W:אנטואן לבואזייה|אנטואן לבואזייה]] בנושא חוק שימור החומר, שדרשה מדידות ותצפיות מדויקות של תופעות כימיות, הפכה את הכימיה למדע מדויק. למעשה, גם הכימאים וגם האלכימאים עסקו בהרכב החומר, מבנהו והתגובות שהוא יוצר, אך ההבדל בהם טמון במטרותיהם ובעובדה שהכימאים עובדים לפי [[W:השיטה המדעית|השיטה המדעית]]. ההיסטוריה של הכימיה משתלבת גם עם ההיסטוריה של ה[[W:תרמודינמיקה|תרמודינמיקה]], בעיקר דרך עבודתו של [[W:וילארד גיבס|וילארד גיבס]].
 
תחילתה של הכימיה המודרנית הייתה בקבלתה של '''התורה האטומית'''<ref>המושגים המודגשים לאורך העמוד יובהרו בהמשך.</ref>, ויצירת '''הטבלה המחזורית'''. עם התפתחות [[W:תורת הקוונטים|תורת הקוונטים]] נטשטשה החלוקה המסורתית הברורה בין פיזיקה לכימיה, ושתיהן חופפות בתחום של יצירה, אפיון ותכונות של '''חומרים''' ו'''מולקולות''', ואף חופפות לביולוגיה בחקר של נגיפים ותהליכים בתאים.
 
=מושגי יסוד בהרחבה=
== הגדרת מושגים בסיסיים ==
{{מסגרת|'''חומר -''' חומר הוא כל דבר שיש לו מסה ותופס נפח במרחב.}}
ב'''חומר''' אנו מתכוונים למושג האינטואיטיבי אותו אתה מכיר, החומרים השונים סביבנו מרכיבים את כל הסובב אותנו.{{ש}}
על פי התורה האטומית (העוסקת בטיבו של החומר), החומר עשוי מיחידות נפרדות ו־"סופיות", בניגוד לדעה עתיקה יותר, שלפיה ניתן לחלק את החומר ליחידות הולכות וקטנות, עד אינסוף. התורה האטומית החלה כרעיון פילוסופי ביוון העתיקה ובהודו, ונכנסה לזרם המרכזי במדע בראשית המאה ה-19, כאשר תגליות בתחום הכימיה הראו כי החומר אכן מתנהג כעשוי מחלקיקים.
 
לחלקיקים אלו אנו קוראים אטומים:
{{מסגרת|'''אטום -''' החלקיק הקטן ביותר של יסוד כימי שבו נשמרות תכונות היסוד הכימיות}}
[[קובץ:Atom diagram.png|ממוזער|האטום מורכב מגרעין בו פרוטונים ונייטרונים, וסביבו ענן של אלקטרונים]]
האטום (ביוונית: ἄτομος), שפירושו "לא ניתן לחיתוך" - "א" (לא ניתן) "טומי" (חתך) הוא החלקיק הקטן ביותר של יסוד כימי שבו נשמרות תכונות היסוד; לפי המודל הסטנדרטי האטום מורכב מחלקיקים קטנים יותר שאינם באים לידי ביטוי בתורה הכימית. שמו הוטבע במאה ה-5 לפנה"ס על ידי הפילוסוף היווני דמוקריטוס, שהניח את קיומו. כשהתגלה החלקיק במאה ה-18, רווחה הדעה שלפיה האטום הוא חלקיק יסודי שאינו ניתן לחלוקה לחלקיקים קטנים יותר. מאוחר יותר התגלה כי האטום מורכב מחלקיקים קטנים יותר: גרעין קטן וכבד שבו '''פרוטונים''' ו'''נייטרונים''', וסביבו ענן של '''אלקטרונים'''. הפרוטונים והנייטרונים עצמם מורכבים מחלקיקים נוספים.
 
גודלו של אטום נע בין 60 פיקו-מטר (מיליונית של מיליונית המטר - 0.000,000,000,001 מ') עבור אטום הליום ל-500 פיקו-מטר עבור אטום צסיום. אטומים הם קטנים מכדי לראותם בעין, אך קיימים מיקרוסקופים בעלי כושר אבחנה עדין מספיק כדי להבחין בהם, למשל מיקרוסקופ מינהור סורק, ואחרים המסוגלים לזהות את סוג האטום.
 
