בשנת 1869, הכימאי הרוסי Dimitri Ivanovich Mendeleev הציג מערכת חדשה להזמנת היסודות הכימיים. לכן, 150 שנה לאחר ההצגה הפומבית הראשונה שלה, 2019 הוכרזה "השנה הבינלאומית של הטבלה המחזורית" טבלה תקופתית של 1876. אוניברסיטת סנט פטרסבורג איך הגעת למערכת הזו?
כדי לתאר תכונות מסוימות של חומר, כמו מצבי צבירה (מוצק, נוזל וגז), טמפרטורות רתיחה והיתוך, צמיגות, מסיסות, צפיפות וכו', יש צורך לשקול את הכוחות שמחזיקים יחד את החלקיקים המרכיבים כל אחד מהחומרים. אנו קוראים לכוחות האלה intermolecular כוחות, כדי להבדיל אותם מ-intramolecular (בעיקר קשרים יוניים, מתכתיים או קוולנטיים), שמחזיקים יחד אטומים בתוך מולקולה.
לפני שנתחיל, בואו נסקור כמה מושגים: פתרונות הם תערובות הומוגניות (התכונות וההרכב שלהן אחידים) של שני חומרים או יותר. אנו קוראים לחומר שנמצא בשיעור הגבוה ביותר: solvent , ולחומר/ים שנמצאו בשיעור הנמוך ביותר: solute. התכונות של תמיסה תלויות לא רק באופי מרכיביו אלא גם בכמויות היחסיות שלהם, כלומר ב-ריכוזים.
ליפידים הם חלק מקבוצה של תרכובות כימיות שונות מאוד, אך המשותף להם הוא שהם מסיסים בממיסים אורגניים , כגון אתר, בנזן ואציטון, ו לא מסיס במים . הם נמצאים בתאי בעלי חיים וצמחים, והם, יחד עם פחמימות (פחמימות), חלבונים וחומצות גרעין , אחת מארבע הקבוצות החשובות ביותר של מה שמכונה biomolecules.
ניתן לומר שכאשר הם שומעים את המילים "hache dos o", רוב האנשים מקשרים אותן מיד למים. אבל מה משמעות הביטוי הזה? מה זה אומר לנו על החומר הזה? האם זה אומר לנו משהו, למשל על המבנה שלו? מצד שני, אם היינו מחפשים תמונות של מולקולת המים, היינו מוצאים ייצוגים שונים שלה.
ממברנות ביולוגיות חיוניות לחיים, מסמנות את גבולות התאים ומחלקות תאים לתאים נפרדים. בנוסף, הם מארגנים רצפים מורכבים של תגובות, משתתפים בקליטה של אותות ותמורות אנרגיה. מהו ההרכב המולקולרי של ממברנות? כמעט כל המסה שלו מורכבת משומנים קוטביים וחלבונים.
למה הלחם מתרחב? לחם הוא התערובת המחומצת והמבושלת של מים, קמח, שמרים ומעט מלח. אם נערבב קמח ומים נקבל משחה דביקה, אך אם נמשיך ללוש נקבל בצק אלסטי וניכר. איך ייתכן שכמעט אותה תערובת שמשמשת להדבקת נייר יכולה להפוך גם ללחם מעולה? השמרים בפעולה אני מציע להתחיל עם חוויה פשוטה.
בחלק השני הזה, נעבוד עם יחידות הריכוז הפיזי. אחוז מסה במסה (% m/m) 1) 80 גרם של תמיסה מכילה 20 גרם של CuSO4. חשב את הריכוז שלו ב-% m/m. % m/m מוגדר כמסת המומס הקיים ב-100 גרם תמיסה. בצורת משוואה: % m/m=(גרם מומס / גרם תמיסה) x 100 Solution % m/m=(20 גרם CuSO4 / 80 גרם סול.
