1

22102007

כימיה

מבנה החומר

כאשר מדובר ביסוד . כל החומרים בנויים מיסודות וכל היסודות בנויים מאטומים. כימיה היא תורת החומרזה מה שמבדיל בין היסודות .הם אותו דבר ושונים מהאטומים של יסודות אחרים וכל האטומים של, מסויים . השונים

סימול גם ליסודות יש . ודות שיש להם גם שם אנגלייש יס. שם הלטינילכל יסוד יש שם והשם הקובע הוא ה

של ) אם יש כמה יסודות שמתחילים באותה אות או שתי האותיות הראשונות(כימי שהוא האות הראשונה .He –הליום , H –מימן , O –למשל חמצן .של היסוד השם הלטיני

מבנה האטום

: האטום בנוי משני חלקים

.יש בו חלקיקים שנקראים פרוטונים וניוטרונים .פס את רוב המסה של האטוםתו –גרעין .1 .יש בו חלקיקים שנקראים אלקטרונים .אך המסה שלה היא זניחה תופסת את רוב נפח האטום –מעטפת .2

מקום באטום מטען מסה חלקיק סימולP

+ בגרעין חיובי תורם למסה פרוטון N

0 יןבגרע נייטרלי תורם למסה ניוטרון

e-

מסביב לגרעין במעטפת שלילי זניחה אלקטרון

:מושגי יסוד

של היסוד הוא מספר הפרוטונים " תעודת הזהות"כלומר , מה שמבדיל בין היסודות - מספר אטומי •יסוד יש שלעל מנת לקבוע זהות ."מספר אטומי"מספר הפרוטונים בגרעין מוגדר כ .בגרעין שלהם

זאת מכיוון שמספר ( כלומר רק על סמך מספר הפרוטונים, י בלבדי המספר האטומ"לעשות זאת עפ .)}יוניםבמקרה של {וגם מספר האלקטרונים משתנה } איזוטופיםבמקרה של {הניוטרונים משתנה

.סכום של מספר הפרוטונים ומספר הניוטרוניםהמספר המסה הוא – מספר מסה •

3למימן יש למשל . ד ביניהם הוא מספר הניוטרוניםאטומים של אותו יסוד שההבדל היחי – איזוטופים • :איזוטופים ידועים

.המימן שנמצא בטבעכלל מ 99% מהווהמימן קל האיזוטופ של

2

איזוטופים נמצאים בטבע באופן טבעי ויש להן אותן תכונות כימיות אך התכונות הפיזיקליות שלהם יהיו :איזוטופים של כלור. שונות זו מזו

.מכלל הכלור שנמצא בטבע 76% איזוטופ זה מהווה

.מכלל הכלור שנמצא בטבע 24% איזוטופ זה מהווה

המסה האטומית היא קטנה מאוד . לכל אטום בטבע יש מסה שנקראת מסה אטומית – מסה אטומית •יסוד שהוא נקודת הייחוס ואת שרירותית לאור זאת בחרו . ם מספרים קטניםואנחנו לא רוצים להתעסק ע

מספר כיום קבעו שהמסה האטומית של פחמן . המסה של כל היסודות האחרים משווים אל נקודת ייחוס זוכלומר יחידת מסה אטומית אחת היא . יחידות של מסה אטומית 12- תהיה שווה ל 12 ומספר מסה 6אטומי כאשר יש . amuהסימון הלועזי של יחידת מסה אטומית הוא .12 6האטומית של פחמן של המסה 1/12

ובאחוז מספר האיזוטופים שיש ליסוד מסוייםעים מסה אטומית משוקללת שמתחשבת באיזוטופים קובלמשל במקרה של מימן לוקחים את שלושת האיזוטופים ועושים מסה אטומית . שהם קיימים בו בטבע

המסה האטומית המשוקללת תהיה זו שרשומה בטבלה המחזורית ולכן .לושת האטומיםמשוקללת לכל ש .כ לא תהיה מספר שלם"היא בד

לכל יסוד יש . בטבלה המחזורית כל היסודות הידועים בטבע מסודרים לפי המספר האטומי שלהם בסדר עולה

.הוא המסה האטומית המספר הקטן למטה. המספר הגדול למעלה הוא המספר האטומי. שני מספרים

אלקטרונים ויונים

.אטום ניטרלי הוא אטום בו מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים

בריאקציות כימיות פשוטות . מה שנמצא במעטפת, מי שפעיל ביצירה של קשרים כימיים הם האלקטרוניםיכול .במעטפת של האטום כלומר מה שנמצא, מה שמשתנה הוא מספר האלקטרונים. הגרעין נשאר אותו דבר

להיות מצב בו נוצר קשר כימי או יש ריאקציה כימית ומספר האלקטרונים ביסוד מסויים משתנה ונוצר מצב יון . במצב כזה היסוד הוא כבר לא ניטראלי ואז נקרא לו יון .בו מספר הפרוטונים שונה ממספר האלקטרונים

.רוטונים שלוהוא חלקיק שמספר האלקטרונים שלו שונה ממספר הפ

.ביון כזה מספר האלקטרונים קטן ממספר הפרוטונים. קטיון –יון חיובי .ביון כזה מספר האלקטרונים גדול ממספר הפרוטונים. אניון –יון שלילי

יש רמות של אלקטרונים וכל אלקטרון נמצא ברמה .האלקטרונים מסודרים באופן קבוע במעטפת האטום

כרגע אנו מדברים על רמות אלקטרונים כאשר לכל אלקטרון יש את . התפתחות למבנה הזה יש. מסויימת . ההסתברות הגבוהה ביותר להימצא ברמה אנרגטית מסויימת

הכללים אומרים שהרמה שהכי קרובה לגרעין היא הרמה . רמות האנרגיה נמצאות במרחקים שונים מהגרעיןאנו . מת האנרגיה הולכת ונעשית גבוהה יותרככל שמתרחקים מהגרעין ר. הם האנרגיה הנמוכה ביותר

ברמה זו יש מקום רק לשני ו, קודם כל ברמה הכי קרובה לגרעין מתחילים לאכלס את האלקטרונים-שבה יש מקום ל, מהרגע שהרמה הראשונה תתמלא האלקטרונים יתחילו להיכנס לרמה השנייה. אלקטרונים

וכן אלקטרונים 18לרמה השלישית בה יש מקום לעד כאשר הרמה השנייה מתמלאת עוברים. אלקטרונים 8

3

אלקטרונים . לכל יסוד ברמה הכי רחוקה מהגרעין יש אלקטרונים שהם מאוד חשובים לפעילות הכימית. הלאה .הרמה הערכיתולרמה קוראים ,אלקטרונים ערכייםאלו נקראים

IIIרמה ונים במספר אלקטר IIרמה מספר אלקטרונים ב Iרמה מספר אלקטרונים ב יסודH 1 0 0 He 2 0 0

Li 2 1 0 Be 2 2 0 O 2 6 0 F 2 7 0

Ne 2 8 0 Na 2 8 1

Mg 2 8 2 S 2 8 6 Cl 2 8 7 Ar 2 8 8

:בכתיבה מדעית נכתוב את מערכי האלקטרונים בצורה הבאה

Na 2, 8, 1

Cl 2, 8, 7 וכן הלאה...

אם מסתכלים על הטורים , בטבלה המחזורית .נים הערכייםמבחינה כימית מה שחשוב הוא מספר האלקטרורואים שהטור מעיד על מספר האלקטרונים הערכיים שיש ליסודות באותו טור ולמעשה מעיד על המשפחה

המשפחה הכימית קובעת את התכונות שיהיו ליסודות באותה . הכימית אליה שייכים היסודות של אותו טור .משפחה

אלקטרונים ברמה הערכית אבל 8יש לשאר היסודות בטור שלו כי הוא נמצא בטור בו ההליום הוא יוצא דופןכי מדובר ברמה השנייה בה ( אך הרמה הערכית שלו היא מלאה, אלקטרונים ברמה הערכית 2יש לו רק

. וגם לכל היסודות האחרים באותו טור יש רמה ערכית מלאה, )אלקטרונים 2יכולים להיות רק עד

מבנה הטבלה המחזורית – ל יסודותש משפחות

. הטבלה המחזורית מחולקת לשורות וטורים

. 1יש אלקטרון ערכי 1למשל לכל היסודות בטור . מספר הטור מציין את מספר האלקטרונים הערכיים •כל היסודות הרי ש, כונות הכימיות של היסודותמכיוון שמספר האלקטרונים הערכיים קובעים את הת

.תנהגו אותו דבר מבחינה כימית ואנו נגיד שהם שייכים למשפחה כימית אחתבטור מסויים י

יש שתי 2בשורה יםשנמצא למשל לכל היסודות. פר הרמות המאוכלסותמספר השורה מציין את מס • . רמות מאוכלסות

א מי שנמצ. מתכת-מי שנמצא מימין לקו המדרגות הוא אל. למתכות ואלמתכותגם הטבלה המחזורית מחולקת

יוצא דופן הוא המימן שנמצא משמאל לקו המדרגות אך הוא אל . מצד שמאל של קו המדרגות הוא מתכת .מתכת

. והם נקראים מתכות למחצה או מטלואידים כל היסודות שנמצאים ליד קו המדרגות הם קצת בעייתייםות יכולים להתנהג מתכות יש התנהגות כימית שונה אך אותם יסודות שנמצאים ליד קו המדרג-למתכות ואל

. תלוי איפה הם נמצאים, מתכת-כמו מתכת או כמו אל

4

:מתכות- אל

.מופיעות בכל מצבי הצבירה •

.לא מוליכות חשמל וחום •

.נוטות למשוך אלקטרונים ולהפוך לאניונים •

:מתכות

).למעט כספית(מוצקות •

.בעלות ברק •

.מוליכים חשמל וחום •

.ניתנות לריקוע •

.ם ולהפוך לקטיוניםנוטות לאבד אלקטרוני •

:מתכות אלקליות –) למעט מימן( 1טור

.1אלקטרון ערכי •

.מאוד ריאקטיביות כימית ונוטות לאבד את האלקטרון שיש להן ברמה הערכית •

:הלוגנים –) Atלמעט ( 7טור

.אלקטרונים ערכיים 7 •

.1מאוד ריאקטיביים כימית ונוטים לקבל או לשתף אלקטרון •

:אדישים/ליםגזים אצי – 8טור

.רמה ערכית מלאה). אלקטרונים ערכיים 2עם הליום למעט ( אלקטרונים ערכיים 8 •

.לא פעילים כימית •

, מכיוון שקונפיגורציה או מערך אלקטרוני של גזים אצילים הוא מערך אלקטרוני מאוד יציב מבחינה אנרגטית

.ותם למערך אלקטרוני של גז אצילכל היסודות האחרים בטבלה ינסו ליצור קשרים בצורה כזו שתביא א

5

24102007

כימיה המשך –מבנה החומר

. כאשר אנו מדברים על חומר אנו לא מדברים על אטומים בודדים

מצבי צבירה

. י המרחק בין החלקיקים שמרכיבים את החומר"מצב הצבירה נקבע עפ

אין . חומר מאוד קרובים אחד לשני ויש ביניהם משיכה חזקההחלקיקים שמרכיבים את ה –חומר מוצק • .כמעט חופש תנועה והמוצק לא משנה את נפחו וצורתו

הנוזל משנה את צורתו אך לא את . החלקיקים יותר רחוקים זה מזה ויש יותר חופש תנועה –חומר נוזל • . נפחו

הגז משנה . אין קשר בין החלקיקים יש חופש תנועה מוחלט וכמעט. החלקיקים רחוקים מאוד זה מזה –גז • .את נפחו

חשוב . °25-כלומר כ, כאשר מדובר על חומר במצב צבירה מסויים אנו מדברים על מצבו בטמפרטורת החדר

.כתלות בטמפרטורה, לזכור שכל חומר יכול להימצא בכל מצבי הצבירה

מהות החומר או את הרכבו אלא רק את המרחק בין שינוי במצבי צבירה נקרא שינוי פיזיקלי כי לא שינינו את .החלקיקים שלו

ואם ) l(אם מדובר על נוזל אז , )s(אם מדובר על מוצק הסימון הוא . לכל חומר בכל מצב צבירה יש סימון ). aq(אם מדובר על חומר שממיסים בתוך מים נסמן ). g(מדובר על גז אז

:דוגמאות לריאקציות פיזיקליות פשוטות

Fe(s) ------- < התכה ------- <Fe(l) Cu(g) ------ < עיבוי -------- <Cu(l)

למשל ניקח את שני . ריאקציה כימית היא מצב בו אנו לוקחים כמה יסודות ומקבלים מהם חומר אחר לגמרי

. הגזים מימן וחמצן ונקבל מים נוזליים

קשרים כימיים

מסביבנו יש המון חומרים שנוצרים . ליצור חומרים אחרים קשרים כימיים הם קשרים שיסודות יוצרים כדי .ניתן לחלק את החומרים הללו לקבוצות בעלות תכונות אופייניות. באופן טבעי

)סובלימציה(

6

קשר יוני –חומרים יוניים

.מי שיוצר את הקשרים הכימיים בריאקציות כימיות פשוטות הם האלקטרונים הערכיים: תזכורתים /שמקבלת אלקטרונ מתכת- ובין אלים והופכת לקטיון /שנותנת אלקטרונ קשר בין מתכתחומר יוני הוא קשרים . מתכת מקבלים מערך אלקטרוני של גז אציל-ביצירת הקשר היוני גם המתכת וגם האל. והופכת לאניון

.יוניים נקראים גם קשרי מלח

. מלח בישול – NaCl: דוגמא לקשר יוני פשוט

Na 2, 8, 1: המערך האלקטרוני של הנתרן Cl 2, 8, 7: המערך האלקטרוני של הכלור

ביצירת חומר יוני הנתרן מוותר על אלקטרון אחד והמערך האלקטרוני שלו הופך להיות דומה למערך

הכלור מקבל אלקטרון אחד והמערך האלקטרוני שלו הופך להיות ). Ne(האלקטרוני של הגז האציל נאון ). Ar(ארגון דומה למערך האלקטרוני של הגז האציל

כעת נוכל להסתכל בכל טור בטבלה המחזורית ולראות עבור כל טור איזה יונים הוא ייצור כאשר הוא נכנס

:לקשר יוני

) חוץ ממימן( 1ולכן כל היסודות שנמצאים בטור 1לכל היסודות בטור זה יש אלקטרון ערכי :1טור •כלומר קטיונים בעלי , צרו קטיונים חד ערכייםהם י. יוותרו על אלקטרון אחד כאשר הם יצרו קשר יוני

Naלמשל . עודף מטען חיובי של אחד+

יוותרו על 2אלקטרונים ערכיים ולכן כל היסודות שנמצאים בטור 2לכל היסודות בטור זה יש :2טור •Mgלמשל . ערכיים-הם ייצרו קטיונים דו. שני אלקטרונים כאשר הם יצרו קשר יוני

2+ .

לא נדבר על כל היסודות בו כמקשה אחת אלא על כל . קצת כי יש שם את קו המדרגות בעייתי :3טור • . יסוד באופן ספציפי

מכיוון . הוא יסוד שמתנהג כמתכת קלאסית ולכן הוא ימסור אלקטרונים ביצירת חומר יוני Alהיסוד •, ערכי- טיון תלתאלקטרונים ערכיים ביצירה של חומרים יוניים הוא יהפוך לק 3ויש לו 3שהוא בטור

Al3+.

אלקטרונים ולכן 4אלקטרונים ולא לקבל 4מבחינה אנרגטית היסודות הללו לא אוהבים לא לתת :4טור • .הם לא יוצרים קשרים יוניים

. ביצירת חומר יוני הוא יקבל אלקטרונים. מתכת קלאסי והזרחן-בעיקר נכון לגבי החנקן שהוא אל :5טור •Nערכי -ולכן ביצירת חומר יוני הוא יהפוך לאניון תלתאלקטרונים ערכיים 5יש לו

3-.

6מכיוון שיש לו . החמצן יקבל אלקטרונים כשהוא הופך לחומר יוני. נכון לגבי חמצן וגופרית: 6טור •Oערכי -אלקטרונים ערכיים הוא יהפוך לאניון דו

2-.

