) 40% חומרים )

‫חומרים (‪)40%‬‬
‫חומרים‪ ,‬תכונות ושימושים‬
‫חומר הוא בעל מסה ונפח; ניתן למדוד מסה ונפח של כמות מוגדרת של חומר‪ .‬כמות מוגדרת של‬
‫חומר (או חומרים) מכונה "גוף"‪ .‬גוף עשוי מחומר‪/‬ים ומאופיין על ידי צורתו‪ ,‬מסתו ונפחו‪.‬‬
‫מצב הצבירה של חומר מתאר את אופן הצטברותם של חלקיקי החומר‪.‬‬
‫חומרים מאופיינים על‪-‬ידי תכונות שונות הניתנות לבדיקה ולמדידה באמצעות בדיקות ומכשירים‬
‫מתאימים; חומר מאופיין על‪-‬ידי תכונות כגון‪ ,‬צפיפות‪ ,‬הולכה חשמלית‪ ,‬הולכת חום‪ ,‬תכונות‬
‫מכאניות (כמו קשיות‪ ,‬אפשרות לריקוע)‪ ,‬מגנטיות וטמפרטורת היתוך ורתיחה‪.‬‬
‫לטובת שימוש בחומר אצטרך להכיר את תכונותיו‪ ,‬לדוגמה‪ :‬בכדי לייצר כף לבישול אשתמש‬
‫בחומר שאינו מוליך חום לידית (בכדי לא לקבל כוויה‪ ,‬בכדי לייצר חוטי חשמל אשתמש בחומר‬
‫המוליך חשמל כגון נחושת)‪.‬‬
‫לעיתים יש לחומרים שונים תכונות המשותפות‪.‬‬
‫חומרים שונים זה מזה‪ ,‬אם יש להם לפחות תכונה אחת שונה‪.‬‬
‫תכונה זו היא המבדילה בין החומרים‪.‬‬
‫תהליך התיכון‬
‫תהליך התיכון הוא תהליך טכנולוגי שייעודו ייצור מוצר טכנולוגי‪.‬‬
‫תזכורת! מוצר טכנולוגי – דבר מוחשי מעשה ידי אדם‪ ,‬שבא לתת פתרון לצורך שהתעורר‪.‬‬
‫הפתרון הטכנולוגי הוא זמני עד פיתוחו של פתרון חדש העונה על צורך כולל יותר‪.‬‬
‫לתהליך התיכון ישנם כמה שלבים‪ ,‬אך קודם כל‪ ,‬יש להגדיר את הדרישות מהפתרון הטכנולוגי‬
‫(הדרישות מכוונות את המפתח לפתרון הרצוי)‪.‬האדם המתכנן הוא המחליט לגבי דרגת החשיבות‬
‫של הדרישות השונות וממיין אותן בהתאם‪ ,‬כשהדרישות מתחלקות לשני סוגים‪:‬‬
‫‪ ‬דרישות הכרחיות – דרישות שעליהן המוצר חייב לענות‪( .‬כולן חשובות)‬
‫‪ ‬דרישות רצויות – שניתן שהמוצר יענה עליהן אך לא הכרחיות‪(.‬רצוי לדרג ע"פ רמת‬
‫חשיבות)‬
‫שלבי תהליך התיכון‪:‬‬
‫‪ )1‬גילוי הצורך‪ -‬הצורך עולה בחי היום יום של פרט וחברה האנושית כולה‬
‫‪ )2‬איסוף מידע – על מנת ללמוד היטב על הבעיה מכל היבטיה יש צורך באיסוף מידע הנחוץ‬
‫לשם כך‪.‬‬
‫‪ )3‬הצעת פתרונות – לבעיה אחת יכולים להיות פתרונות שונים‪ .‬יש לשקול כל הצעה על פי‬
‫היעילות והכדאיות שלה‪.‬‬
‫‪ )4‬בחירת פתרון‪ -‬אחרי בדיקת האפשרויות השונות ‪ ,‬בוחרים את הפתרון המתאים ביותר‪.‬‬
‫‪ )5‬פיתוח המוצר – בעקבות הפתרון שנבחר‪ ,‬קובעים את דרך הביצוע‪.‬‬
‫‪ )6‬הערכת המוצר – בסיום תהליך התיכון‪ ,‬בודקים האם המוצר המוגמר עונה על הצורך‬
‫שלשמו הוא יוצר‪.‬‬
‫מסה ונפח של גופים‬
‫נפח המקום שהחומר תופס במרחב‪ .‬לכל חומר בכל מצב צבירה יש נפח‪.‬‬
‫יחידות המידה לנפח‪ :‬מ"ל‪ ,‬סמ"ק‪ ,‬ליטר‪1( .‬ליטר = ‪ 1000‬סמ"ק‪ 1 ,‬מ"ל = ‪ 1‬סמ"ק)‬
‫ככל שגוף תופס יותר מקום ‪ -‬נפחו גדול יותר‪ ,‬וככל שגוף תופס פחות מקום ‪ -‬נפחו קטן יותר‪.‬‬
‫מדידת נפח לפי מצב צבירה‪-‬‬
‫מוצק‪ -‬כשרוצים למדוד נפח של מוצק יש להבחין בין מוצק בעל צורה הנדסית מוגדרת כמו קוביה‬
‫למוצק בעל צורה הנדסית לא מוגדרת כמו אבן או קובייה‪.‬‬
‫גוף בעל צורה הנדסית מוגדרת‬
‫גוף בעל צורה הנדסית לא מוגדרת‬
‫כלי מדידה‪ :‬סרט מידה‪ ,‬סרגל‬
‫כלי המדידה‪ :‬משורה‬
‫שיטת מדידה‪ :‬נפח= אורך ‪ X‬רוחב ‪ X‬גובה‬
‫שיטת המדידה‪ :‬להכניס את המוצק לתוך‬
‫יחידת מידה‪ :‬סמ"ק‬
‫משורה עם מים בגובה ידוע‪,‬‬
‫נפח המוצק יהיה שווה למידת עליית‬
‫גובה פני המים לאחר הכנסת המוצק‬
‫יחידות המידה‪ :‬סמ"ק (מ"ל)‬
‫מדידת נפח של נוזל‪-‬‬
‫מכשיר מדידה‪ :‬משורה‪ ,‬מזרק‪ ,‬כוס כימית‪.‬‬
‫שיטת המדידה‪ :‬הכנסת הנוזל לכלי המדידה‪ ,‬הגובה המסומן מציין את נפח הנוזל‪.‬‬
‫יחידות המידה‪ :‬מ"ל ליטר‪.‬‬
‫מדידת נפח של גז‪-‬‬
‫גז הוא חומר‪ ,‬הגז תופס מקום‪.‬‬
‫לגז יש תכונה שהוא ממלא כל כלי שמכניסים אותו אליו לכן נפח הגז הוא כנפח הכלי בו הוא‬
‫נמצא‪.‬‬
‫יחידת המידה‪ :‬סמ"ק‪ ,‬מ"ל‪ ,‬ליטר‬
‫סיכום נפח‬
‫‪ .1‬נפח החומר הוא המקום שהחומר תופס‪.‬‬
‫‪ .2‬מ"ל סמ"ק וליטר הם יחידות למדידת נפח‪.‬‬
‫‪ .3‬קובייה שאורך כל אחת מצלעותיה ‪ 1‬סמ"ק ‪ -‬נפחה ‪ 1‬סמ"ק‪.‬‬
‫‪ .4‬המשורה היא כלי למדידת נפח של נוזלים‪.‬‬
‫‪ .5‬כאשר משקיעים גוף מוצק בנוזל‪ ,‬נפח הנוזל העולה שווה לנפח הגוף שהשקענו בנוזל‪.‬‬
‫‪ .6‬גז הגז תופס מקום גם לגז יש נפח‪ .‬נפח הגז הוא כנפח הכלי שבו מצוי הגז‪.‬‬
‫‪ .7‬ניתן לאחסן כמויות שונות של גז באותו נפח של כלי‪.‬‬
‫מסה היא כמות החומר שיש בגוף‪ ,‬כל חומר בטבע הוא בעל מסה‪ .‬יחידות המידה של המסה הם‬
‫גרם‪ ,‬ק"ג‪ ,‬טון ואת המסה מודדים באמצעות מאזניים‪.‬‬
‫‪ 1‬ק"ג = ‪ 1000‬גרם‪.‬‬
‫כדי להפוך גרם לק"ג יש לבצע פעולת חילוק ב ‪.1000 -‬‬