[[קובץ:Periodic table (polyatomic).svg|ממוזער|הטבלה המחזורית]]
את האטומים בשונים אנו מסווגים וממיינים לפי '''הטבלה המחזורית'''.{{ש}}
'''הטבלה המחזורית''' או '''המערכה המחזורית''', המכונה גם '''טבלת מנדלייב''', היא [[W:טקסונומיה|שיטת מיון]] שהוצעה לראשונה על ידי הכימאי הרוסי [[W:דמיטרי מנדלייב|דמיטרי מנדלייב]] ב-1869, ומציגה את כל סוגי האטומים הקיימים (ואף כאלו מלאכותיים שלא נמצאים בטבע ומתקיימים במעבדות בלבד) ומייצגת אותם על ידי ה'''יסודות''' אותם המהרכיבים:
{{מסגרת|* '''יסוד -''' מצבור של אטומים זהים, למשל ברזל (Fe), מימן (H) ועוד.}}
 
'''יסוד כימי''' או בקיצור, '''יסוד''', הוא חומר המורכב מחלקיקים אטומיים מסוג אחד בלבד. לא ניתן להרכיב יסוד מחומרים אחרים, לא ניתן לפרק יסוד או לשנותו ליסוד אחר בתהליכים כימיים, זאת בניגוד לתרכובת המורכבת מיסודות.
{{-}}
{|class="wikitable" style="float:left; text-align:center;"
|-
|+ האטומים ביסוד מסודרים בצורות שונות
|-
|[[קובץ:Diamond-251621.jpg|90px|תצלום]]
|[[קובץ:Diamond animation.gif|90px|שרטוט מבנה]]
|-
|colspan="2"| יהלום הוא גביש המורכב מפחמן בלבד.
|-
|[[קובץ:Pouring liquid mercury bionerd.jpg|90px|תצלום]]
|[[קובץ:Iodine-unit-cell-3D-balls-B.png|90px|שרטוט מבנה]]
|-
|colspan="2"| כספית היא יסוד המורכב{{ש}}מולקולות של זוגות אטומים מסוג כספית בלבד.
|-
|[[קובץ:Edelgase in Entladungsroehren.jpg|90px|תצלום]]
|[[קובץ:Brownian motion large.gif|90px|שרטוט מבנה]]
|-
|colspan="2"| חמש גזים אצילים:{{ש}}הליום (He), נאון (Ne), ארגון (Ar),{{ש}}קריפטון (Kr) וקסנון (Xe){{ש}}מסודרים בצורה חד-אטומית.
|}
האטומים ביסוד מסודרים באחת מן הצורות: בצורה חד-אטומית, כמו במקרה של גזים אצילים, כמולקולה (ראה בהמשך) עם אטומים זהים בלבד, או כגביש (על כך בפרקים הבאים) של אטומים זהים בלבד.
 
כיום ידוע כי רוב החומרים מורכבים לא מסוג אחד של אטומים בלבד אלא '''ממולקולות''', שהן מספר אטומים שקשורים זה לזה.
 
{{מסגרת|'''מולקולה –''' מבנה בן מספר אטומים המחוברים ביניהם בקשר כימי.}}
 
מוֹלקוּלה (מלטינית: Molecula - מסה קטנה; בעברית גם פּרוּדה) היא מונח בכימיה שנטבע על ידי הכימאי [[W:אמדאו אבוגדרו|אמדאו אבוגדרו]] לתיאור מבנה בן מספר אטומים המחוברים ביניהם בקשר כימי. המולקולה היא יחידת בסיס (החלק הלא פריק הקטן ביותר) של '''תרכובת מולקולרית''' וניתן לומר כי מבנה המולקולה, הרכבה וכוחות המשיכה בין אטומיה קובעים את תכונות התרכובת. מולקולה עשויה להיות מורכבת ממספר אטומים זהים או שונים. למשל מולקולת חמצן (O2) המורכבת שני אטומים זהים, מולקולת סוכר המורכבת מעשרות אטומים שונים, או מולקולת DNA הבנויה מיליוני אטומים.
 
כדי לתאר מולקולות, באופן מדויק יותר, נהוג להשתמש בנוסחת המבנה של החומר או באיור.
 
== סוגי חומרים ==
 
'''נבדיל בין מספר סוגי חומרים:'''
 
* '''תרכובת –''' מצבור של מולקולות זהות (להבדיל מייסוד, המולקולות מורכבות מסוגים שונים של אטומים, אך בהרכב קבוע).
*::לתרכובת תכונות כימיות משל עצמה, השונות מתכונות מרכיביה. למשל, מלח בישול (NaCl), הוא תרכובת של המתכת, נתרן, והאל מתכת, כלור. לתרכובת הרכב קבוע ומוגדר של אטומים; הרכב זה ניתן על ידי הנוסחה של החומר. מספר התרכובות הידועות למדע הוא עצום. נכון ל-2006 ידועות למדע מעל ל-30 מיליון תרכובות שונות.
* '''חומר טהור -''' חומר שהוא תרכובת או יסוד (כלומר, חומר המורכב ממולקולות זהות, לא משנה אם מייסוד אחר או יותר, אבל בהרכב קבוע).
*'''תערובת -''' ערבוב של שניים או יותר חומרים טהורים, אך ללא קשר כימי ביניהם (כלומר היא מכילה מספר סוגי מולקולות) כשכל חומר שומר על תכונותיו, למשל: אוויר (מכיל: 78% חנקן, 21% חמצן, 1% ארגון, 0.03% פחמן דו-חמצני ועוד) או בוץ - תערובת של מים עם חומר (סיליקט) וחומרים אחרים הנמצאים באדמה.{{ש}}ישנם שני סוגי תערובות:
**'''הומוגנית'''– ערבוב שאינו נראה לעין. המילה הומו פרושה שווה מצב שבו מס החומרים שאינם קשורים בקשר כימי יוצר תערובת אחידה שלא ניתן להבחין בין מרכיביה . למשל: פטל + מים.
**'''הטרוגנית''' – תערובת שאפשר להבחין בין מרכיביה השונים, שאינה אחידה.
 