. ערכיים-יהפכו לאניונים חד 7ביצירת חומרים יוניים החומרים בטור . מתכות קלאסיות-אל: 7טור •

. נמצאים בצורתם היסודית בטבע. לא יוצרים קשרים כימיים: 8טור •

למימן יש . כלומר הוא מקבל אלקטרונים ביצירת חומרים יוניים, מתכת-מתנהג כימית כמו אל: מימן •מימן מסיבה זו ה. על מנת להגיע לרמה ערכית מלאה 1אלקטרון ערכי אחד והוא צריך לקבל אלקטרון

Hערכי -בחומרים יוניים יהיה תמיד אניון חד-.

7

? איך נראים החומרים היוניים

כאשר מבנה כזה של סריג יוני בנוי מהמון המון יונים שמסודרים , חומרים יוניים יוצרים סריגים ענקיים

מספר המטענים החשמליים החיוביים כלומר , כ החומר היוני הוא נייטראלי מבחינה חשמלית"בסה. לסירוגין . שווה בדיוק למספר המטענים החשמליים השליליים

מכיוון שמספר האטומים בסריג הוא גדול מאוד אנו לא יכולים לספור כמה אטומים יש בכל :נוסחה אמפיריתנוסחה . וסחה אמפיריתנלכן החליטו שעל מנת לכתוב את נוסחת החומר היוני מספיק לכתוב . גרגר חומר

אם שוב . אמפירית מציינת את היחס השלם הקטן ביותר בין המטענים החשמליים שמרכיבים את הסריג היוניולכן הוא נכתב , 1:1היחס השלם הקטן ביותר בין היונים שמרכיבים אותו הוא , לדוגמא NaCl-ניקח את ה

NaCl .תכתמ- בנוסחא האמפירית נהוג לכתוב את המתכת לפני האל.

:דוגמאות

Mgערכי ביצירת קשר יוני -כלומר הוא יהפוך לקטיון דו 2מגנזיום הוא מתכת מטור : מגנזיום כלורי •2+ .

Clערכי -מתכת ויוצר אניון חד-הכלור הוא אלשני יוני כלור והנוסחא " יקח"מסיבה זו כל יון מגנזיום . -

.1:2החשמליים יהיה היחס השלם הקטן ביותר בין המטענים - MgCl2האמפירית תהיה

אלקטרונים ערכיים והופך לקטיון 3כלומר מוותר על 3אלומיניום הוא מתכת מטור : אלומיניום ברומי •Alערכי -תלת

Brערכי -והוא יקבל אלקטרון ויהפוך לאניון חד 7מתכת מטור -ברום הוא אל. +3מסיבה . -

8

היחס השלם הקטן – AlBr3ית תהיה שלושה יוני ברום והנוסחה האמפיר" יקח"זו כל יון אלומיניום . 1:3ביותר בין המטענים החשמליים יהיה

אלקטרונים ערכיים והופך לקטיון 3כלומר מוותר על 3אלומיניום הוא מתכת מטור : אלומיניום חמצני •Alתלת ערכי

Oערכי -והוא יקבל שני אלקטרונים ויהפוך לאניון דו 6מתכת מטור -חמצן הוא אל. +32- .

היחס השלם - Al2O3ו כל שני יוני אלומיניום יקחו שלושה יוני חמצן והנוסחה האמפירית תהיה מסיבה ז . 2:3הקטן ביותר בין המטענים החשמליים יהיה

Naכלומר הוא יהפוך לקטיון חד ערכי ביצירת קשר יוני 1נתרן הוא מתכת מטור : נתרן מימני •מימן . +

Hערכי ביצירת קשר יוני -דוהוא יהפוך לאניון ח 1מתכת מטור -הוא אלמסיבה זו כל יון נתרן יקח יון . -

.1:1היחס השלם הקטן ביותר בין המטענים יהיה – NaHמימן והנוסחה האמפירית תהיה

יונים מורכבים

במצב כזה נתייחס ליונים . כלומר יונים שמורכבים מיותר מאטום אחד, בטבע יש הרבה יונים מורכבים

רוב היונים המורכבים בטבע הם . שהמטען החשמלי שלה שייך לכל היון המורכב המורכבים כיחידה אחת . אניונים

יונים חיוביים יונים שלילייםOH

NH4 הידרוקסיד - - )מתנהג כמו מתכת בקשרים יוניים(יון אמוניום - +

NO3 יון חנקתי - -

CO3 יון פחמתי - -2

SO4 יון גופרתי - -2

PO4 יון זרחתי - -3

תכונות של חומרים יוניים

חומרים יוניים בנויים מסריגים ענקיים שמכילים קטיונים ואניונים שיש -מוצקים בטמפרטורת החדר •מכיוון שהכוחות החשמליים הללו הם מאוד חזקים היונים מאוד קרובים . משיכה חשמלית חזקה ביניהם

. ות ההיתוך שלהם מאוד גבוהותמסיבה זו החומרים היוניים הם מוצקים וטמפרטור. אחד לשני

אין מוליכות , בנויים מיונים במצב מוצקלמרות שהחומרים היוניים -במצב מוצק אין הולכה חשמלית •היונים ). יונים שחופשיים לנוע(חשמלית מפני שבשביל מוליכות חשמלית צריך ניידות של מטענים

. אין מוליכות חשמליתאין ניידות של יונים ומטענים ו, בסריגים אחוזים זה בזה

אם נחמם את הסריגים היוניים בטמפרטורות גבוהות מאוד ונהפוך - במצב נוזלי יש הולכה חשמלית • .יש להם ניידות ויש הולכה חשמלית, היונים יתרחקו אחד מהשני. אותם לנוזל הרי שהרסנו את הסריג

.וב נקבל יונים ניידים ומוליכות חשמליתש, אם נשים חומר יוני במים - הסריג היוני מתפרק בתוך מים •

בעקבות תהליך ההמסה שלו נוצרים יונים ניידים ויש הולכת , חומר שאם שמים אותו במים –אלקטרוליט .חשמל

. בכימיה כללית 20 – 12תרגילים .: ב.ש

9

29102007

כימיה

המשך –קשרים כימיים

חומרים מולקולריים

הקשר ביניהם יהיה קשר . החומרים עליהם מתבססת הביולוגיה של הגוף שלנוחומרים מולקולריים הם של כאשר כל מולקולה היא אוסף של לפחות שני אטומים , חומרים מולקולריים בנויים ממולקולות. קוולנטי

.שיש ביניהן קשר קוולנטי בלבד מתכות- אל

תוף של זוג אלקטרונים ואם זה קשר כפול אם זה קשר יחיד זה שי. שיתוף של זוג אלקטרונים – קשר קוולנטי .זה שיתוף של שני זוגות אלקטרונים

אך בצורתו החופשי בטבע הוא לא נמצא כך כי , למימן יש אלקטרון אחד. מימן: דוגמא לקשר קוולנטי פשוטהמימן נמצא בטבע כך שאטום אחד של מימן מתקרב מאוד לעוד אטום של מימן . זה לא מצב אנרגטי מועדף

" רואה"הגרעין של אטום מימן אחד . ל אלקטרון אחד והם מתקרבים ככה שנוצר קשר בין זוג האלקטרוניםבע .ל לגבע הגרעין של האטום השני"שני אלקטרונים וכנ

. 2Hהמימן בצורתו החופשית נמצא בצורת מולקולות של . H-H: קשר קוולנטי נסמן בקו

:יםהבדלים בין חומרים יוניים לחומרים מולקולריבקשר יוני אין שותפים . יש שותפים ברורים בקשר. היחידות של החומרים המולקולריים הן מוגדרות .1

. מוגדריםבחומרים ). אלמתכת(ויסוד שמקבל אלקטרון ) מתכת(בחומרים יוניים פשוטים יש יסוד שנותן אלקטרון .2

.מולקולריים יש רק אלמתכות

.בקשר קוולנטי יש שיתוף. ודבקשר יוני יש אלקטרון שלם שעובר מיסוד ליס .3

כעת אם נביט בטבלה המחזורית נוכל לדעת . נזכור שכל יסוד שואף להגיע לרמה אנרגטית מלאה של גז אציל

:כמה קשרים קוולנטים יוצר כל יסוד

יצרו קשר קוולנטי אחד כי הם רוצים לשתף אלקטרון אחד על מנת להגיע לרמה אנרגטית מלאה :7טור • .8של

. יצרו שני קשרים קוולנטים על מנת להגיע לרמה ערכית מלאה. דובר בעיקר בחמצן וגופריתמ :6טור • .ישתפו שני אלקטרונים

ישתפו . יצור שלושה קשרים קוולנטים על מנת להגיע לרמת ערכיות מלאה. מדובר בעיקר בחנקן :5טור • . שלושה אלקטרונים

ישתפו . טים על מנת להגיע לרמת ערכיות מלאהיצור ארבעה קשרים קוולנ. מדובר בעיקר בפחמן :4טור • .ארבעה אלקטרונים

סוגי מולקולות

. יסודות מולקולריםיסודות אלו נקראים . 2Hלמשל , מולקולה שבנויה רק מסוג אחד של אטום -יסוד .1

.אז מדובר בתרכובת. מולקולה שבנויה מכמה סוגים של אטומים -תרכובת .2

10

היא 2H(המציינת את סוג האטומים ואת המספר שלהם מכל סוג קולריתנוסחה מוללגבי כל מולקולה יש שמראה בדיוק איזה אטום קשור לאיזה אטום ואיזה סוג של קשרים נוסחת מבנהיש גם ). נוסחה מולקולרית

). היא נוסחת מבנה H-H(למשל קשר קוולנטי יחיד או כפול , הוא יוצר

:דוגמאות .יסוד. Cl2: ה מולקולריתנוסח. Cl-Cl: נוסחת מבנה –כלור .1 . תרכובת. HCl: נוסחא מולקולרית. Cl-H: נוסחת מבנה –כלור ומימן .2נוסחא ). יש שיתוף שני שני זוגות אלקטרונים, קשר קוולנטי כפול( O=O: נוסחת מבנה –חמצן .3

. יסוד. 2O: מולקולרית . כל חמצן לוקח שני מימנים ויוצר שני קשרים קוולנטים יחידים –מים .4

:נוסחת מבנה .5

. תרכובת. O2H: נוסחה מולקולרית

: נוסחת מבנה –חנקן .6

. הוא יוצר קשר קוולנטי משולש. יסוד. N2: נוסחה מולקולרית

: נוסחת מבנה –אמוניה .7

. תרכובת. NH3: נוסחה מולקלרית

.תרכובת. N2H2: נוסחה מולקולרית. H -N=N-H: נוסחת מבנה –חנקן ומימן .8

הקשר המקסימלי שיכול להיווצר הוא קשר .בחומרים מולקולרים אין קשר מרובע :)4צג את טור מיי( פחמן

. כפולים או משולשים, הפחמן יכול ליצור ארבעה קשרים בוריאציות של קשרים יחידים. משולש :דוגמאות לקשרי פחמן

1. CH4 .נוסחת מבנה :

2. CO2 .נוסחת מבנה :O=C=O.

3. C2H2 .נוסחת מבנה :

מה שמנחה את כל היסודות ביצירה של חומרים מולקולריים הוא ליצור קשרים קוולנטים :כלל האוקטט .שיביאו אותם להיערכות אלקטרונים של גז אציל

סוגי קשרים קוולנטים

כל . השיתוף הוא מושלם. האטומים מושכים את אלקטרוני הקשר בדיוק באותה צורה – קשר קוולנטי טהור

האלקטרונים . את האלקטרונים אותה כמות של זמן" רואה"ומים שמרכיבים את הקשר אחד משני האט

H H H

N

H

H

HH C

H

H

HH C

11

קשר קוולנטי טהור קיים כאשר מדובר בקשר בין אטומים של . קרובים באותה מידה לכל אחד מהאטומים ).2Oלמשל (אותו יסוד

ששותפים בקשר יש קשר קוולנטי בין אטומים שונים בו לאחד מהאטומים – קוטבי/ פולרי קשר קוולנטי

יהיה . אך לא שותפות מלאה, זה עדיין מצב של שיתוף. יכולת גדולה יותר למשוך אליו את אלקטרוני הקשריש דרגות שונות של . כלומר תהיה קוטביות בקשר, שותף אחד שימשוך אליו את אלקטרוני הקשר יותר זמןרי שאומר לנו בדיוק למי יש יכולת יש מדד מספ. מצבים כאלו וזה תלוי באטומים שמרכיבים את הקשר

. אלקטרושליליותמדד זה המבוסס על תכונות היסוד נקרא . משיכה יותר טובה או פחות טובה

היכולת היחסית של כל אטום למשוך אליו את אלקטרוני הקשר והיא מבוטאת כמספר בין :אלקטרושליליותיש יותר יכולת למשוך אליו את אלקטרוני ככל שהאלקטרושליליות גבוהה יותר זה אומר שלאטום. 4-ל 0

. הקשרהאלקטרושליליות עולה : טורים. גם בטור וגם בשורה, יש מחזוריות של האלקטרושליליות בטבלה המחזורית

האטומים הכי . האלקטרושליליות עולה ככל שאנו זזים ימינה בשורות: שורות. ככל שאנו עולים בטורהוא האטום הכי אלקטרושלילי F-ה). N ,O ,F(צאים למעלה מימין אלקטרושליליים יהיו האטומים שנמ

.בטבלה

:קיים רצף קשר יוני ------------------ קשר קוולנטי קוטבי ------------------ קשר קוולנטי טהור

היסודות שמרכיבים מה שיגדיר לנו איפה אנו נמצאים על הטווח הזה הוא ההפרש בין האלקטרושליליות של

ככל שההפרש גדול יותר אנו נתקרב . אנו נהיה קרובים לקשר קוולנטי טהור 0-אם ההפרש קרוב ל. את הקשר .יותר למצב של קשר יוני

12

:ותדוגמאHF :F-H . נוצר מצב שבו זוג אלקטרוני הקשר ) 2.1לעומת 4(מכיוון שיש הבדל גדול באלקטרושליליות

F-נוצר מצב בו החלק של ה. אך הוא לא שיתוף מלא, זה עדיין מצב של שיתוף. F-ה נמצא רוב הזמן בצד של ?איך נסמן זאת. כלומר יש קוטביות קבועה, H-יהיה תמיד קצת יותר שלילי מהחלק של ה

δ- δ+ F-H

HCl :H ואילו 2.1הוא בעל אלקטרושליליות שלCl כלומר הקשר . 3הוא בעל אלקטרושליליות שלHCl . HFחות קוטבי מאשר הקשר הוא פ

יש מקרים יוצאים מן הכלל בהם לשני אטומים לא זהים יהיה :בין אטומים לא זהים קשר קוולנטי לא פולרי

:המקרים הללו הם. אותו ערך של אלקטרושליליות ואז הקשר לא יהיה פולרי

• N, Cl – 3אלקטרושליליות של.

• H, P – 2.1אלקטרושליליות של.

• C, S, I – 2.5קטרושליליות של אל .

.כי האלקטרושליליות שלהם היא זהה, H-ל P-קיים קשר קוולנטי לא קוטבי בין ה 3PHלמשל במולקולה

, אם יש לנו מולקולה שאין בה אף קשר פולרי היא לא תהיה פולרית :קשר פולרי לעומת מולקולה פולרית

: דוגמא. יה פולרית בגלל הסימטריות שלהאבל יש מקרים בהם יש קשרים פולרים והמולקולה עצמה לא תההם פולרים כי יש הפרש באלקטרושליליות בין 2CO-הקשרים ב. O2Hלעומת המקרה של 2COהמקרה של

O ל-C ,המולקולה , לעומתה. אך המולקולה עצמה היא סימטרית ולכן סך כל המולקולה לא תהיה פולריתO2H בה זווית יש –תהיה פולרית בגלל שהיא איננה סימטרית.