‫כדי להפוך ק"ג לגרם יש לבצע פעולת כפל ב‪.1000 -‬‬
‫המסה נשמרת ‪ -‬היא אינה משנה גם אם צורת החומר משתנה‪.‬‬
‫סיכום מסה‪-‬‬
‫‪ .1‬כדי למדוד כמות של חומר מודדים את המסה שלו‪.‬‬
‫‪ .2‬מדידת מסה של חומר יכולה להיעשות כאשר החומר במצב מוצק‪ ,‬נוזל או גז‪.‬‬
‫‪ .3‬מודדים מסה בעזרת מאזניים‪.‬‬
‫‪ .4‬יחידות המסה הן גרם‪ ,‬קילוגרם‪ ,‬טון‪.‬‬
‫‪ .5‬גז מתפשט‪ ,‬על כן נפחו משתנה‪ .‬הגז ממלא תמיד את מלוא נפח הכלי שבו הוא נמצא‪ ,‬לכן לא‬
‫ניתן לקבוע את כמות הגז על פי נפחו בלבד‪.‬‬
‫‪ .6‬בכלי בעל אותו הנפח יכולות להימצא מסות שונות של גז‪ .‬גז ניתן לדחיסה‪.‬‬
‫‪ .7‬ניתן לקבוע כמות של חומר במצב צבירה של גז על ידי מדידת המסה שלו בעזרת‬
‫מאזניים‪.‬‬
‫תהליכי שינוי בחומר‬
‫חומר יכול לעבור שינויים‪ .‬אנו מבחינים בין שינוי כימי לבין שינוי פיזיקאלי‪.‬‬
‫שינוי פיזיקאלי של חומר הוא כל שינוי שבו שומר החומר על זהותו ‪ -‬כלומר‪ ,‬שינוי בתכונות‬
‫המבנה הכימי‪.‬‬
‫פיזיקליות ללא שינוי‬
‫מצב צבירה‪.‬‬
‫לדוגמה‪ :‬קריעת נייר‪ ,‬שינוי‬
‫תהליך כימי – שינוי בחומר‪ ,‬שבמהלכו נוצר חומר חדש או כמה חומרים חדשים בעלי תכונות‬
‫חדשות לדוגמה‪ :‬שריפה‪ ,‬בישול‪ ,‬תגובה כימית בין שני חומרים ליצירת תרכובת‪.‬‬
‫מבנה החומר‪ :‬מודל החלקיקים‬
‫תורת החלקיקים של מבנה החומר אומרת כי‪:‬‬
‫א‪ .‬כל חומר בנוי מחלקיקים זעירים‪.‬‬
‫ב‪ .‬חלקיקי החומר נעים מעצמם כל הזמן‪.‬‬
‫ג‪ .‬בין החלקיקים יש רווחים שבהם אין שום חומר (ריק)‪.‬‬
‫חלקיקי הגז‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫‪.7‬‬
‫כאשר החומר במצב גז הרווחים בין החלקיקים גדולים‪ .‬אין להם מבנה מסודר‪.‬‬
‫חלקיקי הגז נעים מעצמם‪ ,‬תמיד ובכל הכיוונים‪ ,‬בקווים ישרים‪.‬‬
‫הם מתנגשים בינם לבין עצמם ובדפנות הכלי‪.‬‬
‫עליית הטמפרטורה של הגז פירושה עליית מהירות תנועתם של החלקיקים‪ .‬כמו כן לחץ הגז‬
‫גדל‪.‬‬
‫כאשר החלקיקים נעים מהר יותר‪ ,‬גדל מספר ההתנגשויות והן חזקות יותר‪.‬‬
‫אם נגדיל את כמות הגז בכלי‪ ,‬יגדל מספר החלקיקים‪ ,‬החלקיקים יהיו צפופים יותר ויגדל‬
‫מספר ההתנגשויות ביניהם ובדפנות הכלי‪.‬‬
‫אם נקטין את נפח הכלי‪ ,‬החלקיקים יצטופפו יותר ויגדל מספר התנגשויות שלהם בדפנות‬
‫הכלי‪.‬‬
‫בגז‪ ,‬אותו מספר חלקיקים יכול לתפוס נפחים שונים‪.‬‬
‫‪ .8‬חלקיקי הגז תמיד תופסים את כל נפח הכלי העומד לרשותם‪.‬‬
‫‪ .9‬פעפוע של הגזים ‪ -‬חלקיקי הגזים השונים‪ ,‬נעים מעצמם בתנועה מתמדת והם מתערבבים‬
‫ביניהם‪ .‬מכיוון שבין חלקיקי הגזים השונים יש מרחקים גדולים הם מתערבבים מהר יותר‪.‬‬
‫חלקיקי הנוזל‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫בנוזל‪ ,‬החלקיקים צפופים‪ ,‬אין להם מבנה מסודר‪.‬‬
‫בין חלקיקי הנוזל קיימת משיכה‪ ,‬לכן חלקיקי הנוזל אינם מתרחקים זה מזה‪.‬‬
‫תנועת חלקיקי הנוזל מוגבלת‪ .‬הם מחליפים מקום עם חלקיקים שכנים‪.‬‬
‫חלקיקי הנוזל אינם תופסים את כל נפח הכלי העומד לרשותם‪.‬‬
‫בד"כ‪ ,‬נפח נוזל אינו ניתן לשינוי ע"י דחיסה‪ ,‬כיוון שהחלקיקים קרובים זה לזה‪.‬‬
‫פעפוע ‪ -‬חלקיקי הנוזל נעים מעצמם כל הזמן‪ ,‬וכלן הם מפעפעים זה לתוך זה (תהליך זה‪,‬‬
‫איטי בהרבה ביחד לפעפוע של הגז)‪.‬‬
‫חלקיקי המוצק‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫במוצק‪ ,‬החלקיקים צפופים מאוד‪.‬‬
‫החלקיקים מסודרים במבנה מסודר וקבוע‪.‬‬
‫חלקיקי המוצק מתנודדים‪ ,‬אך אינם נעים ואינם משנים את מקומם‪ .‬לכן תנועת חלקיקי‬
‫המוצק נקראת תנודה‪.‬‬
‫בין חלקיקי המוצק קיימת משיכה חזקה‪ ,‬החלקיקים אינם יכולים לעזוב את מקומם‪.‬‬
‫נפח מוצק אינו ניתן לשינוי ע"י דחיסה‪ ,‬כיוון שהחלקיקים צמודים זה לזה‪.‬‬
‫פעפוע ‪ -‬לחלקיקי המוצק יש תנועה מוגבלת מאוד‪ .‬החלקיקים צמודים מאוד זה לזה‪ ,‬לכן‬
‫אפשרי פעפוע במידה מזערית‪.‬‬
‫תופעת הדחיסה‬
‫גז ‪ -‬חומר במצב צבירה גז‪ ,‬ניתן לדחיסה בקלות (נפחו קטן)‪.‬‬
‫נוזל ‪ -‬חומר במצב צבירה נוזל‪ ,‬נדחס מעט מאוד (נפחו קטן במעט)‪ .‬כמעט ולא ניתן להבחין‬
‫בזה‪.‬‬
‫מוצק ‪ -‬חומר במצב צבירה מוצק‪ ,‬כמעט ולא ניתן להבחין בזה‪ .‬כמעט ואינו ניתן לדחיסה‬
‫ונפחו אינו משתנה‪.‬‬
‫טבלה לסיכום מודל החלקיקים‪:‬‬
‫המודל החלקיקי של החומר – תיאור מצבי הצבירה השונים‬
‫מוצק גבישי‬
‫גז‬
‫נוזל‬
‫מודל מוחשי‬
‫סידור‬
‫החלקיקים‬
‫וכוחות המשיכה‬
‫ביניהם‬
‫תנועת‬
‫החלקיקים‬
‫חלקיקי המוצק מאורגנים‬
‫במבנה מסודר וסימטרי‪,‬‬
‫הם קרובים זה לזה‪,‬‬
‫כוחות המשיכה בין‬
‫החלקיקים חזקים‪.‬‬
‫חלקיקי הנוזל אינם‬
‫מאורגנים במבנה מסודר‬
‫אך הם קרובים זה לזה‪.‬‬
‫כוחות המשיכה פחות‬