כימיה היא מדע טבע וניסיוני, שכן זהו מדע העוסק בתיאוריה, דרך פרקטיקה וניסוי דרך מעבדה. כימיה ניסויית קשורה קשר הדוק לעבודה במעבדה, שבה אנחנו מבצעים ניסויים, מגלים חוקים שהופכים את המדע הכימי לברור יותר, על ידי איחוד תיאוריה עם פרקטיקה. כימיה היא מדע ניסיוני בעיקרו, שכן הרוב המכריע של הידע שלו הושג באמצעות תצפיות שבוצעו באמצעות empirical תהליכים, או מה שהוא אותו דבר, באמצעות ידע המבוסס על ניסיון.
בתחילת המאה ה-19 היו ידועים מספיק יסודות ותרכובות שהיה צורך לסווג אותם כדי להקל על הבנתם ולימודם. מלכתחילה היה ידוע על קיומן של משפחות של יסודות שחלקו תכונות ודמיון זה עם זה, מתוך אינטואיציה שחייב להיות חוק טבע שנוטה לקבץ ולקשר את היסודות באופן הגיוני.
כימיה היא הדיסציפלינה המדעית, האחראית לחקר החומר והתמורות שלו. למד את האטומים, את השילובים ביניהם, את התרכובות שלהם ואת התגובות שיכולות להיווצר ביניהם. ניתן לחלק את המדע העצום הזה ל: כימיה טהורה: הוא עוסק בחקר חומרים, בין אם אורגניים או לא אורגניים.
הפיזיקאי הגרמני Arnold Sommerfeld , נוצר ב-1916, המודל האטומי הנושא את שמו, כדי לתת כמה שיפורים למודל האטומי של בוהר, תוך שימוש בתורת היחסות של אלברט איינשטיין , תיאוריה שהכיר כשנכנס כפרופסור באוניברסיטת מינכן, כשאפילו תורת היחסות לא התקבלה.
האינטראקציה דיפול-דיפול היא זו הנצפית בין דיפול חיובי של מולקולה קוטבית אחת לדיפול השלילי של אחרת. בקשרים קוולנטיים קוטביים, האטום בעל האלקטרושליליות הגבוהה יותר מושך אליו אלקטרונים ויוצר סביבו דיפול שלילי. באטום עם פחות אלקטרושליליות, לדיפול שנוצר יש מטען חיובי, שכן הוא מוותר חלקית על האלקטרונים שלו.
בדרך כלל אומרים שחומר הוא הידרופובי כשהוא אינו מתערבב עם מים. מנקודת מבט כימית, המולקולות של החומר ההידרופובי אינן מסוגלות ליצור אינטראקציה עם מולקולות מים, לא על ידי קשרי מימן ולא על ידי אינטראקציות יון-דיפול. אחת הדוגמאות השכיחות ביותר לחומרים הידרופוביים הם פחמימנים רוויים.
קשר המימן אינו למעשה קשר עצמו, אלא המשיכה בין אטום אלקטרוני שלילי לאטום מימן שהם חלק מקשרים קוולנטיים קוטביים שונים. האטום בעל האלקטרושליליות הגבוהה ביותר ימשוך אליו את אלקטרוני הקשר ויוצר דיפול שלילי, בעוד שאטום המימן, בוויתור חלקי על האלקטרונים שלו, יוצר דיפול טעון חיובי בסביבתו.
כשמדברים על חומרים קורוזיביים , הכוונה היא לחומרים שעלולים לגרום להרס של משטח או כל דבר אחר שבא איתו במגע, וכן ליצור נזק סוג בלתי הפיך. כמובן שעבור אנשים, חומרים מסוג זה הם גם מסוכנים, שכן הם עלולים לפגוע קשות בעור, בריריות, בעיניים או ברקמות בצורה עמוקה יותר, תלוי אם החומר המדובר נבלע, נשאף או פשוט נכנס.