ברגע . כלומר השורה התחתונה היא שחשוב להבדיל בין קשר פולרי בין שני אטומים למולקולה פולריתכלומר סך כל (שבמולקולה יש יותר מקשר אחד יכול להיות מצב שבו הקשר יהיה פולרי אך המולקולה עצמה

. לא תהיה פולרית בגלל הסימטריות שלה) הקשרים במולקולה

םסיכום ביניי

.זה לזה כל האטומים זהיםחומרים בהם –יסודות :כמה צורות של יסודות בטבע

.יסודות מולקולרים •

.סריג מתכתי –מתכות •

.יסודות אטומרים –גזים אצילים •

.חומר המכיל לפחות שני יסודות שונים שהיחס ביניהם קבוע - תרכובות

.תרכובות יוניות •

.תרכובות מולקולריות •

.כלומר כל היחידות של חומרים אלו הן זהות, ת הם חומרים טהוריםיסודות ותרכובו

כל חומר . שני חומרים או יותר שאין ביניהם שום קשר כימי ובמקרה נמצאים באותו חלל – תערובות

.בתערובת שומר על התכונות שלו והוא לא עובר שינוי כימי . למשל מים וסוכר. אחידה בכל החלקים שלה –תערובת הומוגנית .למשל מים ושמן. לא אחידה בכל החלקים שלה –תערובת הטרוגנית

13

מולקולריים –קשרים בין

בסריגים ? למה. מולקולריים נבחנים רק בחומרים מולקולרים –קשרין בין . קשר בין מולקולה למולקולהרים מולקולרים אך בחומ, יונים ומתכתיים מוצקים הקשרים בין האטומים חזקים מאוד ואין על מה לדבר שם

צב הצבירה של חומר מולקולרי בטמפרטורת החדר הוא מאת מה שיקבע . יש קשת רחבה של מצבי צבירהככל שהקשרים יהיו חזקים יותר החומר בטמפרטורת החדר יתקרב למצב .מולקולרים –ין חוזק הקשרים הב

.צבירה מוצק

?מולקולרי –מה משפיע על חוזק הקשר הבין

.מולקוליים חזקים יותר-ככל שהמסה יותר גדולה הקשרים הבין –המסה של היסוד •

. מולקולרים חזקים יותר-ככל שהקוטביות גדולה יותר הקשרים הבין –קוטביות • . 26 – 21תרגילים .: ב.ש

14

31102007

כימיה

המשך –קשרים כימיים

המשך - קשרים בין מולקולריים . ייחס אליהם רק בחומרים מולקולרייםנת

קשרי מימן

קשרי מימן מצויים באותן מולקולות שבהן יש אטום מימן שקשור בקשר קוולנטי לאחד משלושת האטומים הקשרים הבין מולקולריים נוצרים בין החלק החיובי של מולקולה אחת לחלק השלילי . Fאו N ,O: הבאים

. השלילי F-החיובי ל H-נוצרים קשרים בין ה H-F לדוגמא בחומר. של מולקולה אחרת

על אף שקשרי המימן הם , הקשרים הקוולנטיים בתוך המולקולות יותר חזקים מקשרי המימן בין המולקולות .קשרים חזקים בפני עצמם

כאמור התנאי להיווצרות קשרי מימן הוא שהמימן יהיה קשור בקשר קוולנטי לאחד משלושת האטומים שצוינו

מסיבה זו על מנת לקבוע . H-ולא ל C-קשור ל F-לא יווצרו קשרי מימן כי ה CH3Fלמשל במולקולה . לעיל . אם ייוצרו קשרי מימן יש לראות את נוסחת המבנה של מולקולות ולא להתבסס על הנוסחא האמפירית

חדר יהיו במצב זו הסיבה שמים בטמפרטורת ה. O2Hקשרי מימן מאוד חזקים יש במולקולת המים :מים

. צבירה נוזלי ונקודת הרתיחה שלהם היא גבוהה מאוד

חישובים כמותיים בכימיה –כיומטריה יסט

מספר אחד הוא המספר האטומי המייצג את מספר . בטבלה המחזורית יש שני מספרים - מסה אטומיתת היא ממוצא משוקלל המסה האטומית שרשומה בטבלה המחזורי. המספר השני הוא מסה אטומית. הפרוטונים

. של כל המסות של כלל האיזוטופים שיש לנו בטבע של אטום אחדיש חומרים מורכבים יותר מאטומים בודדים ואנו רוצים לנסות ולחשב מסות מולקולריות - מסה מולקולרית

.המסה המולקולרית היא סכום של כל המסות האטומיות של האטומים שקיימים במולקולה. שלהם

:ותדוגמא

ניקח את המסה האטומית של חמצן ונכפיל אותה . בכל מולקולה יש שני אטומי חמצן. 2O –חמצן • . 16x2=32: בשתיים

H2O .1x2+16=18 –מים •

NaCl .23+35.45=58.45 –נתרן כלורי •

H2SO4 .1x2+32+16x4=98 –חומצה גופרתית •

C6H12O6 .12x6+1x12+16x6=180 –גלוקוז •

15

מסה מולרית

עלינו למצוא מסה של כמות הרבה יותר גדולה של חלקיקים . אטומית ומסה מולקולרית הן מסות זעירותמסה

.הכמות הזו נקראת מול. על מנת שיהיה לנו נוח לעבוד איתה . כמות חלקיקים ששווה למספר אבוגדרו – מול

6x10 - מספר אבוגדרו23 .

מה שישתנה בין מול של חומר אחד . אבוגדרו חלקיקיםבכל מול שלו יהיו מספר , לא משנה איזה חומר ניקח

. בהתאם לגודל החלקיק, למול של חומר אחר תהיה המסה המולרית שלו

?כיצד מחשבים מסה מולרית . המסה המולרית נקבעת על סמך הטבלה המחזורית

, ומיתהמסה המולרית תהיה בדיוק אותו מספר כמו המסה האט: מסה מולרית של חומר שבנוי מאטומים • 23המסה המולרית שלו היא . 23המסה האטומית שלו היא : למשל נתרן. אבל היחידות שלה יהיו בגרמים

. גרם

המסה המולרית של החומר תהיה שווה במספר למסה : מסה מולרית של חומר שבנוי ממולקולות •המסה . 18היא המסה המולקולרית של מים : למשל מים. אבל היחידות שלה יהיו בגרמים, המולקולרית

.גרם 18המולרית של מים היא

:דוגמאNaCl – גרם 58.45: מסה מולרית. 58.45: מסה מולקולרית.

m=Mw x n :למסה מולרית למספר מולים, נוסחה המקשרת בין מסהה

:כאשרm = גרם(מסה(

Mw = מול/גרם(מסה מולרית( n =מספר מולים

גדרומספר אבו xמספר מולים = מספר החלקיקים

: ותדוגמא

27x3=81gr ?מול אלומיניום 3מה המסה של •

180x0.5=90gr? מה המסה של חצי מול גלוקוז •

0.25mole=10/40? גרם 10-כמה מולים של סידן יש ב •

2x6x10? מה מספר החלקיקים של שני מול נתרן •23

=1.2x1024

CH4 ?0.5x6x10מה מספר החלקיקים בחצי מול •23

=3x1023

עכשיו נחשב . 12+4x1=16gr: נחשב קודם את המסה המולרית? CH4גרם של 32-בכמה חלקיקים יש •2x6x10: עכשיו נחשב כמה חלקיקים. 2mol=32/16: כמה מולים יש בכמות זו

23=1.2x10

24

מים

. תמיסה היא סוג של תערבות הומוגנית שמכילה לפחות שני מרכיבים. חומר שמתמוסס במים יוצר תמיסהתמיסות יכולות להיות מכל סוג אבל אנו נתייחס . כלומר הממס, ת החומר שנמצא בעודףבתמיסה תמיד יש א

הממס הוא זה השחלקיקים של המומס מתפזרים . מים: ובמקרה הספציפי שלנו, לתמיסות בהן הממס הוא נוזלהמומס הוא החומר שאנו מכניסים לממס והוא זה שמתפזר בזמן יצירת . בתוכו בזמן שהתמיסה נוצרת

. מיסההת

16

אנו מבחינים בשתי תכונות מאוד . מולקולת המים היא מולקולה שבנויה מאטום חמצן ושני אטומי מימן

:חשובות של מיםהאלקטרונים . הקשר הקוולנטי בין כל מימן לחמצן הוא פולרי והמולקולה כולה היא קוטבית -קוטביות .1

.יהיו יותר זמן ליד החמצן .יצירה של הרבה קשרי מימן .2

חומר מומס שיהיו לו אחת משתי התכונות הללו יתמוסס . ההמסה של המים תלוי בשתי התכונות הללו כושר . טוב במים

:דוגמאות

ל מולקולות "הוא קוטבי וכנ NaClהחומר : במים NaClתהליך ההתמוססות של - דוגמא לחומר קוטבי •, החלק השלילי של המים. היונייון אחר יון מהקצה של הסריג " תולשות"באות מולקולות המים ו. המים

Naנמשך ליון , O-הClנמשך ליון , H-ה, והחלק החיובי של המים +

כך הסריג היוני נהרס ומתמוסס . - .במים

באתנול יש קבוצת : CH3CH2OH –תהליך ההתמוססות של אתנול - דוגמא לחומר שיוצר קשרי מימן •OH .ם בין מולקולות המים נשברים ונוצרים מולקולריי-במהלך ההתמוססות חלק מקשרי המימן הבין

. קשרי מימן חדשים בין מולקולות המים למולקולות האתנול

חומרים שלא מתמוססים טוב . ליפופוביםאו חומרים הידרופיליםחומרים שמתמוססים טוב במים נקראים . ליפופיליםאו חומרים הידרופוביםבמים נקראים

מושגים שקשורים למים

.הם נמצאים בטבע מומסים הרבה מלחיםבמים כפי ש

Caכולל היון סידן , מים בהם יש את כל היונים –מים קשים •2+.

.מים בהם יש את כל היונים חוץ מסידן –מים רכים •

מים טהורים מבחינה . H2O, מים בהם כל החלקיקים הם המולקולות של המים בלבד –מים מזוקקים • .כימית

.חיים או מתים, ם בהם חיידקים או וירוסיםמים שלא נמצאי –מים סטריליים •

.מים שנמצאים בהם מלחים בצורה מבוקרת –מים מינרלים •

הצפיפות , בדרך כלל כשאנחנו מדברים על מוצק ונוזל. "אנומליה של המים"למים יש תכונה חשובה שנקראת

כל , לכן. ובים אחד לשניכלומר החלקיקים במוצק יותר קר, של המוצק תהיה גדולה יותר מהצפיפות של הנוזל, הקרח המוצק פחות צפוף מהמים הנוזליים. במים זה לא קורה. ישקע, חומר מוצק שנשים אותו על הנוזל שלו

. קרח תופס יותר נפח ממים. ולכן הוא יצוף במים

17

מכיוון שהקרח . י והצומח במקוםבמקומות בהם נהרות ואגמים קופאים יש לאנומליה של המים השפעה על החתופס יותר נפח הוא צף והשכבה העליונה של הנהר קופאת ומשמשת כמבודד בין האוויר הקר לבין המים

.כך החיים למטה ממשיכים. שמתחת לשכבה העליונה שלא קופאים

ריכוזי תמיסות

ריכוז הוא . היא שקילה של החומר כמות. יש הבדל בין כמות לריכוז. מה שמאפיין תמיסה הוא הריכוז שלהכמות מסויימת בנפח גדול תוביל לריכוז קטן אך אותה . כלומר אנו שמים אותו במים, החומר שהופך לתמיסה

.הכמות זהה אך הריכוז משתנה. כמות בנפח קטן תוביל לריכוז גדול

.נפח/ כמות . כמות חומר לנפח מסויים –ריכוז :יש שתי צורות להגדיר ריכוז

, 1%למשל תמיסה בריכוז של . ל תמיסה"מ 100- כמות חומר מומס ב. נפוץ יותר ברפואה –אחוז משקלי .1 .ל תמיסה יש גרם אחד של חומר"מ 100-המשמעות היא שב

. M-מסמנים אותו ב. מספר של מולים מומסים בליטר אחד של תמיסה. משמש כימאים –ריכוז מולרי .2 . יא שבליטר אחד של תמיסה יש מול אחד של מומסהמשמעות ה, 1Mלמשל תמיסה בריכוז של

. מול היא הכמות שאנו לוקחים והיחידה היא מולר. חשוב להבדיל בין מול למולר

. 30 – 27תרגילים –. ב.ש

18

05112007

כימיה המשך - ריכוזי תמיסות

הגדרות

.ל תמיסה"מ 100- של מומס ב) גרם(כמות : אחוז משקליהגדרה של ריכוז ב .מול לליטר תמיסה 1= מולר 1: תזכורת. מולים בליטר תמיסה מספר: ריכוז מולריהגדרה של

.ליטריםנמדד ב V-ו מוליםנמדד ב nכאשר , C(M)=n/V: הנוסחא של ריכוז

כ לא מדברים על כמויות של גרמים "אנחנו בד, כשאנחנו מדברים על אחוז משקלי ביחס לתמיסות בגוף •צורת הביטוי השכיחה . כי הכמויות בגוף הן קטנות, ל"מ 100-אלא על כמויות של מיליגרם לל "מ 100-ב

mg%=mg per 100 ml=mg/dl: כאשר, ביותר של ריכוזים של חומרים בגוף היא מיליגרם לדציליטר)dl=100ml=100cc .(

.1M=1000mM-אם אנחנו מדברים על ריכוזים מולריים ביחס לתמיסות בגוף הרי ש •

:שוב לשים לבח

1mM – ריכוז. 1mmole – כמות .

מדף העבודה – תרגילים בריכוזי תמיסות

1תרגיל

:סעיף א

.ל תמיסה"מ 100-ב NaClגרם של 1יש להמיס : 1%בריכוז של NaClהכנת התמיסה :סעיף ב

.ל תמיסה"מ 100-ב NaClגרם של 5יש להמיס : 5%בריכוז של NaClהכנת התמיסה :סעיף ג

יש לכן , NaCl :Mw=23+35.5=58.5gr/molהמסה המולרית של : 1Mבריכוז של NaClכנת התמיסה ה .ולשים בליטר אחד של תמיסה NaClגרם 58.5לשקול :סעיף ד

צריך למצוא מה . מולר משמעותו חצי מול בליטר 0.5ריכוז של : 0.5Mבריכוז של NaClהכנת התמיסה .יס בליטר תמיסההמסה של חצי מול ואת המסה הזו להמ

ולהמיס NaClגרם של 29.25יש לקחת כלומר . m=nxMw :m=0.5x58.5=29.25grנשתמש בנוסחא .בליטר אחד של תמיסה

58.5מולר יש לקחת 1היה אפשר במקרה הזה להשתמש בנתון מסעיף ג ולחשב ישר שאם בשביל ריכוז של .גרם 29.25שהיא , מהכמותמול יש לקחת חצי 0.5הרי שבשביל ריכוז של , גרם חומר

19

2תרגיל

:סעיף אל "מ 500בשביל . גרם חומר 5ל זה "מ 100-ב 5%: 5%בריכוז של NaClל של התמיסה "מ 500הכנת

.ל תמיסה"מ 500-גרם חומר ב 25צריך להמיס ולכן התשובה היא ש 5-מכפילים ב : סעיף בראינו שעל מנת להכין תמיסת ' סעיף ד 1שאלה לפי: מולר 0.5בריכוז NaClל של התמיסה "מ 500הכנת NaCl אנחנו רוצים רק חצי ליטר ולכן מחלקים את . גרם בליטר 29.25מולר צריך לערבב 0.5בריכוז של

.בחצי ליטר תמיסה NaClגרם 14.625יש לערבב הכמות בשתיים ומקבלים שבשביל להכין את התמיסה הזו

4תרגיל

KClשל Mw-ואנו מחשבים ש m=1.5gr: כלומר. KClגרם של החומר 1.5ם ל של תמיסה מכילי"מ 200 .גרם למול 75הוא

גרם של חומר 0.75ל יש "מ 100- גרם חומר הרי שב 1.5ל יש "מ 200- אם ב: מציאת ריכוז התמיסה באחוזים .0.75%הריכוז באחוזים של התמיסה יהיה ולכן