‫חזקים מאשר במוצק‪.‬‬
‫חלקיקי הגז מרוחקים‬
‫זה מזה ונמצאים באי‬
‫סדר‪ .‬כוחות המשיכה‬
‫בין החלקיקים חלשים‬
‫מאוד‪.‬‬
‫תנועה תנודתית בלבד‪,‬‬
‫החלקיקים נדים במקומם‬
‫ולא משנים את מיקומם‬
‫בצבר‪.‬‬
‫תנועה תנודתית‬
‫וסיבובית‪ ,‬החלקיקים‬
‫משנים את מיקומם בצבר‬
‫ומתנגשים זה בזה‪.‬‬
‫תנועה תנודתית‪,‬‬
‫סיבובית ותנועת מעתק‬
‫(בקו ישר)‪ ,‬החלקיקים‬
‫משנים את מיקומם‬
‫ומתנגשים זה‬
‫בזה‪.‬‬
‫חשוב לזכור!!!‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫חלקיקים של אותו חומר‪ ,‬זהים זה לזה בגודל ובמסה‪.‬‬
‫חלקיקים של חומרים שונים‪ ,‬אינם זהים זה לזה ושונים בגודל ובמסה‪.‬‬
‫מסה = כמות החומר = סכום המסות של כל החלקיקים בחומר‪.‬‬
‫נפח = המקום שתופסים החלקיקים במרחב העומד לרשותם והרווח שביניהם‪.‬‬
‫מהירות החלקיקים תלויה בשני גורמים‪ :‬בטמפרטורה ובסוג החלקיק‪.‬‬
‫פעפוע (דיפוזיה) הוא פיזור חלקיקי החומר‪.‬‬
‫כאשר חומרים שונים מפעפעים זה לתוך זה הם מתערבבים‪.‬‬
‫הפעפוע מתרחש בגלל שלחלקיקי החומר יש תנועה עצמית ואקראית (בלתי מכוונת)‪.‬‬
‫כאשר מצב הצבירה של החומר משתנה ‪ -‬החלקיקים עצמם אינם משתנים‪.‬‬
‫מודל החלקיקים כמסביר תופעות ושינויים פיזיקליים‬
‫באמצעות המודל החלקיקי של החומר ניתן להסביר תופעות רבות הקיימות בכל מצבי הצבירה‬
‫כגון‪ :‬התפשטות של גז והתפשטות מוגבלת מאד של נוזל או מוצק‪ ,‬דחיסה של גז וקושי בדחיסה של‬
‫נוזל ומוצק‪ ,‬פעפוע של גז בנוזל‪ ,‬של נוזל בנוזל ושל מוצק בנוזל המתרחש בעקבות התמוססות‪ ,‬וכן‬
‫של גז בגז‪.‬‬
‫פעפוע (דיפוזיה)‬
‫פעפוע הוא תהליך פיזיקלי‪ ,‬שבמהלכו‪ ,‬כתוצאה מתנועתם המתמדת והאקראית של חלקיקי‬
‫החומר‪ ,‬אנו יכולים להבחין בכך שבתחילת התהליך החלקיקים נמצאים בריכוז גבוה יחסית‬
‫(מפוזרים בנפח קטן יותר)‪ ,‬ובהמשך התהליך אנו מבחינים בכך שפיזורם של החלקיקים אחיד בכל‬
‫הנפח הנתון (בחומר אחר או בריק)‪.‬‬
‫פעפוע של חומר יתרחש מהר יותר בטמפרטורה גבוהה יותר כיוון שהמהירות הממוצעת של‬
‫החלקיקים גבוהה יותר; פעפוע של גז בריק יתרחש מהר יותר מאשר בכלי שבו יש גז כיוון שללא‬
‫התנגשויות עם חלקיקי גז אחרים התנועה לא מעוכבת‪ .‬פעפוע של נוזל בנוזל או של חלקיקי‬
‫המוצק בנוזל יתרחש באופן משמעותי רק כאשר החומרים מסיסים זה בזה‪.‬‬
‫ההסבר וההשוואה בין פעפוע של גז בגז לעומת פעפוע של גז בריק‪ ,‬מתבסס על מרכיבי המודל‬
‫החלקיקי של הגז‪:‬‬
‫(‪ ) 1‬חלקיקי הגז נמצאים בתנועת מתמדת ואקראית‪ .‬במצב הגזי יש לחלקיקים גם תנועת מעתק‬
‫ולכן הם מתפזרים באופן אחיד בכל נפח הכלי שבו הם מצויים;‬
‫(‪ )2‬חלקיקי הגז רחוקים זה מזה;‬
‫(‪ )3‬חלקיקי הגז מתנגשים זה בזה כל הזמן‪.‬‬
‫על בסיס המרכיבים הללו‪ ,‬ניתן לטעון כי כאשר מוכנס גז ‪ A‬לכלי שבו מצוי גז ‪ ,B‬החלקיקים של גז‬
‫‪ A‬ינועו בכלי‪ ,‬תוך התנגשויות עם החלקיקים של גז ‪ B‬הנמצא כבר בכלי‪ .‬התנגשויות אלו יעכבו‬
‫במידה מסוימת את תנועת חלקיקי גז ‪ A‬בחלל הכלי עד לפיזורם האחיד בנפח הנתון‪ .‬לעומת זאת‪,‬‬
‫כאשר יוכנס גז ‪ A‬לתוך כלי ריק (בעל אותו נפח ובאותם תנאים וכמויות)‪ ,‬החלקיקים של הגז‬
‫שהוכנס לכלי יתפזרו באופן אחיד בכל נפח הכלי ללא הפרעה‪ ,‬כך שהפיזור האחיד בכל נפח הכלי‬
‫יהיה מהיר יותר‪.‬‬
‫לחץ הגז בשינויי טמפרטורה‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫חימום כמות גז מסוימת‪ ,‬הנמצאת בכלי סגור בעל נפח קבוע‪ ,‬גורם לעליה במהירות הממוצעת‬
‫של החלקיקים‪ ,‬המתבטאת בעליה בטמפרטורה‪ .‬עליה במהירות הממוצעת של החלקיקים‪,‬‬
‫משמעותה עליה בעצמת ההתנגשויות בדפנות הכלי וכתוצאה מכך‪ -‬עליה בלחץ הגז השורר‬
‫בכלי‪.‬‬
‫קירור כמות גז מסוימת‪ ,‬הנמצאת בכלי סגור בעל נפח קבוע‪ ,‬גורם לירידה במהירות הממוצעת‬
‫של החלקיקים‪ ,‬המתבטאת בירידה בטמפרטורה‪ .‬ירידה במהירות הממוצעת של החלקיקים‪,‬‬
‫משמעותה ירידה בעצמת ההתנגשויות בדפנות הכלי וכתוצאה מכך‪ -‬ירידה בלחץ הגז השורר‬
‫בכלי‪.‬‬
‫תמיסה‪ ,‬מומס וממס‬
‫תמיסה היא תערובת של שני חומרים לפחות‪ ,‬כאשר אחד מהם משמש כממס והאחרים מומסים‬
‫בו‪ .‬החלקיקים של החומרים המומסים‪ ,‬היכולים להיות בכל מצבי הצבירה‪ ,‬מוקפים בחלקיקים של‬
‫הממס שאף הוא יכול להיות בכל מצב צבירה‪ .‬על פי רוב הממס קובע את מצב הצבירה של התמיסה‬
‫(מוצקה‪ ,‬נוזלית או גזית)‪ .‬הממס מוגדר בדרך כלל כחומר שכמותו בתמיסה היא הגדולה ביותר‪,‬‬
‫בעוד שכל שאר החומרים נחשבים מומסים‪ .‬לדוגמא‪ :‬סוכר המומס במים הינו דוגמא לתמיסה‬
‫נוזלית‪ ,‬אוויר הוא דוגמא לתמיסה גזית שבה חמצן וגזים נוספים מומסים בחנקן; והנחושת מומסת‬