חוק השמינייה קובע שהאטומים של היסודות מתחברים זה לזה בניסיון להשלים את מעטפת הערכיות שלהם (השכבה האחרונה של האלקטרוספירה). השם "כלל אוקטט" נוצר עקב מספר האלקטרונים שנקבע ליציבותו של יסוד, כלומר האטום יציב כאשר יש לו 8 אלקטרונים בקליפת הערכיות שלו.
חומצת הפורמית , הידועה גם בשם חומצה מתנואית, היא חומצה של כימיה אורגנית, המורכבת מפחמן אחד בלבד, שעבורו הוא אחד מ- החומצות האורגניות הפשוטות ביותר שאנו יכולים למצוא. לגבי הנוסחה הכימית שלו, היא פשוטה למדי, שכן היא מכילה את הקבוצה התפקודית החומצית, המחוברת למימן, כלומר H-COOH או CH2O2.
בתחום הרפואה או הכימיה, אנו מדברים על antacids כדי להתייחס לחומרים או מוצרים המבוססים על הרכב בסיסי (בסיסי), המשמש למלחמה בחומציות הקיבה מיוצר על ידי החומצות שנוצרות על ידי בלוטות הקודקוד. לפיכך, נוגדי חומצה פועלים על ידי שימוש בסיסי בסביבת הקיבה, ומצליחים להעלות את ערך ה-pH.
חומצה גופרתית, היא אולי אחת התרכובות הכימיות המפורסמות ביותר מבחינה עממית, וייתכן שהסיבה לכך היא כוח המאכל הגבוה שלה, שבטעות, נותן לה תהילה של חומצה טיפוסית. זוהי התרכובת הכימית המיוצרת ביותר בעולם, שכן יש לה אינספור שימושים, כמו גם כל כך הרבה השתתפות בסינתזה וייצור שונים של כל כך הרבה מוצרים או תרכובות כימיות אחרות, למעשה זהו מד המשמש כדי לדעת את הקיבולת ברמה תעשייתית שמציגה כל מדינה.
חומצה הידרוציאנית , הידועה גם בשמות אחרים כגון מימן ציאניד או חומצה פרוסית בין רבים אחרים, היא תרכובת כימית עם הנוסחה המולקולרית HCN(H-C≡N). על ידי המסת תרכובת מימן ציאניד ב-H2O, נוצרת חומצה הידרוציאנית. חומצה הידרוציאנית כאשר נמצאת במצבה הטהור ובתנאים רגילים, נמצאת במצב נוזלי, ואינה מציגה צבע.
אינטראקציה יון-דיפול היא כוח בין-מולקולרי המתרחש כאשר יונים של חומר מקיימים אינטראקציה עם הדיפולים של מולקולה קוטבית קוולנטית. בקשר קוטבי, האטום בעל האלקטרושליליות הגבוהה יותר מושך אלקטרונים כלפי עצמו, ויוצר סביבו דיפול שלילי, בעוד שדיפול חיובי נוצר באזור האטום בעל האלקטרושליליות הנמוכה יותר.
אי אפשר לומר ש חומצות וה-בסיסים אינם חומרים זרים, כולנו עושים בהם שימוש על בסיס יומיומי, והוא אינו מיועד לשימוש בלעדי במעבדות כפי שניתן לחשוב. בכל יום אנו משתמשים בחומרים שהשימוש בהם נעוץ בדיוק במידת חומציות או בסיסיות. לדוגמה, אנו יכולים להזכיר כמה מזונות או חומרים אחרים:
אנו יודעים שחומר מתרחש בטבע בשלושה מצבים: נוזל, מוצק וגז. לגזים יש הבדלים ניכרים ביחס למדינות אחרות. Properties of Gases לגז אין נפח משלו: יש לו נפח שווה לזה של המיכל שבו הוא נמצא. אין לו צורה משלו: הוא מקבל את הצורה של המיכל שבו אנו מניחים אותו.