: מציאת ריכוז מולרי של התמיסהעכשיו נשתמש . גרם חומר 7.5יש ) ל"מ 1000או (הרי שבליטר , גרם חומר 1.5ל יש "מ 200-אם ב :1דרך

הריכוז המולרי של כלומר , n=7.5/75=0.1mol/l: ונציב בה, n=m/Mwבנוסחא שלמדנו למציאת מספר מולים .מולר 0.1התמיסה הוא

מספר מולים אני אשתמש בנוסחא בשביל למצוא. ליטר 0.2ל או "מ 200נתון לי שנפח התמיסה הוא :2דרך , C(M)=m/Mwעכשיו אני אציב בנוסחא של מציאת ריכוז מולרי . n=1.5/75=0.02mol –ואחשב ש , 1מדרך .C(M)=0.02/0.2=0.1Mואקבל

כיתהתרגיל

ואז 1Mאנחנו צריכים למצוא איך להגיע לתמיסה של . 1mM NaOH :1M=1000mMהכנת תמיסה של

. 1000-לחלק בגרם 40מולר יש לשקול 1כלומר בשביל תמיסה של . NaOH :Mw=23+16+1=40gr/molל מולרי של משק

- ולכן עלי לחלק את כמות החומר ב 1mMאבל ביקשו ממני תמיסה בריכוז של . חומר ולהמיס בליטר תמיסהגרם חומר בליטר 0.04יש לערבב 1mMבריכוז של NaOHכלומר על מנת להכין תמיסה של , 1000

. יסהתמ

תרגיל כיתה

?1mmolאיזה נפח יש לקחת ממנה על מנת לקבל כמות של . 0.25Mנתונה תמיסה של . ליטר/מילימול 250או 0.25M=250mM :1דרך מילימול 250> ---- ) ליטר 1(ל "מ 1000

X ---- <1 מילימול. .ל מהתמיסה"מ 4יש לקחת 1mmolשל כדי לקבל כמות. X=1000/250=4ml: נעשה ערך משולש

1מספר המולים שאני צריכה הוא . כך נתון לי בשאלה, 0.25Mהריכוז המולרי של התמיסה הוא :2דרך כעת נותר לי למצוא את הנפח ולשם כך אני אשתמש בנוסחא . זה מה שמבקשים ממני, מול 0.001מילימול או

V=n/c ,ליטריםמולים ומידה הנכונות כי הנוסחא הזו עובדת על אבל חשוב לזכור פה להשתמש ביחידות ה!!! .V=n/c=0.001mol/0.25M=0.004l=4ml: אז החישוב יהיה

20

10תרגיל

.NaClגרם 58.5ל תמיסה יש "מ 2000-נתון לי שב 2.925gr=58.5/20ל יש "מ 100-הרי שב, גרם חומר 58.5ל יש "מ 2000-אם ב: חישוב הריכוז באחוזים

.2.925%וז יהיה הריכולכן : חישוב הריכוז המולרי

: נחשב כמה מסה יש בליטר. 1ליטר ואני מחפשת כמה מול יש בליטר 2-נתונה מסה ב :1דרך 58.5/2=29.25gr . עכשיו נשתמש בנוסחאn=m/Mw , כך ש– n=29.25/58.5=0.5mol/l . הריכוז כלומר

.מולר 0.5המולרי של התמיסה הוא –כך ש , n=m/Mwאני אחשב את מספר המולים באמצעות הנוסחא . m=58.5-אני יודעת ש :2דרך

n=58.5/58.5=1mol . עכשיו אני אשתמש בנוסחת חישוב הריכוזC(M)=n/V כך ש– C(M)=1/2=0.5M.

11תרגיל

:סעיף אגרם חומר 2.94המשמעות היא שיש לי , 2.94%: 2.94%בריכוז H2SO4חישוב הריכוז המולרי של תמיסת

אני אשתמש בנוסחא . 98הוא H2SO4המשקל המולרי של . בליטר תמיסה 29.4-ל תמיסה ו"מ 100-בn=m/Mw כך ש– n=29.4/98=0.3mol/l . 3הריכוז המולרי של התמיסה הואM. :סעיף ב

המשמעות היא שיש לי , מולר 0.4ריכוז של :0.4Mבריכוז של H2SO4חישוב הריכוז באחוזים של תמיסת –כך ש m=nxMwאני אשתמש בנוסחא עכשיו. 98הוא H2SO4המשקל המולרי של . יטרמול לל 0.4

m=0.4x98=39.2gr/l .3.92את המשקל שקיבלנו ונקבל 100- ל ולכן נחלק ב"מ 100-אנחנו צריכים גרם ל .3.92%הריכוז באחוזים של התמיסה הוא כלומר , ל"מ 100- גרם ל :סעיף ג

כי 2mMהריכוז של התמיסה הוא :מילימול לליטר 2בריכוז H2SO4יסת ל של תמ"דצ/ג"חישוב הריכוז בממולר כלומר 0.002נהפוך את זה למולים ונקבל שהריכוז המולרי של התמיסה הוא . מילימול לליטר 2יש לי עכשיו . n=0.002x98=0.196gr/l –כך ש m=nxMwעכשיו נשתמש בנוסחא . מול לליטר 0.002יש לי

ג לליטר ועכשיו "מ 196ונקבל 1000-ג אנחנו נכפיל את הגרמים ב"ה ליחידות של מבשביל להפוך את ז .ל"דצ/ג"מ 19.6ונקבל 10- ל נחלק ב"בשביל להפוך את זה ליחידות של דצ

14תרגיל

mmol/l .90-שואלים אותי מה הריכוז של התמיסה ב .90mg/dlבריכוז של ) C6H12O6(יש לי תמיסת גלוקוז

: עכשיו נהפוך ליחידות של גרמים. ל"מ 1000-ג ב"מ 900ל וזה אומר שיש "מ 100-ג ל"מ 90ל זה "צד/ג"מעכשיו נהפוך . n=0.9/180=0.005mole/l –כך ש n=m/Mwנשתמש בנוסחא . ל"מ 1000-גרם ב 0.9יש לי

.5mMהוא הריכוז של התמיסה במילימול. מילימול לליטר 5מול לליטר זה 0.005: ליחידות של מילימול

18תרגיל

. 75היא KClנתון לי שהמסה המולרית של :סעיף א

-מילימול ל 200מילימול למיליליטר זה 2mmol/ml :2בריכוז של KClחישוב הריכוז באחוזים של תמיסת . m=0.2x75=15gr/100ml –כך ש m=nxMwעכשיו נשתמש בנוסחא . מול 0.2מילימול זה 200-ל ו"מ 100

.15%כוז באחוזים הוא הריכלומר

21

, ל"מ 100-גרם ב 15כלומר אנחנו מדברים על : 1.5g/10mlבריכוז KClחישוב הריכוז באחוזים של תמיסת .15%ריכוז התמיסה באחוזים הוא מה שאומר ש

מילימול 200זה אומר שיש לי : ל"מ 10-מילימול ל 20בריכוז של KClחישוב הריכוז באחוזים של תמיסת . m=0.2x75=15gr/100ml –כך ש m=nxMwשוב נשתמש בנוסחא . מול 0.2מילימול זה 200- ול "מ 100-ב

.15%הריכוז של התמיסה באחוזים הוא ושוב אותה נוסחה , מול לליטר 2כלומר יש לי : מולר 2בריכוז של KClחישוב הריכוז באחוזים של תמיסת

m=nxMw כך ש– m=2x75=150gr/l ,ריכוז ונקבל 10-ל אז נחלק ב"מ 100-אבל אני צריכה גרם ל . 15%באחוזים של

:סעיף באנו יודעים ? ל ממנה צריך לקחת"כמה מ. 'מהתמיסה הראשונה בסעיף א KClגרם 1צריך להזריק לחולה

מבקשים ממני להזריק לחולה . ל"מ 100- ב KClגרם 15כלומר יש , 15%שתמיסה זו היא תמיסה בריכוז של ל מהתמיסה על מנת שיקבל "מ 6.66אנו צריכים להזריק לחולה ונקבל ש 15-ל ב"מ 100אז נחלק , גרם 1רק .KClגרם 1

22

07112007

כימיה

הריאקציה הכימית

מתחילים עם חומר או חומרים מסויימים ומקבלים חומרים אחרים לגמרי אחרי תהליך –ריקאציה כימית .תהליך של שינוי כימי. שיש להם תכונות שונות לגמרי מהחומרים המקורייםחומרים . כימי

".תוצרים"החומרים שהתקבלו לאחר סוף התהליך נקראים ". מגיבים"חומרי המוצא של התהליך נקראים

תוצרים : כותבים זאת משמאל לימין מגיבים

:ריאקציה של שריפה -דוגמא

C2H4 + O2 CO2 + H2O

בגלל חוק שימור המסה חייבים להקפיד לעשות משהו כדי . רואים שמספר האטומים בשני הצדדים לא זההלשם כך אנו עושים איזון של ריאקציות . שמספרי האטומים מצד אחד יהיו זהים בדיוק למספרם בצד השני

. היה שווה בשני הצדדיםנוסיף מקדמים ככה שלגבי כל אטום המספר י –כימיות

אז אם נאזן את ריאקציית השריפה . Oורק בסוף את Hכ את "אח, Cבריאקציית שריפה מאזנים קודם את :שלעיל נקבל

C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O

.יםסטכיומטרי מקדמיםלמקדמים שהוספנו קוראים

:דוגמאות לאיזון משוואות

N2 + H2 NH3 הופך ל:

N2 + 3H2 2NH3

H2 + Cl2 HCl הופך ל: H2 + Cl2 2HCl

Na + O2 Na2O הופך ל:

4Na + O2 2Na2O

Na + Cl2 NaCl הופך ל: 2Na + Cl2 2NaCl

סוגי ריאקציות כימיות

:ניתן לחלק ריאקציות כימיות לשני סוגים

. ריאקציות אקסוטרמיות –ריאקציות שבמהלכן נפלטת אנרגיה מהמערכת לסביבה .1

23

.ריאקציות אנדוטרמיות –ריאקציות שבמהלכן נקלטת אנרגיה מהסביבה לתוך המערכת .2

היא תכולת H2. היא תכולת האנרגיה של המגיבים H .H1את תכולת האנרגיה של כל חומר מסמנים באות היא תכולת האנרגיה של H∆כלומר . H=H2 – H1∆לגבי כל תהליך אנו גם מגדירים . האנרגיה של התוצרים

. התוצרים פחות תכולת האנרגיה של המגיבים

כלומר , יםבריאקציות אקסוטרמיות תכולת האנרגיה של התוצרים נמוכה מתכולת האנרגיה של המגיב∆H<0 .

.H>0∆כלומר , בריאקציות אנדוטרמיות תכולת האנרגיה של התוצרים גבוהה מתכולת האנרגיה של המגיבים

תאוריית ההתנגשויות

אנו שואלים את עצמנו . אנחנו יודעים שיש ריאקציות שמתרחשות בקלות ואילו יש ריאקציות מאוד איטיותתאוריית ההסבר הוא הסבר שנקרא ? מתי ריאקציה תקרה בקלות ומתי היא תהיה קשה. ההבדל מה

חשוב לזכור שיש הרבה גורמים שמשפיעים על מהירות של ריאקציות כימיות וכל הגורמים . ההתנגשויות .הללו מושפעים מתאוריית ההתנגשויות

24

מהירות של ריאקציה להסתברות שתהיה תאוריית ההתנגשויות קושרת בין ?מהי תאוריית ההתנגשויות

הרי שהחלקיקים נעים כל הזמן , כשאנחנו מסתכלים על חומר שנמצא בכלי. התנגשות בין מולקולות . כלומר החלקיקים כל הזמן נמצאים בתנועה, ומתנגשים אחד בשני ובדפנות הכלי

שלהם נקבל ) הקינטית האנרגיה(אם נבנה פונקציה של המספר היחסי של החלקיקים לעומת המהירות ורוב המולקולות נמצאות , כלומר יש מעט מאוד מולקולות עם מהירות קטנה או גבוהה, התפלגות גאוסיאנית

. חייבת להיות התנגשות בין המולקולות של המגיבים, התאוריה אומרת שכדי שתהיה ריאקציה כימית. באמצעשל המגיבים וכך נוצרת האפשרות ליצור קשרים יש ערעור של קשרים כימיים קיימים , כתוצאה מההתנגשות

.כימיים חדשים

.A-A ,B-Bניקח לדוגמא שני חומרים תאורטיים כתוצאה מההתנגשות בין שני החומרים הללו מתערערים הקשרים הקיימים ונוצר חומר שהוא מצב ביניים

יניים יש אנרגיה גבוהה למצב הב. שבו הקשרים הקיימים מתחילים להיות מעורערים תצמיד משופעלשנקרא כאשר התצמיד המשופעל מתפרק נוצרים קשרים חדשים ואנו מקבלים את החומר החדש . והוא מאוד לא יציב

A-B ,אם לא תהיה מספיק האנרגיה התצמיד המשופעל יתפרק והחומרים יחזרו . בהנחה שיש מספיק אנרגיה .B -B-ו A-Aלמצבם המקורי של

האנרגיה המינימלית שדרושה כדי לקבל . מביאה ליצירת קשרים חדשיםהתנגשות ש –התנגשות פורייה

אנרגיית / אנרגיית השפעול : בעברית( אנרגיית האקטיבציההתנגשות פורייה וריאקציה כימית נקראת . Ea-שמסומנת כ) ההפעלה

לא . ירק אותן מולקולות שיש להן אנרגיה שווה או גבוהה מאנרגיית האקטיבציה יעברו את התהליך הכימאם אנרגיית האקטיבציה של הריאקציה הכימית תהיה גבוהה . מדובר בדבר קבוע אלא זה ספציפי לכל תהליך

הריאקציה הכימית תקרה לאט כי יהיו רק מעט מולקולות שהאנרגיה שלהן שווה או גבוהה מאנרגיית . לטפס מעליו אנרגיית האקטיבציה היא מחסום אנרגטי שצריך - ) התפלגות גאוסיאנית(האקטיבציה

ההתנגשות הזו מונעת . כדי שתהיה ריאקציה כימית צריך התנגשות בין המולקולות של המגיבים :לסיכום

ההתפלגות היא -לא לכל מולקולה יש את אותה אנרגיה קינטית . אנרגיה קינטית -מאנרגיה של תנועה יהיה ערעור של קשרים קיימים אם תהיה מספיק אנרגיה, תוך כדי ההתנגשות בין מולקולות. גאוסיאנית

מצב הביניים הזה לא יציב ולכן אם . התצמיד המשופעל –ויווצר מצב ביניים עם רמת אנרגיה גבוהה כדי שתהיה התנגשות פורייה . ההתנגשות תהיה פורייה רק אז התצמיד המשופעל יהפוך להיות לחומר חדש

רק מולקולות . קראת אנרגיית האקטיבציהצריך שלמולקולות שמתנגשות אחת בשנייה תהיה אנרגיה שנאם , לכן. שתהיה להן כמות אנרגיה ששווה או גבוהה לאנרגיית האקטיבציה יביאו להתנגשות פורייה

, הריאקציה הכימית הוא בעל אנרגיית אקטיבציה מאוד גבוהה יש רק מעט מאוד מולקולות שיעברו אותוריאקציה הכימית הזו תהיה איטית מאוד ואולי בלי בשורה התחתונה ה. כלומר יהפכו ממגיבים לתוצרים

. התערבות מבחוץ היא לא תקרה בכלל

נדותרמיתהליך א

25

תהליך אקסותרמי

.בתהליך אקסוטרמי אנרגיית האקטיבציה נמוכה יותר מאשר בתהליך אנדוטרמי

?כימיים איטייםתהליכים מה ניתן לעשות כדי לזרז

אבל . כאשר אנו מחממים אנו פשוט מוסיפים אנרגיה למערכת ואז המולקולות נעות יותר מהר – חימום • .הפתרון הזה הוא יקר