‫בזהב‪ ,‬בתמיסה מוצקה‪ ,‬למשל‪ ,‬בתכשיטי "זהב" מסחריים שמכינים על ידי היתוך המוצקים‪,‬‬
‫ערבובם והקפאתם‪.‬‬
‫חימום וקירור‬
‫הטמפרטורה של החומר‪ ,‬הנמדדת במד‪-‬הטמפרטורה‪ ,‬היא הביטוי החיצוני למהירות הממוצעת של‬
‫החלקיקים‪ ,‬בחומר מסוים‪ .‬הטמפרטורה נמדדת במעלות‪ ,‬בעזרת התרמומטר (מד‪-‬טמפרטורה)‪,‬‬
‫המנצל את תכונת ההתפשטות של חומרים (בדרך כלל נוזלים) בחימום‪ ,‬וקביעת סולם מספרי‬
‫בהתאם‪ .‬לכל טווח טמפרטורה מתאימים מד‪-‬טמפרטורה מסוג מסוים (עם נוזלים כמו כספית‪ ,‬כהל‬
‫ועוד)‪ .‬במצב הגזי‪ ,‬המהירות הממוצעת של החלקיקים בכלי סגור‪ ,‬משפיעה גם על עוצמת‬
‫ההתנגשויות של החלקיקים בדפנות הכלי‪ ,‬ולכן משפיעה על הלחץ של הגז‪.‬‬
‫כאשר מחממים או מקררים חומר במצב צבירה נתון‪ ,‬חל שינוי במהירות הממוצעת של החלקיקים‬
‫מהם החומר בנוי‪ ,‬ולכן משתנה הטמפרטורה של החומר‪:‬‬
‫כאשר מחממים חומר מסוים‪ ,‬המהירות הממוצעת של החלקיקים גדלה ולכן הטמפרטורה עולה‪.‬‬
‫כאשר מקררים חומר מסוים‪ ,‬המהירות הממוצעת של החלקיקים קטנה ולכן‬
‫הטמפרטורה יורדת‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫בחימום מוצק – התנועה התנודתית של החלקיקים גוברת – המהירות הממוצעת של‬
‫החלקיקים גדלה – והדבר בא לידי ביטוי בעליה של טמפרטורת המוצק‪ .‬תופעה לדוגמא‪ :‬שינויי‬
‫נפח (התכווצות והתפשטות) של מתכות כתוצאה מקירור או חימום בהתאמה‪.‬‬
‫בחימום נוזל ‪ -‬התנועה התנודתית והתנועה הסיבובית גוברות – המהירות הממוצעת של‬
‫החלקיקים גדלה והדבר בא לידי ביטוי בעליה של טמפרטורת הנוזל‪ .‬תופעות לדוגמא‪ :‬בחימום‬
‫הכספית הנוזלית הנמצאת במד טמפרטורה גוברת המהירות הממוצעת של חלקיקי הכספית‪,‬‬
‫דבר הגורם לעליה בנפח של הכספית הנמצאת בצינורית של מד הטמפרטורה – ולכן לעלית‬
‫הכספית בצינורית (ולהיפך בקירור)‪.‬‬
‫בחימום גז – התנועה התנודתית‪ ,‬התנועה הסיבובית ותנועת המעתק גוברות – המהירות‬
‫הממוצעת של החלקיקים גדלה – והדבר בא לידי ביטוי בעליה בטמפרטורת הגז; בכלי סגור‬
‫בעל נפח קבוע‪ ,‬החימום יעלה גם את לחץ הגז עקב התנגשויות חזקות יותר‪ .‬תופעה לדוגמא‪:‬‬
‫הכנסת בלון יום הולדת המלא באוויר לאמבט מים בטמפרטורה של ‪ 600‬צלזיוס‪ ,‬תגרום להגדלת‬
‫המהירות הממוצעת של חלקיקי האוויר‪ ,‬הלחץ יגדל‪ ,‬ולכן נפח הבלון יגדל‪.‬‬
‫חומרים טהורים מאופיינים בטמפרטורות היתוך ורתיחה ספציפיות (בלחץ מסוים)‪.‬‬
‫טמפרטורת ההיתוך של חומר (שהיא גם טמפרטורת ההתמצקות) היא הטמפרטורה‬
‫שבה עובר החומר ממצב צבירה מוצק למצב צבירה נוזל או להיפך‪ .‬טמפרטורת‬
‫הרתיחה של חומר (שהיא גם טמפרטורת ההתעבות) היא הטמפרטורה שבה עובר‬
‫החומר ממצב צבירה נוזל למצב צבירה גז או להיפך‪.‬‬
‫כאשר מחממים חומר עד לטמפרטורת ההיתוך שלו וממשיכים לחממו‪ ,‬החומר עובר‬
‫תהליך היתוך‪ ,‬וברגע מסוים‪ ,‬יהיה החומר מצוי בשני מצבי הצבירה – המוצק והנוזל‪.‬‬
‫בשלב זה‪:‬‬
‫ חימום נוסף יגרום להתרחשות תהליך ההיתוך עד שכל החומר הופך ממוצק לנוזל‪.‬‬‫ קירור החומר יגרום להתרחשות תהליך התמצקות עד שכל החומר הופך מנוזל למוצק‪.‬‬‫במהלך המעבר של החומר ממצב צבירה מוצק לנוזל או מנוזל למוצק‪ -‬אין שינוי‬
‫בטמפרטורת החומר‪ .‬החום המושקע בשלב זה נקרא לעיתים "חום כמוס" כיוון שאינו‬
‫גורם לעליה בטמפרטורה אלא לשינוי במצב צבירה בלבד‪ .‬הדבר נכון גם עבור תהליך‬
‫הרתיחה (או ההתעבות)‪.‬‬
‫מבנה החומר‪ :‬סוגי חלקיקים‬
‫כל החומרים בעולם בנויים מאטומים‪ ,‬מולקולות או יונים (הבנויים אף הם‬
‫מאטומים)‪.‬‬
‫אטום הוא חלקיק קטן מאוד‪ ,‬בסדר גודל של עשרות עד מאות פיקו מטר (מיליונית‬
‫של מיליונית המטר) המהווה את אבן הבניין של כל החומרים; כיום מוכרים כ‪118-‬‬
‫סוגי אטומים בלבד‪.‬‬
‫על אף שמוכרים כ‪ 118 -‬סוגי אטומים בלבד‪ .‬צירופים שונים של אטומים ומבנים‬
‫שונים שבהם ערוכים האטומים‪ ,‬מאפשרים את קיומם ואת יצירתם של מספר עצום‬
‫של חומרים שונים‪.‬‬
‫מולקולה בודדת היא מספר מוגדר של אטומים (שניים לפחות) הקשורים ביניהם‬
‫בקשר כימי במבנה מוגדר‪.‬‬
‫כל מולקולה מוגדרת על ידי סוג האטומים שממנה היא בנויה‪ ,‬מספר האטומים מכל‬
‫סוג‪ ,‬ועל ידי המבנה הגיאומטרי שלה‪ .‬ישנם חומרים הבנויים ממולקולות וישנם‬
‫חומרים בעלי מבנים אחרים‪ ,‬כמו מבני ענק (מבנים לא מולקולרי‪ ,‬לדג'‪ :‬מלח בישול)‪.‬‬
‫כל החומרים בטבע מתחלקים לחומרים טהורים וחומרים לא טהורים‪:‬‬
‫חומר טהור יכול להיות יסוד‪ ,‬כלומר חומר הבנוי מאטומים מסוג אחד‪ ,‬או תרכובת‬
‫הבנויה משני סוגי אטומים לפחות ‪.‬‬
‫חומר טהור (יסוד או תרכובת) הוא חומר שההרכב שלו קבוע ואשר תכונותיו קבועות‪.‬‬
