המשך מולקולות ותרכובות

 

איך נדע מאילו אטומים מורכבת המולקולה

למדנו שהסימן הכימי של כל יסוד מכיל אות גדולה אחת או אות גדולה ואחריה אות קטנה. הנוסחה הכימית של המולקולה כוללת את הסימנים הכימיים של היסודות מהם היא מורכבת ואת מספר הפעמים שכל אטום שונה מופיע במולקולה. לדוגמה, הנוסחה הכימית של מלח בישול היא NaCl. כלומר- כל מולקולה של מלח מכילה אטום אחד של נתרן (Na) ואטום אחד של כלור (Cl). באופן דומה, הנוסחה של מים היא H2O. כלומר, מולקולת מים מורכבת משני אטומים של מימן ומאטום אחד של חמצן.

כאשר יש יותר ממולקולה אחת, מספר המולקולות מופיע לפני הנוסחה הכימית. לדוגמה, אם לפנינו 6 מולקולות של H2O (מים) נציין זאת כך: 6 H2O. 

 

 

תהליכי הרכבה ופירוק של מולקולות

מולקולות נוצרות כאשר אטומים מעבירים זה לזה אלקטרונים, או כאשר שניים או יותר אטומים יוצרים "שיתוף" של אלקטרונים. תגובות הרכבה ופירוק מתרחשות כאשר אנרגיה מושקעת בתהליך. דוגמאות טובות לכך הם תהליכים בהם משקיעים אנרגיה על ידי חימום או העברת זרם חשמלי. אנחנו נקח לדוגמה את התהליך של הכנת חומצות ובסיסים עי ידי תהליכי שריפה.

בשנים הקודמות למדם כי לשריפה דרוש חמצן. כעת נרחיב ונגיד כי תהליך שריפה הוא תהליך בו חומר יוצר קשר כימי עם חמצן והתוצר נקרא תחמוצת. ניתן לשרוף אל מתכות או מתכות. בשריפת אל מתכת מתקבלת תחמוצת של אל מתכת ובשריפת מתכת מתקבלת תחמוצת של מתכת.

ישנם מקרים שבהם נוצרת תחמוצת בתגובה ספונטנית (תגובה המתרחשת מעצמה) כמו למשל התרכבות של חמצן עם ברזל. החלודה היא למעשה התוצר של תהליך ספונטני שבו חמצן מתרכב עם ברזל. כדי למנוע את תהליך ההחלדה של הברזל יש למנוע את המגע בין הברזל לחמצן שבאוויר. את זה ניתן לעשות על ידי צביעה או ציפוי המונעים את המגע עם החמצן. אולי שאלתם את עצמכם איך מים מזרזים את תהליך ההחלדה של הברזל. התשובה היא שהמים משפרים את המגע בין הברזל לבין המים החמצן המומס במים וכך הם מזרזים את תהליך ההחלדה של הברזל.

שריפה יכולה להאיץ גם תהליכי פירוק. אם נחמם או נשרוף סוכר, הסוכר יתפרק למים ולפחמן דו חמצני. תרכובות אלה נוצרות בתהליך השריפה מהאטומים המרכיבים את מולקולת הסוכר ומהחמצן שבאוויר.

 

תגובה כימית

תגובה כימית היא תהליך הרכבה או פירוק של חומר כלשהו. בתהליך משתתפים מגיבים ומתקבלים תוצרים. בדוגמה משמאל אנו רואים את משוואת התגובה של הרכבת מים ושל תהליך הנשימה. בהרכבת מים, המגיבים הן מימן וחמצן והתוצר הוא מים. בתהליך הנשימה, בתגובה המתרחשת בגוף שלנו, גלוקוז מגיב עם חמצן, והתוצרים הם מים ופד"ח.

     

 

חוק שימור החומר

חשוב מאד לדעת כי ביקום חומר ואנרגיה לא נוצרים ולא נעלמים. בדומה לחוק שימור האנרגיה אותו למדנו בשנה שעברה, מתקיים גם חוק שימור החומר (או חוק שימור המסה) שאומר שבתגובה כימית מסת התוצרים המתקבלים בתגובה היא תמיד שווה למסת המגיבים שהשתתפו בתגובה. כלומר, המסה הכוללת של המגיבים תמיד שווה למסה הכוללת של התוצרים. לדוגמה- אם אכלנו 100 גרם ממתקים, מסת השומן שתיווצר בגוף שלנו לא תהיה גבוהה מ 100 גרם (לרבו אפילו פחות מכיוון שלא כל החומרים נספגים במערכת העיכול).

       

ההגיון מאחורי חוק שימור החומר הוא שמספר האטומים אשר משתתפים בתגובה הכימית לא משתנה, רק הקשרים הכימיים בין האטומים משתנים. לדוגמה, בתגובה בין חומץ לסודה לשתיה נוצר פחמן דו-חמצני. בתגובה הזו, חומץ וסודה לשתיה התפרקו לאטומים, והאטומים האלה נוצר הפד"ח. כלומר- מספר האטומים בתגובה לא השתנה ולכן מסת החומרים לא התשנתה.

את חוק שימור החומר ניתן להוכיח במערכת סגורה (מערכת שאינה מאפשרת חילוף חומרים עם הסביבה). במערכת פתוחה קשה להוכיח את חוק שימור המסה מכיוון שיש אפשרות שבמהלך התגובה חומרים נפלטו לסביבה או נקלטו מהסביבה. 

 

למדנו על החלקיקים המרכיבים את האטום, למדנו על מטענם החשמתי ולמדנו מהם הכוחות הפועלים בתוך האטום. למדנו שאטומים יכולים להגיב זה עם זה וליצור מולקולות של חומרים חדשים. תגובה בין האטומים נוצרת כאשר הם מעבירים זה לזה אלקטרונים, או שהם משתפים אלקטרונים ביחד. בפרק הבא נלמד על אטומים טעונים במטען חשמלי, על קשרים כימיים, על ציפוי חומרים במתכת, ועוד. את זה נעשה בדף הבא