חומר שמוריד את אנרגיית ההפעלה כך שאנו מגיעים למצב הביניים באנרגיה יותר – )זרז(קטליזטור •בתעשייה . צב הבינייםהקטליזטור מאפשר מגע יותר טוב בין המגיבים ומאפשר את יצירת מ. נמוכה

השימוש בקטליזטור הוא . למשל פלטינה בייצור של אמוניה, משתמשים בעיקר במתכות כקטליזטוריםהגוף . צריך כמות קטנה ממנו על מנת לייעל את התהליך. זול כי הקטליזטור עצמו לא עובר שינוי כימי

כך הגוף . והם הקטליזטורים היעילים ביותר, שלנו גם משתמש בקטליזטורים ביולוגיים הנקראים אנזימים .שלנו חוסך הרבה אנרגיה

שיווי משקל כימי –וריאקציה הפוכה ריאקציה ישירה

. אך לא כל הריאקציות הן כאלו, יש ריאקציות כימיות בהן כל המגיבים הופכים לתוצרים

H2 + I2 2HI: לדוגמאהוא מגיע לערך . ורך זמן נגלה שהריכוז של המגיבים אף פעם לא מגיע לאפסאם נסתכל על הריאקציה הזו לא

המצב בו אין שינוי . גם הריכוז של התוצר מגיע בסופו של דבר לרמה קבועה ומתייצב שם. מסויים ונשאר שםמה שקורה הוא שבאיזשהו שלב כאשר . שיווי משקל כימיבריכוזי המגיבים או התוצרים נקרא מצב של

2HI H2 + I2: שבה ריאקציה הפוכהה ממשיכה ויש מספיק תוצר מתחילה הריאקצי

26

מה שקורה הוא שככל שמתקבל יותר תוצר המהירות של הריאקציה הישירה הולכת ויורדת והמהירות של יה הישירה שווה למהירות של בסופו של דבר המהירות של הריאקצ. הריאקציה ההפוכה הולכת ועולה

כלומר זה לא שלא קורה , שיווי המשקל הוא שיווי משקל דינמי. הריאקציה ההפוכה וזהו מצב שיווי המשקלשלב שיווי המשקל . כ אין שינוי בריכוזים"כלום אלא קורות שתי ריאקציות בדיוק באותה מהירות ככה שבסה

חשוב לזכור שבמצב שיווי משקל לא . תפרקות חזרהשנוצרות מ HIהוא שלב שבו כל שתי מולקולות של .בהכרח יש חלוקה כמותית שווה בין הריכוזים ויכול להיות שיהיה חומר אחד בריכוז גדול יותר מהחומר השני

27

:כתיבה של ריאקציה של שיווי משקל

H2 + I2 2HI

והחומרים שהריכוז שלהם ) H2, I2: בדוגמא שלנו(ורד נקראים מגיבים החומרים שהריכוז שלהם הולך וי • ).HI: בדוגמא שלנו(הולך ועולה נקראים תוצרים

הריאקציה שכתובה מימין לשמאל נקראת . הריאקציה שרשומה משמאל לימין נקראת ריאקציה ישירה • . ריאקציה הפוכה

אנחנו מגדירים קבוע , אין שינוי בריכוזים נטו כלומר כאשר, במצב של שיווי משקל רק :קבוע שיווי משקל

אם יש מקדם . קבוע שיווי משקל הוא מכפלת ריכוז התוצרים חלקי מכפלת ריכוז המגיבים. שיווי משקל . kהקבוע מסומן באות . סטכיומטרי מעלים אותו בחזקה

:או בכלליות, k=[HI]2/[H2]x[I2]: בדוגמא שלנו

aA + bB cC + dD k=[C]

cx[D]

d/[A]

ax[B]

b ]x = [ריכוז מולרי.

:דוגמא ?kמה יהיה . C(M)=2Mכאשר במצב של שיווי משקל , N2O4 2NO2נתון

k=[NO2]: תשובה

2/[N2O4]=2

2/2=4/2=2

ל כלומר שיווי המשק, כלומר יש יותר תוצרים ממגיבים, זה אומר שהמונה גדול יותר מהמכנה 1-גדול מ kאם כלומר זו לא , גדול מאוד זה אומר שיש הרבה יותר תוצרים ממגיבים kאם . נוטה לכיוון הריאקציה הישירה

.כלומר כמעט אין תגובה, קטן מאוד זה אומר שכמעט אין תוצרים kאם . ריאקציה של שיווי משקל

אם . כה עד אין סוףכל זמן שהמערכת הגיעה למצב של שיווי משקל ולא מפריעים לה היא תמשיך להתקיים כ ). שטלייה-חוק לה(נפריע לשיווי המשקל המערכת תעשה הכל על מנת לחזור לשיווי משקל

. בכימיה כללית 35-ו 32, 31שאלות –. ב.ש

28

12112007

כימיה

המשך –ת הכימי הריאקציה

י משקל כימיהפרעה לשיוו

.מפרטורה של המערכת לא משתנהקבוע שיווי המשקל לא משתנה כל עוד הט

:של המגיבים או התוצרים הפרעה לריכוזים

אם נפריע לריכוזים המערכת . י הפרעה לאחד הריכוזים של החומרים במערכת"ניתן להפריע לשיווי המשקל ע . תעדיף את אחת הריאקציות ותבצע אותה יותר עד שהיא תחזור למצב של שיווי משקל

:למשל במערכת

H2 + I2 2HI

היא תעדיף את הריאקציה הישירה לפרק זמן מסויים עד . אם נוסיף יוד המערכת לא תהיה יותר בשיווי משקל

אם נוסיף למערכת . אותו דבר יקרה אם נוסיף מימן למערכת. שרמת היוד תרד והמערכת תחזור לשיווי משקלאותו דבר . ק זמן מסויים עד שתחזור לשיווי משקלהמערכת תעדיף את הריאקציה ההפוכה לפר, מימן יודי

".קלקלנו"את מה ש" לתקן"בשורה התחתונה המערכת מנסה . יקרה אם נוציא מהמערכת יוד או מימן

חומצות בסיסים ומלחים

הגדרות

:חומצהHמשחרר יוני בתמיסה מימיתחומצה היא חומר ש

ליון .כלומר מעלה את הריכוז של יונים אלו במים, במים +H

אנחנו מתחילים מחומר HClאם ניקח לדוגמא את החומר . קוראים גם פרוטון כי זה כל מה שיש לו +כשאנחנו לוקחים את החומר . מולקולרי עם קשר קוולנטי קוטבי שבו האלקטרונים נמצאים יותר ליד הכלור

רון שעובר מהמימן המים גומרים את התהליך של האלקט, )מולקולות קוטביות(הזה ושמים אותו במים המימן בתוך המים מוותר לגמרי על האלקטרון והוא נשאר . HCl-המים גורמים ליינון מוחלט של ה. לכלורHבתור

H3Oומתחבר למולקולת המים ויוצר יון הידרוניום +Cl-והכלור הופך ל +

- .

HCl + H2O H3O+ + Cl

-

:בסיסOHעלה את ריכוז יוני מ בתמיסה מימיתבסיס הוא חומר ש

. NaOHלמשל החומר . במים -NaOH(s) Na

+(aq) + OH

-(aq)

H-כאשר אנו מדברים על חוזק של חומצה או בסיס אנו מדברים על היכולת שלהם להעלות את ריכוז יוני ה+

OHאו , ולכת עד הסוףמהרגע שאנו רואים שהריאקציה כתובה רק עם חץ אחד ברור לנו שהיא ה. במים -

יש חומצות או בסיסים . זה אומר שמדובר בחומצה או בסיס חזק. כלומר יש פירוק מוחלט של המגיבים ליונים

29

אז נרשום את זה עם שני חיצים כי זו . רק חלק קטן מהם יתפרק, חלשים שאם נשים אותם בתמיסה מימית .תהיה ריאקציית שיווי משקל

:חלשהשהיא חומצה , למשל חומצה אצטית

CH3COOH + H2O CH3COO

- + H3O

+

:שהוא בסיס חלש, למשל בסיס אורגני

CH3NH2 + H2O CH3NH3+ + OH

-

.בריקאציות הללו תמיד יהיה במערכת גם החלק הלא מיונן וגם החלק המיונן

תהליך סתירה – ערבוב של חומצה ובסיס במים

:בהתחלה ההחומרים יעברו התיננות. בתוך מים HClיחד עם החומצה NaOHס נניח שנערבב את הבסי

NaOH(s) Na+

(aq) + OH-(aq)

HCl + H2O H3O+ + Cl

-

Na: נקבל את היונים הבאים

+, OH

- ,H3O+ ,Cl

:ואז תתרחש התגובה הבאה, -

Na+ + OH

- + H3O

+ + Cl

- Na

+ + Cl

- + 2H2O בסופו של דבר קיבלנו מלח בישול

.ומולקולות של מים

כאשר מה שקורה הוא שכבר אין לנו חומצה או בסיס במערכת ואנו , תהליך סתירההתהליך הזה נקרא אם מישהו יהיה בעודף לא . זה קורה בתנאי שהריכוז של החומצה והבסיס יהיו שווים. מקבלים מלח ומים .תהיה סתירה מלאה

ומי שתורם אותו הוא החומצה ) NaOH(בתהליך הסתירה אנו רואים שמי שמקבל את הפרוטון הוא הבסיס

)HCl .(לכן אנו נרחיב את ההגדרה ונגיד שחומצה היא תורמת פרוטונים ובסיס הוא מקבל פרוטונים .

אך המצב . תמיסת מלח נייטראליתבמקרה כזה נקבל . בתגובת הסתירה שלעיל יש חומצה חזקה ובסיס חזקאנו יכולים לקבל תמיסה חומצית או . זה תלוי בצירוף של הבסיס והחומצה מבחינת החוזק. הוא לא תמיד כזה

.בסיסית

חומצות ובסיסים נפוצים שיוצרים מלחים נפוצים

קטיונים במים בסיסים נפוצים אניונים במים חומצות נפוצותHCl Cl

- NaOH Na+

HF F-

KOH K+

HBr Br-

LiOH Li+

HI I-

NH4OH NH4+

HNO3 NO3- Mg(OH)2 Mg

2+

המסה

H+

30

H2SO4 SO42-

Ca(OH)2 Ca2+

H2CO3 CO32-

Al(OH)3 Al3+

H3PO4 PO43-

PH-סקאלת ה – מדד כמותי לחוזק או חולשה של בסיס או חומצה

H-היא סקאלה שמודדת את רמת יוני ה PH-סקאלת הH3O(או ההידרוניום +

.בתמיסה) +

?במים מזוקקים PH-מה קורה לחלק קטן מאוד . המים הם חומר מולקולרי עם חלק קוטבי. מים מזוקקים מכילים רק מולקולות מים

:כאשר זו ריאקציית שיווי משקל, ממולקולות המים במים המזוקקים מיונן2H2O H3O

+ + OH

-

kw=[H3O: אלריאקציה זו יש קבוע שיווי משקל הב+] x [OH

-]=10

קבוע שיווי המשקל הזה הוא מאוד . 14-ריכוז יוני ההידרוניום שווה , עוד ידוע שבמצב של שיווי משקל. קטן וזה אומר שיש מעט מאוד מהתוצרים

OHלריכוז יוני 10-ושניהם שווים ל -

-7M .

יגדל ולמעשה הפרענו לשיווי אם נתחיל להוסיף חומצה למים המזוקקים הריכוז של יון ההידרוניום ילך וOH-לכן ריכוז ה. משקל

. הקבוע נשאר קבוע ולא משתנה. יתחיל לרדת -OH-אם נתחיל להוסיף בסיס למים המזוקקים אנו מעלים את ריכוז יוני ה

, ולכן ריכוז יוני ההידרוניום ירד - . הקבוע נשאר קבוע ולא משתנה. על מנת לחזור לשיווי משקל, שוב

ומה p-יש פונקציה שנקראת פונקציית ה. מודדת את ריכוז יוני ההידרוניום בתמיסה PH-ת האמרנו שסקאל

אז מה קורה במים . על מנת להגיע למספרים מתמטיים שלמים log–שעושים הוא שלוקחים מספר ועושים לו ?טהורים

[H3O

+]=10

-7 PH=-log[H3O

+]=-log(10

-7)=-(-7)=7

7= של מים מזוקקים PHכלומר

?כשמוסיפים חומצה למים מזוקקים PH-מה קורה ל10במים מזוקקים ריכוז יוני ההידרוניום הוא

-7M . כאשר אנו מוסיפים חומצה אנו מעלים את ריכוז יוני

אם ניקח לדוגמא את . ההידרוניום ובמספרים בחזקה אנו מקבלים מספרים פחות שליליים ויותר גדולים10-היא מעלה את ריכוז יוני ההידרוניום ל אז, שהיא חומצה חזקה, HClהחומצה

-2M .הנוסחא תהיה:

PH=-log(10-2

. 7-יקטן מתחת ל PH-ככל שהחומצה חזקה יותר ה. 2=(2-)-=(

?כשמוסיפים בסיס למים מזוקקים PH-מה קורה ליותר כאשר אנו מוסיפים בסיס אנו מורידים את ריכוז יוני ההידרוניום ולכן נקבל מספרים יותר שליליים ו

:הנוסחא תהיה 10-12-אם נוסיף בסיס חזק שיוריד את ריכוז יוני ההידרוניום ל. קטניםPH=-log(10

-12 . 7-יגדל מעל ל PH-ככל שהבסיס חזק יותר ה. 12=(12-)-=(

:תרגיל

?של חומצה זו PH-מה יהיה ה. יוני הידרוניום 0.1Mחומצה מביאה לריכוז של 0.1M =10 :תשובה

-1M ולכן :PH=-log(10

-1 .1של חומצה זו הוא PH-ה. 1=(1-)-=(

OHבמצב כזה הריכוז של יוני . log1=0–כי , PH =0-הרי שה 1Mהוא +H3Oאם הריכוז של :לזכור

- 10יהיה

-14M.