‫יסוד‪ -‬חומר שלא ניתן לפרוק או התרכבות‪ ,‬מתואר בסימן כימי לדוגמה‪ :‬נתרן ‪Na‬‬
‫‪ ,‬חמצן ‪O2‬‬
‫תרכובת‪ -‬תרכובת היא חומר טהור המורכב משני יסודות לפחות‪ .‬לכל תרכובת‬
‫מתאימה נוסחה כימית קבועה המייצגת את סוג האטומים שמהם היא מורכבת ואת‬
‫היחס המספרי ביניהם‪ .‬לדוגמה‪ :‬מים (‪ ,)H2O‬בנויים ממולקולות שכל אחת מהן‬
‫מורכבת מאטום אחד של היסוד חמצן הקשור בקשר כימי לשני אטומים של היסוד‬
‫מימן‪.‬‬
‫ניתן ליצור תרכובת ישירות מהיסודות המרכיבים אותה או על ידי תגובות אחרות‬
‫(למשל‪ ,‬בתגובה בין שתי תרכובות אחרות)‪ .‬ניתן לפרק תרכובת לתרכובות פשוטות‬
‫יותר ואף ליסודות שמהם היא מורכבת‪.‬‬
‫כיצד ניתן לדעת האם חומר הוא יסוד או תרכובת?‬
‫התשובה לכך היא בשתי רמות‪:‬‬
‫‪ .1‬בדיקה ניסויית ‪ -‬האם ניתן לפרקו‪ .‬היסודות בנויים מסוג אחד של אטומים ואילו התרכובת‬
‫בנויה משני סוגי אטומים לפחות‪ ,‬לכן ניתן לפרקה ולקבל מהפירוק את היסודות המרכיבים‬
‫אותה‪ .‬לעומת זאת‪ ,‬לא ניתן‪ ,‬באמצעות תגובה כימית‪ ,‬לפרק יסוד ליסודות אחרים‪.‬‬
‫‪ .2‬בדיקה תיאורטית ‪ -‬התייחסות לנוסחה הכימית של החומר‪ .‬חומר שבנוסחתו מיוצגים שני‬
‫יסודות לפחות הוא לא יסוד‪ ,‬אלא חומר שניתן לפרקו לחומרים פשוטים יותר‪.‬‬
‫חומר לא טהור הינו תערובת‪.‬‬
‫יסודות ומבנה האטום‬
‫האטום מורכב מחלקיקים שונים‪ .‬העיקריים שבהם נקראים‪ :‬פרוטונים‪ ,‬נויטרונים ואלקטרונים‪.‬‬
‫הפרוטונים וניטרונים נמצאים במרכז האטום‪ .‬והם מהווים את גרעין האטום‪( .‬הגרעין תופס נפח‬
‫זעיר ביותר בתוך האטום)‪.‬‬
‫בנוסף לגרעין יש באטום אלקטרונים הנמצאים בתנועה מתמדת מסביב לגרעין האטום ‪.‬‬
‫לפרוטונים יש מטען חשמלי חיובי שנהוג לסמן בסימן ‪.+‬‬
‫(חשוב‪ -‬הפרוטונים לעולם קבועים במקומם בגרעין האטום – לא עוזבים אותו)‬
‫הניטרונים חסרי מטען חשמלי‪ ,‬כלומר הם נייטרליים ‪0‬‬
‫האלקטרונים טעונים במטען שלילי שנהוג לסמן בסימן ‪. -‬‬
‫בין מטענים זהים קיימים כוחות דחייה חשמליים ואילו בין מטענים מנוגדים קיימים כוחות‬
‫משיכה חשמליים (בין הגרעין החיובי לבין האלקטרונים השליליים קיימת משיכה חשמלית‪).‬‬
‫לכל יסוד יש אטומים המכילים פרוטונים אלקטרונים ‪ ,‬וניטרונים (למימן אין ניטרונים ) ‪.‬‬
‫מספר אטומי‬
‫מספר הפרוטונים בגרעין האטום הוא שקובע את סוג האטום (היסוד)‪ .‬מספר זה‬
‫מכונה‪ :‬מספר אטומי‪ .‬לדוגמא‪ :‬המספר האטומי של היסוד מימן (‪ )H‬הוא ‪ ,1‬כיוון‬
‫שגרעין אטום המימן בנוי מפרוטון אחד בלבד; המספר האטומי של היסוד ברזל (‪)Fe‬‬
‫הוא ‪ 26‬כיוון שגרעין אטום הברזל בנוי מ‪ 26 -‬פרוטונים ומספרו האטומי של היסוד‬
‫אורניום (‪ )U‬הוא ‪.92‬‬
‫יסוד אחד שונה מיסוד אחר בכך שהאטום שלו מכיל מס' שונה של פרוטונים (ומכאן שיש לו מספר‬
‫אטומי שונה)‪.‬‬
‫אטום ניטראלי‪ -‬באטום ניטראלי מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים‪.‬‬
‫אטומים טעונים ‪ -‬יונים‬
‫אטום שעקב תגובה כימית נוסף לו אלקטרון (או אלקטרונים) יהיה טעון במטען חשמלי‬
‫שלילי (יותר אלקטרונים מפרוטונים) והוא יכונה יון שלילי‪.‬‬
‫כאשר מאבד האטום אלקטרון או אלקטרונים‪ ,‬הוא יהיה טעון במטען חשמלי חיובי‬
‫(פחות אלקטרונים מפרוטונים) והוא יכונה יון חיובי‪.‬‬
‫טבלת היסודות‬
‫דימיטרי מנדלייב המציא את טבלת היסודות במאה ה‪ ,18-‬הוא סידר את היסודות לפי‬
‫מספר סידורי ותכונות משותפות‪ .‬הוא לא גילה את כל היסודות אך הוא השאיר מקום‬
‫ריק ליסודות שיתגלו בהמשך בתוספות התכונות שלהם‪.‬‬
‫סימול כימי של יסודות‪:‬‬
‫לכל יסוד כימי סימול המייצג אותו‪ ,‬כך שהטבלה המחזורית מציגה את כל סימולי‬
‫היסודות‪ .‬הסימול הוא האות הראשונה או ‪ 2‬האותיות הראשונות של שמו הלועזי של‬
‫היסוד‪ .‬לדוגמא‪ :‬היסוד מימן מיוצג על ידי האות ‪ ,H‬הכספית מיוצגת על ידי שתי‬
‫אותיות ‪ ,Hg -‬הסידן ‪ Ca -‬והברום – ‪.Br‬‬
‫חשוב‪ -‬בסימול כימי של כל יסוד יש אות גדולה אחת בלבד (והיא תמיד ראשונה)‪.‬‬
‫מבנה הטבלה המחזורית‬
‫היסודות מופיעים בטבלה המחזורית בסדר עוקב על פי המספר האטומי‪ ,‬בשורות‬
‫עוקבות‪.‬‬
‫באופן גס‪ ,‬ניתן לחלק את היסודות השונים בטבלה המחזורית למתכות ולאל‪-‬מתכות‪.‬‬
‫השוואה בין יסודות מתכות לאלמתכות‬
‫מתכות‬
‫אלמתכות‬
‫מוצקות בטמפרטורת החדר (פרט‬
‫לכספית)‬
‫מופיעות באחד משלושת מצבי צבירה‬
‫בטמפרטורת החדר‬
‫מוליכות חשמל טוב‬
‫מבודדות (חוץ מגרפיט(‬
‫מוליכות חום במידה רבה‬
‫מוליכות חום גרוע (פרט ליהלום(‬
‫ניתנות לריקוע‬
‫שבירות ופריכות‬
‫מבריקות‬
‫בעלות צבעים מגוונים‪ ,‬חסרות ברק‬
‫נמצאות בצד שמאל ובמרכז טבלת‬
‫היסודות‬
