יונים ואלקטרוליטים

בפרק הקודם למדנו כי באטום נייטרלי מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים: מכיוון שהאלקטרונים שבקליפה בעלי מטען שלילי (1-) והפרוטונים שבגרעין בעלי מטען חיובי (1+) ומכיוון שמספרם זהה, אזי המטענים מקזזים זה את זה והמטען של האטום הוא 0 (אפס), כלומר נייטרלי. למדנו גם שמספרם של הפרוטונים תמיד קבוע ואינו משתנה.

בפרק זה נלמד שאטומים יכולים לקבל מטען שלילי או חיובי. האטום מקבל מטען חשמלי כאשר הוא מקבל אלקטרון (או אלקטרונים) או מוסר אלקטרון (או אלקטרונים). מכיוון שלאלקטרון מטען שלילי, כל אלקטרון שהאטום מקבל טוען אותו במטען שלילי אחד. באופן דומה, כל אלקטרון שהאטום מוסר טוען את האטום במטען חיובי אחד. אטום שקבל שני אלקטרונים יהיה טעון בשני מטענים שליליים ומטענו יהיה 2-, ואטום שמסר שני אלקטרונים יהיה טעון בשני מטענים חיוביים ומטענו יהיה 2+.

זיכרו- מספר הפרוטונים לעולם אינו משתנה ולכן המספר האטומי נשאר קבוע גם כאשר אטום מקבל או מוסר אלקטרונים.  לדוגמה, אטום חמצן שקיבל שני אלקטרונים יהיה בעל 8 פרוטונים חיוביים ו- 10 אלקטרונים שליליים ולכן מטענו יהיה 2-. אטום נתרן שמסר אלקטרון אחד יהיה בעל 11 פרוטונים ו- 10 אלקטרונים ולכן בעל מטען של 1+.

נוכל תמיד לחשב את מטענו של אטום בעזרת הנוסחה הבאה: 

 

 

זכרו- אטום בעל מטען חשמלי נקרא יון, לכן אטום שקיבל אלקטרונים ומטענו שלילי נקרא יון שלילי ואטום שמסר אלקטרונים ומטענו חיובי נקרא יון חיובי.

מטלה: פתחו את קובץ המטלה והשלימו את הטבלה. לאחר שהשלמתם את הטבלה שלחו אותה אלי במייל אלbw.teach1@gmail.com  

הכנסו למשחק הבא ובדקו את יכולותיכם בחישוב מספר אטומי, מספר פרוטונים, מספר ניוטרונים, ומספר אלקטרונים, באטומים וביונים שיוצגו לכם.

 

קשר כימי בין אטומים נוצר כאשר אטומים מגיבים זה עם זה הם יוצרים 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.

 

אלקטרוליטים

קשר כימי בין מתכת לאל-מתכת נקרא מלח. מלח בישול הוא דוגמה לסוג אחד של מלח, אך קיימים מלחים רבים אחרים כמו מגנזיום כלורי או אשלגן כלורי. במקרים רבים, כאשר ממיסים מלחים במים, המלח מתמוסס והיונים החיוביים והשליליים נפרדים ויוצרים תמיסה יונית.

כאן תוכלו לצפות בסרטון המדגים את התמוססות מלח הבישול במים.

תמיסה יונית, מכיוון שיש בה יונים טעונים במטענים חשמליים (שליליים או חיוביים), יכולה להעביר זרם חשמלי. תמיסה יונית זו נקראת גם אלקטרוליט (כי היא מעבירה זרם חשמלי). כאשר זרם חשמלי עובר באלקטרוליט (התמיסה היונית), היונים החיוביים נודדים אל האלקטרודה השלילית ומקבלים ממנה אלקטרונים והופכים לאטומים לא טעונים. היונים השליליים של האל-מתכת נודדים אל האלקטרודה החיובים, מוסרים שם את האלקטרונים שלהם והופכים לאטומים לא טעונים. האטומים הלא טעונים מקבלים חזרה את תכונות היסוד ולכן כאשר יוני מתכת מקבלים אלקטרונים והופכים לאטומים לא טעונים, הם עוברים למצב צבירה מוצק, ומוצק זה שוקע על האלקטרודה. באופן כזה ניתן לצפות חומרים וזו אכן אחד משיטות הציפוי. לדוגמה, ניתן לצפות ברזל באבץ (או במגנזיום) כאשר טובלים אותו באלקטרוליט של אבץ (או מגנזיום) ומעבירים דרכו זרם חשמלי כשהוא משמש כאלקטרודה השלילית. יוני האבץ (או המגנזיום) מגיעים אל האלקטרודה השלילית (מוט הברזל), מקבלים אלקטרונים, הופכים למוצק, ושוקעים על אלקטרודת הברזל.

הערה: במקביל להצטברות אטומי מתכת על האלקטרודה השלילית, האלקטרודה החיובית הולכת וקטנה כי אטומי המתכת של האלקטרודה החיובית מוסרים אלקטרונים למעגל החשמלי ולכן הם הופכים ליונים המתמוססים במים.

 

סרטון המראה ציפוי גרפיט בנחושת.

סרטון המראה ציפוי בנחושת.

 

לאחר שלמדנו על קשרים כימיים, נוכל ללמוד בדף הבא על חומצות ובסיסים.