31

הוא 0-ל 7הטווח בין , היא תמיסה נייטראלית לחלוטין, 7, כאשר האמצע 14- ל 0נעה בין PH-סקאלת ה

PH). הבסיס הכי חזק=14(הוא טווח הבסיסים 14-ל 7והטווח בין ) ה הכי חזקההחומצ=0(טווח החומצות .לא חייב להיות במספרים שלמים

מבחינת הריכוז של היונים זה אומר למשל שבחומצה . היא סקאלה לוגריתמית PH-חשוב לזכור שסקאלת הר הפרשים קטנים על כלומ. 3שלה הוא PH-יוני הידרוניום מחומצה שה 10פי יש 2שלה הוא PH-שה

.משמעותם הבדלים גדולים בריכוזי יוני ההידרוניום PH-סקאלת ה

למשל מיץ , אינדיקטורים טבעייםיש . ים שוניםPHחומר שמשנה את הצבע שלו בתחום של – אינדיקטוראינדיקטור ולשם כך יש , יותר מדוייקיםאבל במחקר מדעי אנו צריכים אינדיקטורים . תה, כרוב אדום

32

שהוא תערובת של הרבה אינדיקטורים שנותנת לנו טווח רחב של צבעים כך שאנו יכולים להבדיל אוניברסלי ).זו אלקטרודה( PH-שמודד דיגיטלית את ה PH meterכלי יותר מדויק הוא . ים ברמה מספריתPHבין

תמיסת מגן –תמיסת בופר

ברפואה או ביוכימיה כאשר . תמיסה ששומרת על ריכוז של יון מסויים ברמה קבועה תמיסת בופר היאH-מדברים על תמיסת בופר מדברים ספציפית על שמירה של ריכוז יון ה

PHכלומר על שמירה של , קבוע + . קבוע

ב לשמור ולכן חשו PHהאנזימים בגופנו עובדים בסקאלה צרה מאוד של . בגוף שלנו יש הרבה סוגי בופריםהוא PH-מבחינת הגוף שלנו שינוי ב). פירוק(מסויימת כך שהאנזימים לא יעברו דנטורציה PHעל רמת

שזו היכולת של הבופר , )קיבולת( Capacityלכל בופר יש ). 7.4הטבעי של הגוף הוא PH-ה(שינוי הרסני . לעמוד בפני שינויים

?מה מכיל הבופר

הוא צריך לנטרל גם הפרעות בסיסיות : קבוע PHקציות על מנת לשמור על הבופר חייב להיות בעל שתי פונכלומר הוא צריך להיות מסוגל לתפקד כמו גם כמו בסיס וגם כמו חומצה על מנת , וגם הפרעות חומציות

: לכן בופר תמיד יהיה בנוי משני חומרים. לסתור גם חומצות וגם בסיסים לפי הצורך

. חומצה או בסיס חלש •

.של אותה חומצה או אותו בסיסהמלח •

:דוגמא :CH3COOHהחומצה החלשה

CH3COOH + H2O CH3COO

- + H3O

+ OH(יונים בסיסיים

מולקולות מים וכך הבסיס 2שנכניס למערכת זו יגיבו עם יוני ההידרוניום ויצרו ) -CH3COO-יגיבו עם יוני השנכניס למערכת זו ) יוני הידרוניום(יונים חומציים . ינוטרל

וכך החומצה - . תנוטרל

CH3OOאין לנו קיבולת גדולה של החומר : אבל יש בעיהחומצה חלשה ולכן ( CH3COOHאלא רק של -

אז נוסיף את המלח של החומצה הזו על מנת להגדיל את הקיבולת של ). יש התיננות נמוכה שלה במיםCH3OO

CH3COOעד תום ליונים המלח יתפרק . CH3COONaמלח זה הוא . -Na-ו -

וכך יהיה לנו +CH3OOמאגר גם של היון

- . .40 – 33כימיה כללית –. ב.ש

33

14112007

כימיה

כימיה אורגנית

ובעיקר , כימיה אורגנית מבוססת כולה על תרכובות הפחמן שמבוססות על אטום הפחמן ועוד כמה אטומיםתרכובות הפחמן מחולקות . פחמן עושה חומרים מולקולריים. ם חמצן או חנקןיכול להתווסף גם אטו. מימן

. לקבוצות שונות שיפורטו להלן

פחמימנים

.יש כמה קבוצות של פחמימנים שיפורטו להלן. פחמימן הוא חומר שמורכב מפחמן ומימן בלבד

פראפינים/ אלקאנים

פחמימנים ). C-ל Cוגם בין H-ל Cגם בין (דים אלקאנים הם חומרים שיש להם רק קשרים קוולנטים יחיוהן , מולקולות אלו הן ארוכות. רוויות תרכובות/מולקולותשיש להם רק קשרים קוולנטים יחידים נקראים

.יכולות להיות ישרות או מסועפות

34

במולקולות האלקאנים . CnH2n+2 הנוסחא הכללית של האלקאנים היא". אן"הסיומת של האלקאנים היא תמיד מאפשר למימנים C-Cהקשר הקוולנטי היחיד . השונים המבנה המרחבי של השרשרת הוא בצורת זיג זג

.מעלות סביב הקשר 360סיבוב חופשי של

:איזומרים מבנייםאנו מגדירים את אז . באלקאנים יש מצב בו לכל נוסחא מולקולרית יכולה להיות יותר מנוסחת מבנה אחת

איזומרים מבניים זה מצב של כמה תרכובות לאותה נוסחא . מרחביים/איזומרים מבנייםהחומרים הללו כ. כלומר מספר הפחמנים והמימנים, מה שיהיה שווה באיזומרים מבניים היא הנוסחא המולקולרית. מולקולרית

כן כאשר אנו נותנים נוסחא מולקולרית ל. כלומר סדר קשירת האטומים אחד לשני, ההבדל הוא נוסחת המבנהלשלושת האלקאנים הראשונים . חייבים לכתוב את כל נוסחאות המבנה האפשריות ולתת להן שם שונה

החומרים בעלי נוסחאות המבנה הישרות . כי הן מולקולות קצרות, אין איזומרים) אתאן ופרופאן, מתאן( ).n - normal" (בוטאן – n"למשל , "משהו – n"יקראו

בכימיה אורגנית מתן שמות –כללי נומקלטורה

? איך נותנים שמות נכונים. אנו חייבים לתת שמות שונים לתרכובות האלקאניות שיש להן איזומרים מבניים

):ניקח כדוגמא את האיזומר המבני של בוטאן(משתמשים בכללים הבאים למשל בבוטאן . יפה הארוכה ביותריש להסתכל על המולקולה ולמצוא את השרשרת הרצ :כלל ראשון

. פרופאןפחמנים ומסיבה זו הסיומת של השם תהיה 3השרשרת הרציפה הארוכה ביותר תהיה של .כשיש הסתעפות חייבים למספר את הפחמנים בשרשרת הראשית מהצד שהכי קרוב להסתעפות :כלל שני

מאיפה יוצאת ההסתעפות ואיך , סועפתהמולקולה של הבוטאן היא מסועפת ואנו רוצים להגיד שהיא מ, למשל ). 2פחמן (במקרה של הבוטאן ההסתעפות יוצאת מהפחמן השני . קוראים לה

. מתמירלכל אחת מההסתעפויות קוראים . מהשרשרת הראשית יוצאות הרבה הסתעפויות :כלל שלישיאלקאן שהורידו קבוצה אלקילית היא . קבוצה אלקיליתבמקרה של הבוטאן המתמיר שייך לקבוצה שנקראת

". אן"במקום " יל"השמות של הקבוצות האלקיליות יהיו כמו של האלקאנים אך עם סיומת . לו מימן אחד . CH3והנוסחא שלו היא מתיליקרא ) CH4(למשל האלקיל של מתאן

כ "אם יש שתי הסתעפויות מאותו סוג רושמים לכל הסתעפות את הפחמן שממנו היא יוצאת וסה :כלל רביעי . תלת וכן הלאה –שלוש הסתעפויות , דו –למשל שתי הסתעפויות . מספר ההסתעפויותאת

2השם של האיזומר המבני של הבוטאן יקרא , לאחר הפעלת כל הכללים הנומקלטוריים, אז בסופו של דבר

. מתיל פרופאן

הסיבוב החופשי של זאת בגלל , זה כמו שרשרת ישרה ולא מדובר בהסתעפות, אם יש שרשרת עם זווית בקצה :למשל פנטאן עם זווית בקצה. C-Cהקשר

35

:לאיזומרים מבניים דוגמאות

):C4H10(שני האיזומרים של בוטאן

):C5H12(שלושת האיזומרים של פנטאן :מתיל פנטאן 2

CH3CHCH2CH2CH3

:אתיל הפטאן 3

CH3CH2CHCH2CH2CH2CH3

CH3

CH2

CH3

36

:פרופיל הפטאן 4

CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3

:מתיל בוטאן- דו 2, 3

CH3CHCHCH3

:מתיל פנטאן- דו 2, 3

CH3CHCHCH2CH3

.בכימיה אורגנית 2 – 1תרגילים –. ב.ש

CH2

CH2

CH3

CH3 CH3

CH3 CH3

37

19112007

כימיה

המשך –כימיה אורגנית

יות של אלקאניםתכונות פיזיקליות וכימ

תכונות פיזיקליות

. האלקאנים מרכיבים את הנפט ותוצריו •

כאשר אנו הולכים לכיוון השרשראות הארוכות ועולים . נקודות הרתיחה של אלקאנים הן לא גבוהות •מולקולריים הולכים ונהיים חזקים יותר ולכן המולקולות מתקרבות יותר אחת - הקשרים הבין, במסה

. פחמנים הן אלקאנים נוזליים 18 – 5השרשראות של . נהיים נוזליים ולבסוף מוצקיםהחומרים , לשנייה . למשל וזלין, השרשראות הארוכות יותר הן מוצקות. בנזין, למשל סולר

המסיסות זניחה והחומרים הם . למולקולות הללו אין את התכונות של מסיסות במים: מסיסות במים • .הידרופוביים

תכונות כימיות

: למשל. אחת הריאקציות שהכי מאפיינות את האלקאנים הן ריאקציות שריפה :צית שרפהריאקC3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O

כאשר אין מספיק חמצן לשרוף את החומר . כל זמן שיש מספיק חמצן נקבל את התוצרים מים ופחמן דו חמצניכאשר . החומר הזה רעיל מאוד. COה שנקרא שריפה לא מלא/האורגני נתחיל לקבל תוצר של שריפה חלקית

נקשר למולקולת ההמוגלובין בקשר קוולנטי חזק , הוא מגיע לדם, באוויר עולה אנו נושמים אותו CO-רמת ה . במצבים קיצוניים זה יגרום מוות. ומשתק אותה

והיא ,רהריאקציית התמריאקציה כימית נוספת שעובר האלקאן היא ריאקציה שנקראת :ריאקצית התמרה. מותמר אטום מימן אחד או יותר באטומים של יסוד אחר, בריאקציית התמרה. קוראת בנוכחות אור או חימום

:נדבר על ריאקציית התמרה עם הלוגנים

CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

הדרגה אבל ההתמרה קוראת ב. יוחלף בכמה מימנים Clיקבע כמה Cl2-ל CH4-כתלות בכמות היחסית בין ה . ולא בבת אחת

אוליפינים/ אלקנים

: C-ל Cמה שמאפיין את האלקנים הוא שיש לפחות קשר כפול אחד בין . אלקנים הם פחמימנים לא רווייםC=C . שמות האלקנים יהיו בעלי סיומתen אוilen י שרשרת הפחמנים הארוכה ביותר "והשם יקבע עפ

.המכילה את הקשר הכפולבמולקולה

.CnH2nהנוסחא הכללית של האלקנים היא

אור

חימום

38

.והוא נקרא אתן או אתילן, C2H4או , CH2=CH2: האלקן הכי קטן חייב להיות עם שני פחמנים •

.ושמו הוא פרופן או פרופילן, C3H6או , CH2=CH-CH3: פחמנים 3אלקן המכיל •

או CH2=CH-CH2-CH3: פחמנים הוא בעל שתי אופציות מבנה 4האלקן המכיל •

CH3-CH=CH-CH3. הנוסחא המולקולרית היאC4H8 .

על מנת להבדיל בין שתי האופציות אנו נמספר את הפחמנים מהצד שהכי קרוב לקשר הכפול כך שהפחמן 1בוטן או 1לכן האופציה הראשונה היא . הראשון של הקשר הכפול יקבל את המספר הקטן ביותר

.בוטילן 2בוטן או 2יה היא בוטילן והאופציה השני

או CH2=CH-CH2-CH2-CH3: פחמנים הוא בעל שתי אופציות מבנה 5גם האלקן המכיל •CH3-CH=CH-CH2-CH3. הנוסחא המולקולרית היאC5H10 . פנטן או 1האופציה הראשונה היא

.פנטן או פנטילן 2פנטילן והאופציה השנייה היא

כלומר אנו ניתן את השם לפי , תמירים אז הכללים יהיו כמו הכללים של האלקאניםאם יש למולקולות גם מ . אך יש לשים לב שהשרשרת הארוכה ביותר חייבת להכיל את הקשר הכפול, השרשרת הארוכה ביותר

CH3-C=CH-CH2-CH3, פנטילן 2מתיל 2: דוגמא

)1( )2(

)1( )2(

CH3

39

.הקסילן-nאו , C6H12תרכובת זו היא איזומר מבני לחומר סטראואיזומריה/ יזומריה מרחבית א

כאשר אנו עוברים לקשר הכפול כמו שיש . הוא קשר עם סיבוב חופשי מסביבו C-Cהקשר היחיד , באלקאניםשנקראים , במצב הזה נוצר לנו סוג חדש של איזומרים. סביב הקשר הכפול אין סיבוב חופשיאז , באלקנים

איזומרים . טרנס- ציסדובר באיזומריה מרחבית מסוג ספציפית מ. סטראואיזומרים/מרים מרחבייםאיזו .כל ההבדל הוא במיקום של האטומים במרחב. מרחביים דומים בנוסחא המולקולרית וסדר קשירת האטומים

:דוגמא

אם שתי הקבוצות נמצאות באותו צד של מישור הקשר זה נקרא ציס ואם שתי הקבוצות הדומות נמצאות משני .ישור הקשר זה נקרא טרנסהצדדים של מ

ואם נעקוב אחר השרשרת בטרנס נקבל אם נעקוב אחר השרשרת בציס אנו מקבלים צורה של

צורה של

ודומים ) מסיסות במים, נקודות היתוך ורתיחה(טרנס שונים בתכונותיהם הפיזיקליות –האיזומרים ציס .ואלו איזומרים מסוג ציס, בוד עם סוג אחד של איזומריםהגוף שלנו יודע לע. בתכונותיהם הכימיות

טרנס -כדי שתהיה איזומריית ציס. טרנס –לא כל מולקולה שיש בה קשר כפול יש לה איזומריה מסוג ציס

:צריכים להתקיים לפחות שני תנאים .חייב להיות קשר כפול .1 .שונות לכל אחד מהפחמנים שמעורבים בקשר הכפול יהיו שתי קבוצות קשורות .2

כי התנאי , לא תהיה איזומריה מרחבית מסוג ציס טרנס) CH2=CH-CH2-CH3(בוטילן 1למשל למולקולה .השני לא מתקיים

תכונות פיזיקליות וכימיות של אלקנים

תכונות פיזיקליות

. דומה לאלקאנים, נקודות רתיחה נמוכה . חומרים הידרופוביים. מסיסות זניחה במים

תתכונות כימיו

C2H4 + 3O2 -----> 2CO2 + 2H2O :ריאקציית שרפהתגובות הסיפוח . תגובות סיפוחהריאקציות הכימיות שהכי מאפיינות את האלקאנים הן :ריאקציית סיפוח

קוראת בקשר הכפול היא פתיחה של הקשר הכפול ואז לכל אטום פחמן יש אפשרות לקשור אליו אטום או .קבוצה נוספת

40

: דוגמאות -סיפוח הלוגן תגובת

). פרופאן(לפחמימן רווי ) פרופילן(בתגובה זו עברנו מפחמימן לא רווי - ) הידרוגנציה(תגובת סיפוח מימן תהליך ההידרוגנציה הוא התהליך בו לוקחים שמן והופכים אותו מחומר בעל הרבה קשרים כפולים לחומר

. מרגרינה, רווי

פולימר הוא מולקולה ענקית שבנויה . משמש בתעשיית הפלסטיק והניילון –) ילה פולימרמהמ(תגובת פילמור פולימרים של פלסטיק או . המולקולה הקטנה שחוזרת על עצמה נקראת מונומר. מחלק קטן שחוזר על עצמו

בוססת הריאקציה מ. למשל החומר אתילן יוצר פולימר שנקרא פוליאתן. ניילון בנויים ממונומרים של אלקניםעל מנת לסגור את הקצוות של הפולימר נעשה סיפוח של . על פתיחת הקשר הכפול ויצירת שרשרת ארוכה

.מימן או הלוגן

הפולימר שלו נקרא . שהוא אתן שעבר התמרה עם כלור, המונומר הוא כלורואתן: עוד דוגמא לפולימר . PVCאו , פוליוינילכלוריד

41

תרכובות ארומטיות

יש הרבה קבוצות של תרכובות אורגניות שאינן שרשראות פתוחות . תרכובות אורגניות יודעות לבנות טבעות

, כל התרכובות הארומטיות הן נגזרת של חומר שנקרא בנזן. תרכובות ארומטיותוהן נקראות , אלא טבעותC6H6 .פחמנים ולכל 6זו טבעת של היום חושבים ש. תרכובות אלו לא עושות תגובות סיפוח והן מאוד יציבות

לכל פחמן יש עוד אלקטרון אחד שיכול ליצור קשר ומאמינים שששת האלקטרונים . פחמן מחובר מימן אחדאלקטרונים אלקטרונים אלו נקראים . אלא שייכים לטבעת, הללו נעים בטבעת כך שהם לא שייכים לאף פחמן

. זה מה שנותן לטבעת את היציבות שלה. esonancerאו איתור אלקטרוני- אלולתופעה קוראים , לא מאותרים

.חשוב לזכור שהחמצן יוצר שני קשרים קוולנטים. מימן וחמצן, כעת נדבר על תרכובות שמכילות פחמן

כהלים

הקבוצה קבוצת ההידרוקסיל היא . קבוצת הידרוקסילאו , OHמה שמאפיין כהלים היא קבוצה של קבוצה פונקציונלית היא היא הקבוצה שנותנת לחומר את התכונות המיוחדות שלו .של הכהלים הפונקציונלית

). למשל הקבוצה הפונקציונלית של האלקנים היא הקשר הכפול(

של כהלים שמות

CnH2n+1OHהנוסחא הכללית היא . olהשמות נגזרים מהאלקנים עם סיומת

מסוכן כי יש אנזים שהופך אותו מתאנול הוא רעל. CH3OH, הכהל הקטן ביותר הוא המתאנול • .לפורמלדהיד

האתאנול . C2H5OHנוסחה מולקולרית , CH3CH2OH, הוא האתאנול, בעל שני פחמנים, הכהל הבא • ).70%כשהוא בצורה של אלכוהול (הוא הכוהל שאנו שותים ומחטאים איתו

42

1: יש שתי אופציות. C3H7OH נוסחא מולקולרית, הוא פרופאנול, פחמנים 3בעל , הכהל הבא •המספר נקבע לפי הפחמן שמכיל את . CH3CHOHCH3, פרופאנול 2או CH3CH2CH2OH, פרופאנול

. קבוצת ההידרוקסיל ואנו נמספר מהצד שהכי קרוב להידרוקסיל

: פרופאנול 1

:פרופאנול 2 בכימיה אורגנית 7 – 3 םתרגילי –. ב.ש

43

21112007

כימיה

המשך –כימיה אורגנית

כהלים

כתיבה כללית של כהלים

נראה שיש לו קבוצה פונקציונלית של הידרוקסיל ושרשרת כלשהי , או כל כוהל שהוא, אם נסתכל על אתאנולכדי אנו רוצים לרשום את הנוסחא של הכהלים שתכליל קבוצה שלמה של חומרים . של פחמנים ומימנים

בשביל ( Rלכן כותבים את הקבוצה הפונקציונלית ואת האות הגדולה . שיהיה לנו קל לכתוב ריאקציות .R – OH): רדיקל

R למשל במקרה של אתאנול , מחליף שייר כלשהו של שרשרת פחמימניתR=C2H5 .