‫נמצאות בצד ימין בטבלת היסודות (‪+‬מימן)‬
‫בנוסף‪ ,‬ניתן להתייחס בטבלה המחזורית ל"משפחות" חומרים‪ ,‬כלומר‪ ,‬לקבוצות של‬
‫יסודות שנמצאות בטורים שבטבלה‪ ,‬ושמשותפים להם מספר מאפיינים ותכונות‬
‫משותפות‬
‫להלן ‪" 3‬משפחות" שבהם נתמקד‪:‬‬
‫בטור מספר ‪ 1‬מקובצים כל היסודות המהווים את משפחת המתכות האלקליות (המימן‬
‫מופיע לעיתים בטור זה אך אינו שייך לקבוצה זו)‪ .‬יסודות אלו מאופיינים ב"פעילות‬
‫כימית" ניכרת‪ ,‬למשל‪ ,‬בתגובה מהירה עם מים וכן נטייתם להתרכב עם יסודות אל‬
‫מתכתיים‪.‬‬
‫בטור מספר ‪ 7‬מקובצים כל היסודות המהווים את משפחת ההלוגנים‪ .‬יסודות אלו‬
‫נוטים להתרכב עם מתכות ליצירת תרכובות יוניות‪.‬‬
‫בטור מספר ‪ 8‬מקובצים כל היסודות המהווים את משפחת ה"גזים האצילים"‪ .‬יסודות‬
‫אלו הם גזים בטמפרטורת החדר והם לא נוטים להתרכב בקלות עם חומרים אחרים‬
‫ומכאן מקור שמם ("אצילים")‪.‬‬
‫הערה‪ :‬כאשר מחפשים תחליף ליסוד מסוים כדאי לגשת לטור שבו הוא‬
‫‪‬‬
‫נמצא בטבלה המחזורית‪.‬‬
‫תרכובות‬
‫תרכובת היא חומר טהור המורכב משני יסודות לפחות‪.‬‬
‫לכל תרכובת מתאימה נוסחה כימית קבועה המייצגת את סוג האטומים שמהם היא מורכבת ואת‬
‫היחס המספרי ביניהם‪.‬‬
‫לדוגמה‪:‬‬
‫‪ -CH3Cl‬מולקולה אחת המורכבת מאטום אחד של פחמן‪ ,‬שלושה אטומי מימן ואטום‬
‫אחד של כלור‪ ,‬שביניהם קיים קשר כימי‪.‬‬
‫‪ -3CH3Cl‬הוספת המספר שלוש לפני המולקולה מציין כי ישנן ‪ 3‬מולקולות אשר כל אחת‬
‫מורכבת מ‪ :‬מאטום אחד של פחמן‪ ,‬שלושה אטומי מימן ואטום אחד של כלור‬
‫ישנן תרכובות בעלות מבנה מולקולרי וישנן תרכובות בעלות מבנה לא מולקולארי (מבנה ענק סריגי‬
‫שאינו בנוי ממולקולות)‬
‫תרכובת יונית‪ -‬תרכובת הנוצרת כתוצאה ממשיכה חשמלית בין יון חיובי (של מתכת ) ליון שלילי‬
‫(של אל מתכת)‪ ,‬הקשר הכימי מכונה קשר יוני‪ .‬בין מטענים חשמליים שונים יש משיכה חשמלית‪,‬‬
‫ולכן אטומי הכלור לדוגמה נמשכים אל אטומי הנתרן בתרכובת היונית נתרן כלורי‪ .‬המשיכה בין‬
‫היונים השונים בעצם יוצרת את התרכובת נתרן כלורי (מלח בישול) ‪.NaCl‬‬
‫בתרכובת היונית (מתכת עם אל‪-‬מתכת) המתכות תמיד נותנות אלקטרונים ואילו האל‪-‬מתכות‬
‫תמיד מקבלות אלקטרונים‪ .‬מתכות יוצרות יונים חיוביים‪ ,‬אל מתכות יוצרות יונים שליליים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫תמיסה מימית של התרכובת היונית‬
‫בעת המסה במים של התרכובת היונית מתרחקים היונים אלה מאלה‪ ,‬והם מוקפים‬
‫במולקולות מים‪.‬‬
‫אלקטרוליזה‪:‬‬
‫אלקטרוליזה זהו תהליך פירוק כימי המתרחש על‪-‬ידי העברת זרם חשמלי‪.‬‬
‫בתמיסה מימית של תרכובת יונית‪ ,‬מתרחשת אלקטרוליזה ( פירוק כימי בעזרת חשמל) כתוצאה‬
‫מהעברת זרם חשמלי‪.‬‬
‫אלקטרוליזה יכולה להתרחש רק כשיש יונים ניידים‪ ,‬לכן אלקטרוליזה יכולה להתרחש רק‬
‫בתמיסות מימיות של חומרים המכילים יונים (תמיסת אלקטרוליט)‪.‬‬
‫באלקטרוליזה משתמשים במקור מתח חשמלי‪ ,‬למשל בסוללה חשמלית שאליה מחוברות זוג‬
‫אלקטרודות‪.‬‬
‫הסוללה גורמת לזרימה של אלקטרונים מן האלקטרודה החיובית אל האלקטרודה השלילית ‪.‬‬
‫על גבי האלקטרודה החיובית נוצר מחסור באלקטרונים יחסית למספר הפרוטונים‪ ,‬על גבי‬
‫האלקטרודה השלילית נוצר עודף אלקטרונים יחסית למספר הפרוטונים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫בעת מעבר זרם חשמלי נעים היונים לכיוון האלקטרודה שמטענה מנוגד לשלהם‪.‬‬
‫יוני המתכת הטעונים במטען חיובי נעים לכיוון האלקטרודה השלילית‪ ,‬ויוני האל‪-‬מתכת‬
‫הטעונים במטען שלילי נעים לכיוון האלקטרודה החיובית‪.‬‬
‫ליד האלקטרודה השלילית מאבדים יוני המתכת את המטען החיובי והופכים לאטומים‬
‫נטראלים‪ ,‬המצפים את האלקטרודה בשכבת מתכת‪.‬‬
‫ליד האלקטרודה החיובית מאבדים יוני האל‪-‬מתכת את המטען השלילי שלהם והופכים‬
‫לאטומים נטראלים‪.‬‬
‫שינויים בחומר‬
‫תגובה כימית (ריאקציה כימית) היא תהליך שבו נוצרות ו‪/‬או מתפרקות תרכובות‪.‬‬
‫לדוגמא‪ ,‬יסודות מתכתיים עשויים להגיב עם יסודות אל‪-‬מתכתיים לקבלת תרכובת יונית‪ ,‬תרכובת‬
‫עשויה להגיב עם יסוד כלשהו או עם תרכובת אחרת לקבלת חומרים אחרים‪ .‬תרכובת עשויה‬
‫להתפרק לתרכובות פשוטות יותר או ליסודות‪.‬‬
‫תגובה כימית‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫חומרי המוצא= מגיבים‬
‫החומרים הנוצרים= תוצרים‬
‫תגובה כימית רושמים באופן הבא‪:‬‬
‫תוצרים <‪-----‬מגיבים‬
‫• לכל מרכיבי התגובה‪ ,‬יצוין מצב הצבירה בסוגרים קטנים‪ :‬גז‪ ,)g( -‬נוזל‪ ,)l( -‬מוצק‪ )s( -‬מימין‬
‫לכל מרכיב‪.‬‬
‫• בתגובות מתפרקים קשרים כימיים ונוצרים קשרים כימיים חדשים‪.‬‬