לעתים קרובות, חפצים נפוצים ויומיומיים זקוקים למכשירים המספקים את הזרם החשמלי הדרוש לפעולתם הנכונה. מכשירים כאלה נקראים תאים או סוללות. הסוללה הפשוטה ביותר וגם הזולה ביותר היא מה שנקרא, סוללה יבשה. ישנם סוגים רבים אחרים ומתוחכמים יותר כמו סוללות כספית, סוללות אלקליין, סוללות כסף אוקסיד או ליתיום וכו'.
עקרון ההדרה של פאולי, פותח על ידי הפיזיקאי האוסטרי ארנסט פאולי בשנת 1925. עיקרון קוונטי זה אומר ששני חלקיקים (במיוחד פרמיונים) בעלי המספרים הקוונטיים שבהם הם זהים, לא יכולים להתקיים. משמעות הדבר היא ששני אלקטרונים (פרמיונים) באטום לא יכולים להיות בעלי אותם מספרים קוונטיים בו-זמנית.
אנחנו מכירים כ- מי שתייה את אלה שיש להם את התנאים לצרוך על ידי בני אדם ללא הגבלות, בשל הטיפולים הקודמים להם הם היו נתונים, ככל שזה מתייחס ל-purification, כך שהוא אינו מהווה סיכון בריאותי כלשהו. לפיכך, מושג מי השתייה משמש למינוי מים העומדים בקפדנות בתקני בטיחות העשויים להשתנות בהתאם למדינה.
סמל לואיס הוא סמל שבו האלקטרונים של מעטפת הערכיות של אטום או יון פשוט מיוצגים על ידי נקודות הממוקמות סביב סמל היסוד. כל נקודה מייצגת אלקטרון. לדוגמה: שימו לב לדוגמאות שאנו מציגים בפניכם בהן לכלור יש שבעה אלקטרונים ערכיים, בעוד שלכלוריד יש שמונה.
ברוב המולקולות בהן אנו משתמשים מדי יום בכימיה, זוגות האלקטרונים במעטפת הערכיות של האטום המרכזי משותפים לאטומים אחרים. עם זאת, יש הרבה מולקולות ויונים פוליאטומיות אחרות שבהן לאטום המרכזי יש מדי פעם זוג אלקטרונים שאינם משותפים. לזוגות אלו, הידועים גם כזוגות שאינם מתקשרים, יש השלכות חשובות על הגיאומטריה של המולקולה.
לפעמים מבנה לואיס בודד לא נותן לנו את כל המידע שאנחנו צריכים על מולקולה, או שהוא לא נותן לנו את המידע המלא, אז צריך שיהיה לנו יותר ממבנה לואיס אחד, כמו המקרה של מולקולת אוזון, שממנה נוכל לצייר שני מבני לואיס. במקרה של אוזון, המבנים הנפרדים שלו אינם נותנים ייצוג טוב של הגיאומטריה שלו, זה קורה עם המבנים של מולקולות רבות אחרות.
כמה נתונים היסטוריים שהוצגו במאמרים קודמים מראים שלמעשה, ביצוע ניסויים כדי להוכיח את קיומם של מטענים חשמליים וכוחות חשמליים הוא די פשוט. נציין כאן כסיכום את המסקנה אליה הגיע פרנקלין, והיא: הטענה החשמלית היא תכונה פיזית של החומר ככל המסה, מטען חשמלי הוא תכונה מהותית של החומר.
ניתן לקבוע קשר בין כמויות המומס המומס בכמות נתונה של ממס בטמפרטורה נתונה. לדוגמה, דמיינו ש-10 גרם של מלח היו מעורבבים ב-100 מ"ל מים ב-20ºC. נראה שהמלח מתמוסס לגמרי ונוכל אפילו להניח עוד מלח שימשיך להתמוסס. אם נשים 25 גר' מלח באותה כמות מים, באותה טמפרטורה, גם המלח יתמוסס לחלוטין.