. ישר נוכל לומר שמדובר בכוהל מסויים R – OHכלומר אם נסתכל על הכתיבה הכללית שניוניים ושלישוניים, לים ראשונייםכה

הנוסחא הכללית תהיה. 1לפחמן שאליו קשורה קבוצת ההידרוקסיל קשור רק עוד פחמן :כוהל ראשוני •R – OH . פרופאנול - 1למשל הכוהל.

למשל . פחמנים משני הצדדים 2לפחמן שאליו קשורה קבוצת ההידרוקסיל קשורים עוד :כוהל שניוני • : אנולפרופ – 2הכוהל

: הנוסחא הכללית תהיה

מתיל 2למשל הכוהל . פחמנים 3לפחמן שאליו קשורה קבוצת ההידרוקסיל קשורים עוד :כוהל שלישוני • :פרופאנול 2

44

: הנוסחא הכללית תהיה

ולים להיות שווים זה לזה או שונים יכ R-ה, גם במקרה של הכוהל השניוני וגם במקרה של הכוהל השלישוני .זה מזה

כתיבה כללית של אלקנים

. R-C=C-Rהקבוצה הפונקציונלית היא הקשר הכפול ולכן הכתיבה הכללית תהיה

תכונות פיזיקליות של כהלים

אם ניקח . קוטביות וקשרי מימן –ניזכר שיש שתי תכונות שכושר ההמסה של המים תלוי בהם :מסיסות במים

אבל לכהלים . נראה שהכהלים יכולים להתמוסס במים כי יש להם יכולת ליצור קשרי מימן, דוגמא אתאנוללההידרוקסיל שיוצר את קשרי המימן והשרשרת הפחמימנית שהאורך שלה משתנה והיא –יש שני חלקים

ככל . מימניםלקבוצת הפח OH-י היחס בין האורך של קבוצת ה"לכן המסיסות במים תיקבע עפ. הידרופוביתנראה , למשל בהשוואה בין הכהלים אתאנול ובוטאנול. שהשייר הפחמימני ארוך יותר המסיסות תרד

.שאתאנול מתמוסס יותר טוב כי השרשרת הפחמימנית שלו קצרה יותראם נשווה כוהל לאלקאן שהוא . קבוצת ההידרוקסיל מעידה על יכולת ליצור קשרי מימן :טמפרטורת רתיחה

נראה שטמפרטורת הרתיחה של הכוהל תהיה גבוהה יותר בזכות היכולת ליצור קשרי מימן , נגזר ממנולמשל אם נשווה את האלקאן אתאן לכוהל . והיכולת להחזיק את המולקולות קרובות יותר אחת לשנייה

זו דוגמא ליכולת של קשרי המימן החזקים להחזיק את. הרי שהאתאן הוא גז והאתאנול הוא נוזל, אתאנול . המולקולות קרובות אחת לשנייה

. קבוצות פונקציונליות 3למשל הכוהל גליצרול שיש לו . 1יש כהלים שיש להם יותר מקבוצת הידרוקסיל

.חומר זה הוא מרכיב חשוב של שומני הגוף

45

אלדהידים

.תמיד בקצה של השרשרתהיא . H-וקשר יחיד ל O-הקבוצה הפונקציונלית של האלדהידים היא קשר כפול ל

:הנוסחא הכללית תהיה

.CnH2nOהנוסחא הכללית הנוספת היא . alהשמות נגזרים מהאלקאנים עם סיומת . RCHOניתן לרשום גם

: האלדהיד הקטן ביותר הוא מתאנאל

.השם הנפוץ שלו הוא פורמאלדהיד

:האלדהיד הבא בתור הוא אתאנאל

. שלו הוא אצטאלדהידהשם הנפוץ

קטונים

:אך הקבוצה הפונקציונלית היא, CnH2nOהנוסחא הכללית של הקטונים היא גם

הנוסחא . כלומר ההבדל הוא שבאלדהידים הקבוצה הפונקציונלית היא בקצה ובקטונים היא בתוך השרשרת :הכללית הנוספת היא

46

. onהשמות נגזרים מהאלקאנים עם סיומת . ה מזהיכולים להיות דומים זה לזה או שונים ז R-ה

.השם הנפוץ שלו הוא אצטון. הוא נקרא פרופאנון. פחמנים 3הקטון הכי קטן מכיל

.אלדהידים וקטונים הם איזומרים מבניים אחד של השני

חיזור בכימיה אורגנית –חימצון

חיזור בכימיה . או גריעת מימנים/רגנית הוא הוספת חמצן וחימצון בכימיה או: חיזור -הגדרה צרה של חימצון . או הוספת מימנים/אורגנית הוא גריעת חמצן ו

:דוגמאות לחימצון עם אלדהידים וקטונים

:פרופאנול לאלדהיד פרופאנאל – 1חימצון של הכהל הראשוני

הוא מימן ששייך לאותו פחמן והשני OH-אחד מהם הוא מימן מקבוצת ה, בתהליך זה נגרעים שני מימנים .OH-שקשור לקבוצת ה

:פרופאנול לקטון פרופאנון – 2חימצון של הכהל השניוני

והשני הוא מימן ששייך לאותו פחמן OH-אחד מהם הוא מימן מקבוצת ה, בתהליך זה נגרעים שני מימנים .OH-שקשור לקבוצת ה

.ור להידרוקסיל אין עוד מימן שיכול להיגרעכהל שלישוני לא יעבור חימצון כי לפחמן שקש

:לסיכום

. כוהל שניוני עובר חימצון לקטון וכוהל שלישוני לא עובר חימצון, כוהל ראשוני עובר חמצון לאלדהיד

47

חומצות קרבוקסיליות

:הקבוצה הפונקציונלית היא

הנוסחא הכללית . COOHאותה גם ניתן לכתוב . היא נקראת קבוצה קרבוקסילית והיא תמיד נמצאת בקצה :היא

.CnH2nO2הנוסחא הכללית הנוספת היא . oyitהשמות נגזרים מהאלקאנים והסיומת היא

השם הנפוץ שלה הוא חומצה פורמית או . החומצה הקרבוקסילית הקטנה ביותר נקראת חומצה מתאנואית

.חומצת נמלים

. השם הנפוץ שלה הוא חומצה אצטית או חומצת חומץ. יתהחומצה הבאה בתור נקראת חומצה אתאנוא

. והשם הנפוץ שלה הוא חומצה בוטירית או חומצת חמאה, פחמנים 4החומצה הבוטאנואית היא חומצה בעלת

של חומצות קרבוקסיליות תכונות פיזיקליות

. קשרי מימן נקודת הרתיחה היא גבוהה כי יש יכולת גדולה ליצור :נקודת רתיחהיש לחומצות הקרבוקסיליות חלק , אבל כמו בכהלים, החומצות הללו מסיסות במים :מסיסות במים

. המסיסות במים תרד, ככל שהשרשרת הפחמימנית תהיה יותר ארוכה. הידרופובי

48

?למה חומצות קרבוקסיליות נקראות חומצות

כלומר הוא עוזב את המולקולה , אטום הזה מתיינןובמים ה, חומצה היא חומר מולקולרי שיש לו אטום מימןH3O(הוא הופך ליון הידרוניום . בצורת פרוטון

+.(

:הריאקציה היא

המולקולות הקוטביות של המים ימשכו את המימן שיעזוב את החומצה , ברגע שנשים את החומצה במיםH3O-המימן יהפוך ל. הקרבוקסילית כפרוטון וישאיר את האלקטרון שלו

כפי שניתן לראות החומצה היא . + ). 5%- פחות מ(חומצה חלשה והתגובה הישירה היא קטנה מאוד

כך , וככל שהשרשרת הפחמימנית יותר ארוכה, למעשה כל החומצות הקרבוקסיליות הן חומצות חלשותומן פחמנים מוגדרות כחומצות ש 12-חומצות הידרוקסיליות עם שרשראות של יותר מ. החומצה יותר חלשה

. וההתייננות במים היא זניחה .למשל במקרה שלנו החומצה האצטית הופכת לאצטאט, atהחלק של החומצה שנשאר מיונן יקבל את הסיומת

?מבחינת ההתייננות במים מה ההבדל בין חומצה קרבוקסילית לכוהל

ית הוא החמצן על החומצה הקרבוקסיל. ההבדל הוא החמצן הנוסף שיש על החומצה הקרבוקסיליתככה במולקולה של חומצה קרבוקסילית יש . אלקטרושלילי והוא עוזר למשוך את האלקטרון של המימןזו דוגמא לכך שלא רק הקשר עצמו הוא חשוב . אווירה יותר אלקטרושלילית ולכן יש יינון של הפרוטון במים

. אלא גם הקשרים שיש מסביבו, )OHבמקרה שלנו הקשר (

למשל . אנו מקבלים חומצה קרבוקסילית) Oי הוספה של "ע(דהיד ומחמצנים אותו כאשר אנו לוקחים אל :חימצון של פרופאנאל יהפוך אותו לחומצה פרופאנואית

CH3CH2COH CH3CH2COOH

.כי אין לנו יכולת להוסיף לפחמן עוד חמצן, קטון לא ניתן לחמצן

:לסיכום

.י הוספת חמצן הופך לחומצה קרבוקסילית"וע, הוצאת מימנים והופך לאלדהידי "כהל ראשוני עובר חמצון ע .ולא ממשיך להתחמצן, י גריעת מימנים והופך לקטון"כהל שניוני עובר חמצון ע

.כהל שלישוני לא עובר חמצון .התהליכים ההפוכים הם תהליכי חיזור

צה קרבוקסיליתחומ אלדהיד כהל ראשוני

אין חמצון קטון כהל שניוני

חמצון

י "ע חמצון הוצאת מימנים

י "ע חמצון הוספת חמצן

י "ע חמצון הוצאת מימנים

49

כהל שלישוני אין חמצון

תהליך איסטור

הריאקציה עצמה קוראת בין הקבוצה . הוא ריאקציה כימית בין כהל לחומצה קרבוקסילית תהליך האיסטורלקבוצה הפונקציונלית של החומצה הקרבוקסילית ) OH –דרוקסיל ההי(הפונקציונלית של הכוהל

:ריאקציה בין אתאנול לחומצה אצטית, לדוגמא. והתוצרים יהיו מים ואסטר) הקרבוקסיל(

. מיום-אלאו , דהידרציהקשר של נקרא תוך כדי הוצאת מולקולת מיםהקשר של בניית מולקולה גדולה יותר . הם כולם קשרים של דהידרציה, ל יצירת פולימרים תוך כדי יציאה של מיםכל הקשרים שמבוססים ע

מוסיפים לה מים ומקבלים כהל וחומצה קרבוקסילית , התהליך ההפוך בו אנו לוקחים מולקולה של אסטר . מיוםאו , הידרוליזהנקרא תהליך של

.בכימיה אורגנית) בלי האמינים( 10, )בלי האחרונה( 9, 8שאלות . ב.ש

:העמודות של הטבלה לשיעורי בית

שם הקבוצה

קבוצה פונקציונלית

נוסחא כללית בשתי הצורות

תכונות פיזיקליות

ריאקציות כימיות אופייניות

למשל איזומריה (שונות דוגמאות )מרחבית או מבנית

50

26112007

כימיה

המשך –כימיה אורגנית

אמינים

חנקן יכול לעשות שלושה קשרים קוולנטים ולכן יש לנו ). N(מימן וחנקן , אטומי פחמן אמינים מכיליםשניוני , ראשוני: אפשרות לשלושה סוגי אמינים לפי מספר השרשראות הפחמימניות הקשורות אל החנקן

.ושלישוני

אמין ראשוני

:CH3NH2, ל מתיל אמיןלמש. RNH2הנוסחא הכללית תהיה . אל החנקן קשורה רק קבוצה פחמימנית אחת

אמין שניוני

יכולים להיות שונים או R-ה( R1NHR2הנוסחא הכללית תהיה . אל החנקן קשורות שתי קבוצות פחמימניות :C2H5NHCH3, למשל אתיל מתיל אמין). שווים

אמין שלישוני

הנוסחא הכללית תהיה . אל החנקן קשורות שלוש קבוצות פחמימניות

: 3N(CH3), למשל טרימתיל אמין

51

תכונות כימיות

PH-בתמיסה מימית ואז ה OH-בסיס מעלה את ריכוז יוני ה, כזכור. האמינים הם בסיסים אורגניים חלשים

.7-גבוה מ

:עם מים, בסיס חלש, דוגמא לריאקציה של מתיל אמין

חיזור –חמצון

.ר שלמדנו בשיעור הקודםחיזו –נרחיב את ההגדרה של חימצון

וחומר אחד שמקבל ) החומר המחזר(תגובת חימצון חיזור היא תגובה שבה יש חומר אחד שתורם אלקטרון חיזור –שם התגובה חימצון . בשורה התחתונה יש מעבר של אלקטרונים ממחזר למחמצן). המחמצן(אלקטרון

. ר הן רחבות מאוד ולא תמיד כוללות חמצןחיזו –אך תגובות חימצון ) חומר מחמצן(בא מהמילה חמצן

חיזור בחומרים יוניים –חימצון

:למשל. בתגובות בהן מעורבים חומרים יוניים אנו יכולים לדעת בוודאות ממי למי עובר האלקטרון

Al3+

+ 3Na Al + 3Na+

ן אלקטרונים והאלומיניום הוא המחמצן הנתרן הוא המחזר כי הוא נת. אלקטרונים מהנתרן לאלומיניום 3עברו . כי הוא קיבל אלקטרונים

דרגות חימצון -חיזור בחומרים מולקולריים –חימצון

אין מעבר אבסולוטי של אלקטרונים מאטום לאטום אלא יש , שלא כמו בחומרים יוניים, בחומרים מולקולריים