‫• בתגובות כימיות נוצרים חומרים חדשים (תוצרים) בעלי תכונות שונות מתכונות המגיבים‪.‬‬
‫להלן דוגמאות לסוגי תגובות כימיות מייצגות ולאופן שבו מנסחים אותן (האותיות (‪)A-D‬‬
‫שרירותיות וכך גם סימולי הנוסחאות)‪ .‬תגובה כימית ניתן לייצג באמצעות ניסוח הכולל את‬
‫הנוסחאות המתאימות‪.‬‬
‫דוגמאות לתגובות התרכבות‪:‬‬
‫‪ .1‬תגובה של שני יסודות אל‪-‬מתכתיים לקבלת תרכובת‬
‫ניסוח תגובת התרכבות של הגז מימן והגז כלור (יסודות מולקולריים) לקבלת החומצה‬
‫מימן כלורי (תרכובת מולקולרית)‬
‫‪‬‬
‫)‪H2(g) + Cl2(g‬‬
‫)‪2HCl(g‬‬
‫‪ .2‬תגובה של מתכת עם חמצן לקבלת תחמוצת‪ .‬תגובה זו מכונה גם תגובת‬
‫בעירה‪/‬שריפה‪.‬‬
‫ניסוח תגובת בעירה (שריפה) של מגנזיום – כלומר‪ ,‬התרכבות של היסוד המתכתי מגנזיום‬
‫עם היסוד המולקולרי חמצן ליצירת התרכובת היונית מגנזיום חמצני‪.‬‬
‫‪‬‬
‫)‪2Mg(s) + O2(g‬‬
‫)‪2MgO(s‬‬
‫דוגמא לתגובת פירוק‪:‬‬
‫‪‬‬
‫אלקטרוליזה של התרכובת היונית נחושת כלורית ליסודותיה‪ -‬היסוד המתכתי נחושת‬
‫והיסוד כלור‬
‫)‪CuCl2(S‬‬
‫)‪Cu(s) + Cl2(g‬‬
‫‪‬‬
‫חוק שימור המסה‬
‫בכל תגובה כימית חומר אינו הולך לאיבוד ואינו נוצר מאין‪(.‬מסת המגיבים= מסת התוצרים) ‪‬‬
‫על מנת שנוכל לאשר את חוק שימור המסה הבדיקה צריכה להיעשות במערכת סגורה‪.‬‬
‫• מערכת סגורה‪ :‬מערכת סגורה היא מערכת ניסוי המצויה בכלי סגור‪ ,‬כך‬
‫שחומרים אינם יכולים לצאת מהכלי או להיכנס לתוכו‪ .‬‬
‫לדוגמה‪ :‬בעירה של מגנזיום במערכת פתוחה‪ ,‬חל שינוי במסה‪ ,‬נוסף חמצן (מהאוויר) למגנזיום‪-.‬‬
‫ניסוי זה לא מוכיח את חוק שימור המסה כי הניסוי נעשה במערכת פתוחה ולא סגורה‪ .‬‬
‫• בדיקת מסה תעשה באמצעות מאזניים‪ .‬‬
‫חוק שימור מספר האטומים‪:‬‬
‫חוק שימור האטומים‪ -‬בכל תהליך כימי מספר האטומים מכל סוג נשאר קבוע‪ .‬אטומים אינם‬
‫נעלמים ואינם נוצרים מעצמם‪.‬‬
‫בכל תהליך כימי ניתקים קשרים בין אטומים ונוצרים קשרים חדשים‪ .‬לכן המסה הכוללת אינה‬
‫משתנה‪ ,‬כי במספר האטומים ובסוגיהם לא חל שום שינוי‪.‬‬
‫דוגמה ‪ :‬פירוק אלקטרוליזה ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫במגיבים‪ :‬אטומים של מימן‪ , 4-‬אטומים של חמצן‪2-‬‬
‫בתוצרים‪ :‬אטומים של מימן‪ , 4-‬אטומים של חמצן‪2-‬‬
‫תערובות‬
‫תערובת= ערבוב של שני חומרים או יותר‪ .‬בתערובת כל חומר שומר על תכונותיו‪ .‬התערובת ניתנת‬
‫להפרדה על ידי שימוש בתכונות מפרידות ובטכניקות פיסיקליות‪ .‬בתערובת לא נוצרים‪ /‬נשברים‬
‫קשרים כימיים‪.‬‬
‫רוב החומרים סביבנו הם תערובות של שני חומרים טהורים או יותר‪ :‬האוויר הוא תערובת של‬
‫גזים‪ ,‬מי ברז הם תערובת של מים עם מלחים וחומרים נוספים‪ ,‬יין הוא תערובת של מים עם‬
‫חומרים כמו סוכר וכוהל וכו'‪.‬‬
‫ניתן לחלק את התערובות לשני סוגי תערובות‪:‬‬
‫תערובת לא אחידה (הטרוגנית) שניתן להבחין בעין בשני חומרים לפחות (לדוגמא‪ ,‬מלח ופלפל;‬
‫שמן ומים; וסלט ירקות) ותערובת אחידה (הומוגנית) המכונה גם תמיסה‪ ,‬הנראית (לעין) כמו‬
‫חומר אחד לדוגמה‪ ,‬מי מלח; אוויר; וזהב מסחרי‪.‬‬
‫תמיסה היא תערובת הומוגנית של שני חומרים לפחות‪ ,‬כאשר אחד מהם מתפקד כממס והאחרים‬
‫מומסים בו‪ .‬החלקיקים של החומרים המומסים‪ ,‬היכולים להיות בכל מצבי הצבירה‪ ,‬מוקפים‬
‫בחלקיקים של הממס שאף הוא יכול להיות בכל מצב צבירה‪.‬‬
‫בתהליך התמוססות נוצרים קשרים בין חלקיקי המומס המוקפים בחלקיקי הממס‪ .‬חלקיקים אלו‬
‫מפעפעים – כלומר‪ ,‬נעים מאזור שבו ריכוזם גבוה יחסית למקום שבו ריכוזם נמוך יחסית עד‬
‫לפיזורם האחיד בנפח הכולל של הממס‪.‬‬
‫הממס מוגדר בדרך כלל כחומר שכמותו בתמיסה היא הגדולה ביותר‪ ,‬בעוד שכל שאר החומרים‬
‫נחשבים מומסים‪ .‬לפיכך‪ ,‬על פי רוב‪ ,‬הממס קובע את מצב הצבירה של התמיסה (מוצקה‪ ,‬נוזלית או‬
‫גזית)‪ .‬לדוגמא‪ :‬סוכר המומס במים הינו דוגמא לתמיסה נוזלית‪ ,‬אוויר הוא דוגמא לתמיסה גזית‬
‫שבה חמצן וגזים נוספים מומסים בחנקן; והנחושת מומסת בזהב‪ ,‬בתמיסה מוצקה‪ ,‬למשל‪,‬‬
‫בתכשיטי "זהב" מסחריים שמכינים על ידי היתוך המוצקים‪ ,‬ערבובם והקפאתם‪.‬‬
‫הפרדת התערובת למרכיביה‬
‫כדי להפריד בין החומרים השונים הנמצאים בתערובת יש למצוא תכונות האופייניות לכל חומר‬
‫בתערובת‪ ,‬כמו למשל‪ ,‬מסיסות במים‪ ,‬טמפרטורת רתיחה‪ ,‬גודל גרגירים או משיכה למגנט‪ .‬תכונה‬
‫כזו מכונה תכונה מפרידה כיוון שהיא מאפשרת להפריד בין החומרים הנמצאים בתערובת‪.‬‬
‫להלן דוגמאות לשיטות הפרדה אחדות‪:‬‬
‫סינון‬
‫שיטה זו מתאימה להפרדת תערובות לא אחידות (הטרוגנטיות) של מוצק ונוזל או של מוצקים‬
‫שונים‪ .‬התכונה המפרידה שמשתמשים בה לצורך סינון היא גודל החלקיקים‪/‬גרגירים‪ .‬המסננת‪,‬‬