'''חשוב מאוד להבדיל תרכובת לתערובת !'''
 
* סמלים של יסודות - לכל יסוד מהטבלה המחזורית ניתן סמל. הסמלים מורכבים מאותיות לטיניות. סמלו של כל יסוד מורכב מאות אחת עד שלוש אותיות. לרוב הסמלים מהווים קיצור של שמו הלטיני של היסוד. לדוגמא הסמל של ברזל הוא Fe. סמל זה בא משמו הלטיני של היסוד - פרום.
* נוסחה כימית - משמשת להצגת תרכובת.
 
 
== מושגי יסוד בהרחבה==
===יסוד כימי===
יסוד כימי, בקיצור יסוד, הוא חומר המורכב מחלקיקים אטומיים מסוג אחד בלבד. לא ניתן להרכיב יסוד מחומרים אחרים, לא ניתן לפרק יסוד לחומרים אחרים או לשנותו ליסוד אחר בתהליכים כימיים (לא גרעיניים), זאת בניגוד למולקולה המורכבת מיסודות. היסודות נבדלים זה מזה במספר הפרוטונים בגרעין; מספר זה הוא המספר האטומי.
שורה 43 ⟵ 109:
===אטום===
אטום הוא היחידה הבסיסית של יסוד כימי. האטום הוא אוסף של חלקיקי חומר המורכב מליבה טעונה במטען חשמלי חיובי (גרעין האטום) המכילה פרוטונים ונייטרונים, שאותה מקיפים אלקטרונים הנושאים מטען חשמלי שלילי ומאזנים את המטען החיובי שבגרעין. אטום הוא החלק הקטן ביותר של החומר ששומר על התכונות הכימיות של היסוד.
 
== מושגי יסוד ==
*'''חומר -''' יכול להיות מורכב מתערובת או מחומר טהור.
*'''תערובת -''' ערבוב של שניים או יותר חומרים טהורים כשכל חומר שומר על תכונותיו, למשל: אוויר. ישנם שני סוגי תערובות:
**'''הומוגנית'''– ערבוב שאינו נראה לעין. המילה הומו פרושה שווה מצב שבו מס החומרים שאינם קשורים בקשר כימי יוצר תערובת אחידה שלא ניתן להבחין בין מרכיביה . למשל: פטל + מים.
**'''הטרוגנית''' – תערובת שאפשר להבחין בין מרכיביה השונים, שאינה אחידה.
* '''חומר טהור -''' מורכב מתרכובת או יסוד.
* '''תרכובת –''' מצבור של מולקולות זהות.
* '''מולקולה –''' שני אטומים או יותר (שונים), כמו למשל 2H. אם האטומים שונים יוצרים תרכובת (חומר חדש עם תכונות חדשות). למשל: מים (H<sub>2</sub>O), פחמן דו חמצני (C0<sub>2</sub>) ועוד.
* '''יסוד -''' מצבור של אטומים זהים, למשל ברזל (Fe), מימן (H) ועוד.
* '''אטום -''' החלקיק הקטן ביותר של החומר "שעדיין" שומר על תכונות החומר. כאשר יש מספר אטומים זהים נוצר יסוד ואילו כאשר יש מספר אטומים שונים נוצרת מולקולה.
* סמלים של יסודות - לכל יסוד מהטבלה המחזורית ניתן סמל. הסמלים מורכבים מאותיות לטיניות. סמלו של כל יסוד מורכב מאות אחת עד שלוש אותיות. לרוב הסמלים מהווים קיצור של שמו הלטיני של היסוד. לדוגמא הסמל של ברזל הוא Fe. סמל זה בא משמו הלטיני של היסוד - פרום.
* נוסחה כימית - משמשת להצגת תרכובת.
 
==חוק שימור החומר וישומו==
שורה 64 ⟵ 117:
#'''הפרדה על ידי תכונות פיסיקאליות -''' משמש לפירוק תערובות. כאשר מערבבים חומרים שונים, כל חומר שומר על התכונות הקבועות שלו ולכן ניתן לפרק את התערבות '''בתהליך פיזיקאלי שלא פוגע בתרכובות שמרכיבות את התערובת'''. לדוגמא, כדי לפרק תערובת של מים וחול, מאדים את המים (על ידי הרתחה) ואז החול והמים מופרדים.
# '''הפרדה על ידי תכונות כימיות -''' כאשר קיים קשר כימיים בין שני חומרים הוא מתבצע על ידי שריפה (חמצון), התרכבות ופירוק.
 
== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים}}
 
[[קטגוריה:כימיה]]