לשם כך יש . לדעת מיהו המחמצן ומיהו המחזרלכן קשה יותר . כלומר יש שיתוף אלקטרונים, קשר קוולנטיהכללים הללו אומרים לנו איך לתת לכל . וכללים שעל פיהם אנו עובדים מצוןדרגות חילנו מושג שנקרא

אטום את דרגת החימצון שלו כאשר יש אטומים עם דרגת חימצון קבועה ויש אטומים עם דרגת חימצון . שהיא קבועה, מים מסביבי דרגת החימצון של האטו"משתנה שנקבעת עפ

דרגות חימצון הוא מספר שנותנים לכל אטום ואטום כדי שיהיה לנו קל לקבוע בחומרים מולקולריים מי

.המחמצן ומי המחזר

כללים לקביעת דרגות חימצון

, 0תהיה O2למשל דרגת החימצון של . 0דרגת החימצון של כל יסוד במצב החופשי שלו היא :כלל ראשון . 'וכו Cl2לגבי ל "כנ

Naלמשל דרגת החימצון של . דרגת החמצון של יונים תהיה שווה בדיוק למטען שלהם :כלל שני, 1היא +

Caדרגת החימצון של Clדרגת החמצון של , 2היא +2

Oודרגת החמצון של -1הוא - . -2היא -2

52

OHדרגת החמצון של היון המורכב . כי המטען שייך לכל היון -1תהיה -

הוא האטום הכי F- הסיבה לכך היא ש. - 1בכל התרכובות שלו תהיה Fדרגת החמצון של :לל שלישיכ .אלקטרושלילי בטבלה המחזורית

ו המימן יוצר יוצא מן הכלל הוא המצב ב+. 1ברוב התרכובות שלו תהיה Hדרגת החמצון של :כלל רביעי

. -1 ואז דרגת החימצון שלו תהיה NaHלמשל , תרכובות יוניות

. יש גם יוצאים מן הכלל. - 2כ "דרגת החימצון של החמצן תהיה בד :כלל חמישי

בנוסחא האמפירית . 0הסכום של דרגות החימצון במולקולה או בחומר יוני נייטראלי הוא תמיד :כלל שישי Clן של דרגת החימצו, +1היא Kדרגת החמצון של . KClלמשל החומר היוני . 0סך כל דרגות החימצון הוא

. 0כ יוצא לנו "ובסה -1היא אבל , - 1דרגת החמצון של כלור היא , +2היא Mgדרגת החמצון של . MgClדוגמא נוספת היא החומר היוני

ובסופו של Mg-של ה+ 2- כך זה מתאזן מול ה. -2ואז נקבל 2- ב -1אז נכפול את , בגלל שיש לי שני כלורים . 0דבר נקבל

בחומרים יוניים יש לזה משמעות מבחינת . רגות חמצון גם בחומרים מולקולרייםחשוב לזכור שנותנים ד

לפי חוק + (1אטום המימן מקבל , H-Clלמשל , המטען כי באמת עובר אלקטרון אבל בקשר קוולנטי קוטבי ). 6לפי חוק (על מנת לאפס -1ולכן אטום הכלור צריך לקבל ) 4

תפקידן הוא רק להראות , ת חמצון אין משמעות מבחינת המטעןכאשר מדברים על חומרים מולקולריים לדרגו . לנו מי החלק שמושך אליו את האלקטרון יותר ומי החלק שפחות

חיזור –דוגמאות לתהליכי חמצון

:תהליך של יצירת מים

2H2 + O2 2H2O

:נבדוק לפי הכללים. אנחנו רוצים לדעת מי המחמצן ומי המחזר

ביצירת מולקולת המים אנו רואים שהמימן . 0דרגת החימצון של מימן וחמצן במצבם הטבעי היא 1כלל לפי החמצן קיבל אלקטרונים ולכן הוא החומר . כי הוא תרם אלקטרונים ולכן הוא החומר המחזר+ 1-השתנה ל . המחמצן

האטום שדרגת . ם המחזרהוא האטו, כומר הופכת להיות חיובית יותר, האטום שדרגת החמצון שלו עולה

האטום המחזר עובר תהליך . הוא האטום המחמצן, כלומר הופכת להיות שלילית יותר, החמצון שלו יורדתבמקרה שלנו המימן הוא המחזר והוא עבר ). מתחזר(והאטום המחמצן עובר תהליך חיזור ) מתחמצן(חמצון

.ך חיזורתהליך חמצון ואילו החמצן הוא האטום המחמצן והוא עבר תהלי

:תהליך של יצירת נתרן כלורי

2Na + Cl2 2NaCl

. הוא עבר תהליך של חמצון. כלומר הוא הפך להיות חיובי יותר ולכן הוא המחזר+ 1-ל 0-הנתרן הפך מהוא המחמצן והוא עבר תהליך . כלומר דרגת החמצון שלו הפכה להיות שלילית יותר, - 1-ל 0-הכלור הפך מ

. זורשל חי

0 0 1+ 2-

0 0 1+ 1-

53

:HClתהליך של יצירת החומר המולקולרי

H2 + Cl2 2HCl

כלומר , -1-ל 0-הכלור הפך מ. כלומר הוא המחזר והוא עבר תהליך חמצון+ 1-ל 0המימן הפך מדרגת חמצון

. הוא המחמצן והוא עבר תהליך חיזור

:תהליך של יצירת אמוניה

3H2 + N2 2NH3

דרגת , ועל מנת לשמור על דרגת החמצון של כל מולקולת האמוניה מאופסת+ 1דרגת החמצון של מימן הוא החנקן היה . ולכן הוא המחזר והוא עבר חמצון+ 1-והפך ל 0המימן היה . -3החמצון של החנקן חייבת להיות

. ולכן הוא המחמצן והוא עבר חיזור -3והפך להיות 0

חיזור בכימיה אורגנית –תהליכי חמצון

או הוספת /או גריעת מימנים וחיזור הוא גריעת חמצן ו/ניזכר שבכימיה אורגנית חמצון הוא הוספת חמצן ו :חיזור בכימיה אורגנית –להלן דוגמאות לתהליכי חמצון . מימנים

:של מתאן ריאקציית שריפה

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

כי הוא במצב הטבעי 0חמצן הוא . -4הפחמן חייב להיות CH4ל מנת לאפס את המולקולה וע+ 1מימן הוא

על מנת לאפס את . -4כ ביחד הם "כל אחד ולכן בסה, -2החמצנים הם , חמצני-במולקולה של הפחמן הדו. שלומנת על+. 2וביחד + 1במולקולה של המים כל אחד מהמימנים הוא +. 4המולקולה הפחמן שם חייב להיות

. -2לאפס את המולקולה החמצן חייב להיות

-ל -4-הוא הפך מ. הפחמן איבד את כל המימנים שלו וגם קיבל חמצנים כלומר הוא המחזר ועשינו לו חמצוןהמימן לא שינה את דרגת החימצון שלו . כלומר הוא המחמצן ועשינו לו חיזור, -2-ל 0- החמצן הפך מ+. 4

. חיזור זו –צון ולכן לא השתתף בריאקציית חמ

:במהלכה הופך אתילן לאתאן) הידרוגנציה(ריאקצית סיפוח של מימן

C2H4 + H2 C2H6

תוספת (הוא המחמצן והוא עובר תהליך חיזור . כלומר הוא הפך להיות שלילי יותר, - 3-ל -2-הפחמן הפך מהוא הפך להיות חיובי יותר ולכן הוא המחזר ועבר כלומר, +1-ל 0-המימן הפך מ). מימנים היא תהליך חיזור

. תהליך של חימצון . בכימיה כללית 4שאלה , 9בכימיה אורגנית סעיף אחרון של שאלה . ב.ש

0 0 1+ 1-

0 0 1+ 3-

1+ 4- 0 4+ 2- 1+ 2-

0 1+ 2- 1+ 3-

54

28112007

כימיה

איזוטופים רדיואקטיביים

לושת למשל ש. אטומים של אוטו יסוד בעלי מספר ניוטרונים שונה ולכן מספר מסה שונה –איזוטופ מיעוטם של האיזוטופים הם איזוטופים , מתוך כלל האיזוטופים שקיימים בטבע. האיזוטופים של המימן

. רוב האיזוטופים הם רגילים ולא מתפרקים). 10%-פחות מ(רדיואקטיביים

?מהם איזוטופים רדיואקטיבייםאופן טבעי וללא התערבות איזוטופים רדיואקטיביים הם איזוטופים לא יציבים שהגרעין שלהם מתפרק ב

תוך כדי תהליך ההתפרקות ההרכב של הגרעין . תהליך התפרקות רדיואקטיביתהתהליך הזה נקרא . חיצונית . משתנה

:תוך כדי ההתפרקות של האיזוטופים הרדיואקטיביים נפלטים שלושה סוגים של קרינה רדיואקטיבית

ניוטרונים ושני פרוטונים שהמקור שלהם הוא קרינת חלקיקים כאשר כל חלקיק מכיל שני – αקרינת • .מהגרעין

.קרינה של אלקטרונים שמקורם מהגרעין – βקרינת •

. קרינה אלקטרומגנטית עם אנרגיה עצומה – γקרינת •

:ננסה להבין מה קורה כאשר נפלטת קרינה רדיואקטיבית מסוגים שונים :קרינת אלפא

. 2-י יורד בוהמספר האטומ 4-מספר המסה יורד ב

:קרינת ביתא

הפרוטון נשאר בגרעין והאלקטרון יוצא החוצה כקרינת . ניוטרון אחד בגרעין מתפרק לפרוטון ואלקטרון? מה קורה למספר המסה. 1-כי מספר הפרוטונים עלה ב, 1-הוא יעלה ב, מבחינת המספר האטומי. ביתא

.כן מספר המסה לא ישתנהאיבדנו ניוטרון אחד אבל קיבלנו פרוטון נוסף ול

:קרינת גאמאהרבה פעמים תוך כדי פליטה . לא משנה את הרכב הגרעין ולכן אין שינוי במספר האטומי או במספר המסה

. של קרינת אלפא או ביתא יש גם פליטה של קרינת גאמא

55

זמן מחצית חיים

או , ½ tקצב ההתפרקות במספר שנקרא אנו מאפיינים את. לכל איזוטופ רדיואקטיבי יש קצב התפרקות משלו

זמן מחצית חיים היא הזמן שלוקח לכמות של חומר מסויימת להתפרק ולהגיע לחצי מהכמות . זמן מחצית חיים . המקורית

N N/2 N/4

טומים שמתפרקים זה אומר שקצב ההתפרקות קטן יותר ואז מספר הא, ארוך יותר מבחינת זמן½ t -ככל ש

.הרי שקצב ההתפקרות מהיר יותר, מבחינת זמן יותר צרק½ t -ככל ש. ביחידת זמן קטן יותר

סכנות של קרינה רדיואקטיבית

ובאופן המדיום ) ביתא או גאמא, אלפא(יש סכנות רבות בקרינה רדיואקטיבית והן תלויות באופי הקרינה ).'כועופרת ו, עור, אוויר(שהקרינה עוברת דרכה

קשה . אלו חלקיקים כבדים והם לא מגיעים רחוק. קרינת אלפא היא הכי פחות מסוכנת -קרינת אלפא • . קרינה זו גורמת כוויות ולא גורמת נזקי דנא. להם לחדור דרך האור שלנו

כמה (עוברת דרך יותר ארוכה באוויר יחסית לקרינת אלפא . יותר מסוכמת מקרינת אלפא –קרינת ביתא • . מצליחה לחדור כמה מילימטרים לאור ויכולה לגרום נזקי דנא. )מטרים

היא קרינה מאוד חדירה וגורמת . היא מלווה קרינת אלפא וביתא. הקרינה המסוכנת ביותר –קרינת גאמא •היא גורמת נזקים לכל המולקולות הביולוגיות . המגן היחיד בפני קרינה זו הוא עופרת. נזקים כבדים בגוף

. יהןשהיא תגיע אל

:השפעות מיידיות והשפעות לטווח ארוך של קרינותנזקים בדם , כוויות, קרינה מלווה באנרגיה ואנרגיה היא חום עצום שיכול להביא למוות – השפעות מיידיות

. או באיבריםנזקי דנא שמביאים למוטציות שיכולות לבוא לידי ביטוי בגידולים אצל אותו אדם – השפעות ארוכות טווח

. שף לקרינה או במוטציות שהוא יעביר לצאצאים שלו לדורות דרך השפעה של מוטציות באיברי הרבייהשנח .הקרינה שמותרת לתאים סומטיים היא הרבה יותר מקרינה שמותרת לתאי רבייה

הוא כן יהיה . הוא עצמו לא מסוכן כי הוא לא קורן, מהרגע שהאדם נחשף למקור של קרינה והוא נפגע ממנו

.שעדיין מקרין) אלא את החומר עצמו, לא קרינה(באותם מקרים בו הוא בולע חומר רדיואקטיבי מסוכן

שימושים של איזוטופים רדיואקטיביים

:שימושים רפואיים

כשיש מצב בו איבר כלשהו חשוד שיש בו גידול או שינה את פעילותו ורוצים לקבל תמונה שלו –אבחנה •יש איברים בגוף בהם מתרכזים . ו משתמשים באיזוטופים רדיואקטיבייםאנ, מבלי לעשות פעולה חודרנית

לוקחים איזוטופ רדיואקטיבי של אותו יסוד . למשל בבלוטת המגן יש יוד, איזוטופים בריכוז גבוההאיזוטופ הולך ואיבר והקרינה משמשת לקבל את , שמתרכז באיבר מסויים נותנים לחולה לשתות

זה מסוכן במידה מסויימת אבל . ים את האותות הרדיואקטיביים לתמונהיש מכשירים שמתרגמ. התמונהנותנים את זה במינון מאוד מאוד נמוך והתועלת היא הרבה יותר גדולה מהנזק כי אנו מונעים פעולה

אנו בוחרים איזוטופ . החולה יהיה מבודד על מנת להגן על אנשים אחרים בסביבתו. כירורגית –חודרנית ואז , יש איברים שלא מגיעים אליהם איזוטופים ספציפיים. למשל שעה או שעתיים ,מתאים ½ tעם

לוקחים סתם מולקולה שאופיינית לאותו איבר אותו אנו בודקים ומולקולה זו מובילה את האיזוטופ

t ½ 2t ½

56

כך נוכל לבדוק כל איבר ואיבר בגוף . לאיבר המתאים) היא מולקולה מובילה או מוליכה(הרדיואקטיבי .ת בריכוז של איזוטופים רדיואקטיביים באיבר מסוייםבלי תלו

. הוא מתחלק בלי סוף. גתא סרטני הוא תא שאיבד את הבקרה על החלוקה שלו. טיפול בגידולים –טיפול •הבעיה היא שנפגעים . כלומר תאי הגידול, אם ניתן משהו שיפגע בדנא מי שיפגע יותר הם תאים מתחלקים

. כלומר טיפולי הקרנות, חת הדרכים לטפל בסרטן היא לתת רדיותרפיהא. גם תאים בריאים אבל פחותכלומר , המינון הוא מינון טיפולי. אנו נותנים מקור קרינה שפוגע בחלוקת התאים והגידול הולך ומצטמצם

יש דרך אחרת לטפל בסרטן חוץ . המטרה היא להרוס את התא. הוא גבוה יותר ממינון של אבחנה, לתת חומרים רדיואקטיביים במינונים גבוהים שמגיעים לאיברים ספציפיים והיא, מהקרנות מבחוץ

. למשל לתת מנה גבוהה של יוד רדיואקטיבי על מנת לטפל בתאים סרטניים בבלוטת המגן

:שימושים מדעיים

יש בטבע אורניום שמופיע . י זמן מחצית חיים"המטרה היא קביעת גיל של סלעים עפ –תארוך גאולוגי • : משתמשים באיזוטופ רדיואקטיבי של אוראניום. ם באופן טבעיבסלעי

משתמשים . אבל עבור קביעת גיל של סלעים ובעלי חיים, כמו תארוך גאולוגי –תארוך ארכאולוגי • : באיזוטופ של פחמן

48 – 43בכימיה כללית שאלות . ב.ש