‫נייר הסינון או הנפה‪ ,‬הם "כלים" שיש בהם "חורים"‪ .‬החלקיקים הקטנים‬
‫עוברים דרך החורים אל כלי הנמצא מתחת לכלי הסינון‪ ,‬ואילו החלקיקים‬
‫הגדולים יותר‪ ,‬שאינם עוברים דרך החורים‪ ,‬נשארים בכלי הסינון‪.‬‬
‫אידוי‬
‫שיטת האידוי מתאימה הן להפרדת תערובות לא אחידות (הטרוגניות) והן‬
‫להפרדת תערובות אחידות (הומוגניות) המכונות תמיסות‪ .‬משתמשים בשיטה‬
‫זו‪ ,‬למשל‪ ,‬לייבוש מוצק הספוג או מצוי בנוזל כלשהו או לקבלת החומר המוצק‬
‫המומס בנוזל‪ .‬התכונה המפרידה בשיטה זו היא טמפרטורת הרתיחה או יכולת‬
‫ההתאדות השונה של כל חומר‪ .‬מאדים את הממס (בדרך כלל נוזל)‪ ,‬בחימום‪ ,‬והחומר המומס (בדרך‬
‫כלל מוצק)‪ ,‬שוקע‪.‬‬
‫זיקוק‬
‫שיטה זו משמשת להפרדת תערובת על בסיס ההבדלים בטמפרטורת הרתיחה של הנוזלים‬
‫בתערובת‪ .‬מחממים תערו בת נוזלית והנוזל בעל טמפרטורת הרתיחה הנמוכה יותר ירתח ויהפוך‬
‫לאדים‪ .‬את האדים אוספים במכשיר זיקוק‪ ,‬האדים מתקררים לאורך המעבה והופכים שוב לנוזל‪,‬‬
‫שאותו אוספים בכלי מתאים‪.‬‬
‫בתעשייה‪ ,‬הנפט הגולמי מופרד למרכיביו השונים כמו בנזין‪ ,‬נפט‪ ,‬סולר ושמני סיכה‪.‬‬
‫בתעשיות היין והבירה מזקקים את הכוהל מתערובת‬
‫התסיסה‪ .‬במהלך זיקוק יין ניתן להפריד בין האתנול‬
‫(האלכוהול) לבין המים‪ .‬ההפרש בין טמפרטורת הרתיחה של‬
‫אתנול (‪ )780C‬לבין זו של המים (‪.)1000C‬‬
‫מגנט‬
‫כאשר בתערובת הטרוגנית שמכילה ברזל‪ ,‬ניתן להשתמש‬
‫במגנט להפרדתו מהתערובת‪ .‬התכונה המפרידה היא משיכה‬
‫למגנט (מגנטיות)‪ .‬למשל‪ ,‬אבקת גופרית ואבקת ברזל‬
‫המעורבבות ניתן להפריד באמצעות מגנט שמושך את הברזל בלבד‪.‬‬
‫הפרדת תערובת של אבנים‪ ,‬חול אבקת ברזל ומלח‬
‫חומרים‪ :‬תועלת ומחיר סביבתי‬
‫חוץ מהגלגל‪ ,‬כמעט כל מה שאתם רואים בסביבתכם‪ ,‬או רוב מה שמשמש אתכם לחיי היומיום‪,‬‬
‫הוא תוצר של ‪ 150‬השנים האחרונות‪ .‬בשנים אלה בני אדם המציאו ופיתחו עשרות אלפי רעיונות‬
‫ששיפרו והקלו את החיים‪ .‬מתוך כל אלה‪ ,‬שני התחומים העיקריים שבהם נעשתה התקדמות‬
‫שהובילה לגידול בתוחלת החיים הם החקלאות והרפואה‪ .‬בעבר‪ ,‬חלק גדול מאוכלוסיית מדינה‬
‫עסקה בהספקת מזון לשאר תושבי המדינה‪ .‬ההתקדמות בחקלאות הובילה לכך שמעט אנשים‬
‫יכולים לספק מזון להרבה מאד אנשים‪ ,‬עובדה שאפשרה גידול ערים ומעבר כוח אדם לתעשייה‪.‬‬
‫מה שיותר חשוב‪ ,‬זה אפשר גידול באוכלוסיה כי היה מספיק מזון כדי להאכיל את כולם‪.‬‬
‫כל ההתפתחות שבני האדם עשו‪ ,‬ובעיקר ב ‪ 250‬השנים האחרונות‪ ,‬לא התרחשה ללא מחיר‪ .‬בני‬
‫אדם מפיקים חומרים מהטבע או מייצרים חומרים חדשים לשימושיהם ולצרכיהם השונים‪ .‬עם‬
‫הכניסה לתקופת המהפכה התעשייתית לפני כמאתיים וחמישים שנים‪ ,‬השימוש והניצול של‬
‫משאבי הטבע על ידי האדם קפצו מדרגה והגיעו לרמות מדאיגות‪.‬‬
‫הפלסטיקים השונים הם חומרים זולים מאד‪ ,‬קלים לעיבוד‪ ,‬ועמידים לפירוק למשך מאות ואלפי‬
‫שנים‪ .‬שקיות הפלסטיק המצטברות מזהמות את הסביבה ועלולות גם לגרום למותם של בעלי‬
‫חיים האוכלים אותן‪.‬‬
‫לא רק הפלסטיק הוא מקור לבעיות אקולוגיות‪ .‬גם חומרים אחרים שאנחנו לא כל כך שומעים‬
‫עליהם בחדשות‪ ,‬מהווים בעיה אקולוגית‪ .‬לדוגמה‪ -‬עם הגשם‪ ,‬חומרי דישון נסחפים מהשדות אל‬
‫הנחלים‪ ,‬ושם הם מעודדים את צמיחת האצות‪ .‬מכיוון שהאצות שבשכבות העליונות חוסמות את‬
‫האור המגיע לשכבות התחתונות‪ ,‬האצות שבשכבות התחתונות אינן עושות פוטוסינתזה אך‬
‫נושמות ומקטינות את אחוז החמצן במים‪ .‬התוצאה היא מוות של צמחים ודגים‪ .‬בעיה אקולוגית‬
‫נוספת היא בעיית הצמיגים‪ .‬ישראל לבדה מייצרת מידי שנה כ ‪ 3‬מליון או ‪ 48‬אלף טון צמיגים‬
‫משומשים‪ .‬הגומי אינו מתכלה ולמעשה הצמיגים הישנים הולכים ומצטברים באתרים שונים‪,‬‬
‫כולל אתרים לא חוקיים שעברייני סביבה מביאים לשם את פסולתם‬
‫מסגרת המאמצים לשימור הסביבה‪ ,‬נחקקו בישראל ובעולם חוקים מגבילים המחייבים טיפול‬
‫בפסולת הצמיגים‪ .‬כיום יש מפעלים הגורסים את הצמיגים ומייצרים מהם גרגירי גומי‪ .‬בגרגירים‬
‫משתמשים לריצוף גני משחקים וחדרי כושר‪ .‬הגרגירים משמשים גם לבניית כבישים‪ -‬הכבישים‬
‫מתרחבים ומתכווצים עקב שינויי הטמפרטורה בין יום ולילה ובין קיץ וחורף‪ .‬תוספת גרגירי‬
‫הגומי האלסטיים מאפשרת שינויים ללא היסדקות של הכביש‪.‬‬
‫ישנם גורמים מזהמים רבים נוספים ובכללם התעשייה ובתי החרושת‪ .‬הפסולת התעשייתית‬
‫עלולה להכיל גורמים רעילים רבים הפוגעים באדם ובסביבה‪ ,‬וכן גם חומרים דליקים המסוכנים‬
‫לסביבה‪ .‬בשנים האחרונות חלה עליה משמעותית במודעות לזיהום הסביבתי‬