כל קשר כימי נוטה להגיע למצב של שיווי משקל. עם זאת, האיזון הזה אינו סטטי וכן, דינמי. המשמעות היא שבמצב של שיווי משקל, אין סידור כולל של מבנים מוגדרים של תוצרים ומגיבים, אלא יש היווצרות והמרה מתמשכת של אלה לאחר, כך שכמות התוצרים הנוצרים תמיד זהה מבחינת שגם כמות המגיבים תישאר זהה, לאחר הגעה לשיווי משקל.
בעירה היא תגובה כימית אקזותרמית, כלומר, הם משחררים חום לסביבה. סוג תגובה זה נפוץ מאוד מאחר שרוב האנרגיה שאנו צורכים נובעת משריפת חומרים: דלקים. דוגמה: גז בישול, בנזין, שמנים ואחרים, כולם המתקבלים מזיקוק של נפט, מסווגים אפוא כפחמימנים. תרכובות אלו נוצרות רק על ידי פחמן ומימן וכדי להתרחש בעירה יש צורך בדלק:
בתהליכים אלקטרוכימיים ישנן דוגמאות תכופות למנגנונים המעורבים, שלבים של העברות של יותר מאלקטרון אחד או מין אחד או יותר המשתתפים במערך התגובות העולמי. עם זאת, המקרים בהם מודגמת העברה בו-זמנית של יותר מאלקטרון אחד עבור אותו מין המשתתף במנגנון מסוים הם נדירים למדי.
נהלים רבים במטלורגיה מתבצעים באמצעות שימוש באנרגיה חשמלית. בין כולם, ניתן לציין במיוחד הליכים מסוג אלקטרוליטים המיועדים להשגת מתכות מפחיתות שונות, כמו אשלגן, אלומיניום או מגנזיום, בין היתר. אלו ממוקמים בחלק העליון של סדרת פוטנציאל ההפחתה הסטנדרטי, כך שזו משימה לא פשוטה להשיג אותם באמצעות שימוש במפחיתים כימיים.
Thermochemistry הוא הענף בכימיה העוסק בחילופי החום הנלווים לתגובות. תגובות כימיות יכולות להיות משני סוגים אקסותרמיים ואנדותרמיים. אקזוטרמי: כאשר התגובה מתרחשת עם שחרור חום (מהמרכז אל החוץ). אנדותרמי: כאשר התגובה מתרחשת עם ספיגת חום (מבחוץ לפנים) לכל חומר יש כמות אנרגיה מאוחסנת בקשרים שלו.
האנרגיה הזו שנאגרת בחומרים, נתונה ללחץ מתמיד, אנו נותנים את שם האנטלפיה וכדי לייצג אותה אנו משתמשים באות הגדולה "H". כבר ראינו בתגובה של חום (אנרגיה) של כל חומר עובר טרנספורמציה, משתחרר (תגובה אקסותרמית) או נספג (תגובה אנדותרמית).
ריכוז החומרים משנה את שיווי המשקל באופן הבא: כאשר ריכוז אחד התוצרים גדל, שיווי המשקל נעזב לכיוון היווצרות המגיבים; כאשר הריכוז של אחד המגיבים גדל, שיווי המשקל עובר לכיוון היווצרות התוצרים. ככל שריכוז אחד מהמגיבים יורד, שיווי המשקל נעקר לקראת היווצרות המגיבים, כאשר ריכוזו של אחד התוצרים יורד, שיווי המשקל נע לכיוון היווצרות התוצרים.
ישנם סוגים שונים של חומרים דביקים שנסווג לארבע קבוצות: 1- דבקים הרגישים לממס המשמש או מופעלים על ידי הממס האמור. 2- חומרי דבק חם נמס 3- חומרים דביקים הודות לתגובות כימיות 4- דבקי לטקס. 1- הם חומרים דביקים שהשימוש בהם והדבקות בהם, נעשה באמצעות חומר נוזלי המאופיין בהיותו נדיף.