מולקולות ותרכובות

 

קשר כימי בין אטומים נוצר כאשר אטומים מגיבים זה עם זה ויוצרים חלקיק של חומר חדש שהוא בעל תכונות חדשות. חומר זה אינו יסוד אלא מורכב מאטומים של יסוד אחד או מספר יסודות. לחומר המורכב מיותר מאשר אטום אחד אנו קוראים מולקולה. המולקולה נוצרת כאשר אטומים מוסרים אלקטרונים לאטומים אחרים או שהם משתפים אלקטרונים זה עם זה. ישנם שני סוגי קשרים כימיים בין אטומים שונים:

1.         קשר בין אטומי מתכות לאטומי אל מתכות: בקשר מהסוג הזה אטומי המתכת תמיד מוסרים אלקטרונים ומטענם יהיה חיובי, ואטומי האל-מתכת מוסרים אלקטרונים ומטענם יהיה שלילי. דוגמה לקשר כזה היא מלח בישול שהוא קשר בין אטום אחד של המתכת נתרן לבין אטום אחד של האל-מתכת כלור.

2.         אטומי אל-מתכות יכולים ליצור שיתוף של אלקטרונים זה עם זה, ואז אף אחד מהאטומים איננו טעון במטען חשמלי. דוגמה לקשר כזה היא סוכר שהוא קשר בין שלוש אל-מתכות: מימן, חמצן ופחמן.

חשוב לזכור- אטומי מתכת אינם מגיבים עם אטומי מתכת אחרים ואינם יוצרים מולקולות בינם לבין עצמם.

ראינו שחומרים בנויים מאטומים ושהאטומים יכולים להיות בקשר כימי זה עם זה. כאשר אטומים מגיבים ונמצאים בקשר כימי זה עם זה אנו קוראים לחלקיק החדש שנוצר מולקולה. מולקולה היא שני אטומים או יותר (לפחות שני אטומים) הנמצאים בקשר כימי זה עם זה. כאשר כל האטומים שבחלקיק זהים זה לזה ושייכים לאותו היסוד, או מכנים את המולקולה "מולקולה של יסוד". תרכובת היא מולקולה שבה לפחות אטום אחד שנמצא בקשר הכימי, שונה משאר האטומים.

מולקולה של יסוד

מולקולה של יסוד היא מולקולה שבה כל האטומים זהים ושייכים לאותו היסוד. לדוגמה- החמצן הנמצא באוויר אותו אנו נושמים הוא מולקולה של שני אטומי חמצן קשורים זה לזה. הגרפיט שבעפרון שלכם הוא חומר המורכב מאטומי פחמן קשורים זה לזה הקשר כימי.

מולקולה של תרכובת

מולקולה שבה יש לפחות שני סוגים שונים של אטומים היא מולקולה של תרכובת. לדוגמה- שיער הגוף שלכם מורכב ממולקולות, או הסוכר בו אתם משתמשים להמתקה הוא מולקולה המורכבת מאטומים של פחמן, חמצן ומימן. דוגמה נוספת היא המים החיוניים לנו שהם מולקולה המורכבת מאטום חמצן אליו קשורים שני אטומי מימן.

 

משמאל אתם יכולים לראות מספר מולקולות של תרכובת:

למעלה מימין: מולקולה של התרכובת מים.

למעלה משמאל: מולקולה של התרכובת מתאן.

למטה מימין: מולקולה של קרבוהידראט.

למטה משמאל: מולקולה של החומצה HCl.

 

 

יהלום הוא דוגמה טובה למולקולה של יסוד- מולקולת היהלום מורכבת מאטומי פחמן הקשורים זה לזה. 

 

   

 

תכונות של מולקולות

למולקולה הנוצרת כאשר אטומים מגיבים ויוצרים קשר כימי יש תכונות שונות מאלה של האטומים ממנה היא מורכבת. הקשר הכימי גורם ליצירת תכונות חדשות. לדוגמה- המים מורכבים מחמצן וממימן. גם החמצן וגם המימן הם גזים. החמצן חיוני לבערה והמימן מתפוצץ בנוכחות אש. המים, לעומת זאת, הם נוזל שמכבה בערה. לכן, כפי שהאטום הוא החלקיקי הקטן ביותר של היסוד המולקולה היא החלקיקי הקטן ביותר של חומר שהוא איננו יסוד. אם נפרק את המולקולה לאטומים המרכיבים אותה, נאבד את תכונות החומר אותו יוצרת המולקולה. אם נפרק את המים נקבל מימן וחמצן, אך כבר לא יהיו בידינו מים.

מדענים ומהנדסים חוקרים ומפתחים כל הזמן חומרים בעלי תכונות חדשות הנדרשות לתעשייה לשם ייצור מוצרים שונים. התכונות החדשות של החומרים מתקבלות כאשר המדענים מכינים במעבדה מולקולות חדשות שבהן סידור סוג האטומים והקשרים ביניהם משתנים. שינויים אלה גורמים להופעת תכונות חדשות אשר מתאימות את החומרים החדשים לשימושים שונים. לדוגמה- תרופות חדשות, או חומרים קלים וחזקים מהם מייצרים חלקי מכוניות ומטוסים, ועוד.

היכנסו לקישור זה כדי לצפות באירוג'ל שהוא חומר חדש שפותח בשנים האחרונות. זהו חומר קל ביותר וחזק ביותר והוא משמש מבידוד חלונות ועד מלכודת חלקיקים המגינה על חלליות בחלל. 

 

גבישים

המולקולות של חומרים מוצקים נוהגות להסתדר במבנים קבועים. לרוב אלה יהיו מבנים החוזרים על עצמם כמו אריחי חרסינה. בתמונה שמשמאל אתם יכולים לראות גביש של מלח בישול המורכב מיונים של כלור ושל נתרן (NaCl). המדען הישראלי, פרופסור דן שכטמן, הוכיח כי חומרים מסתדרים גם במבנים לא סימטריים שאינם חוזרים על עצמם. תוכלו לקרוא יותר על עבודתו של פרופסור שכטמן בקטע הבא.

    

נמשיך ללמוד כעת איך מרכיבים ואיך מפרקים מולקולות ואיך יודעים מאילו אטומים מורכבת המולקולה. את זאת נעשה בקישור הבא.