1

:מושגים בסיסיים בכימיה

.אטומיםמחלקיקים קטנים הנקראים כל החומרים מורכבים

.מולקולות-האטומים מתחברים ביניהם ויוצרים תרכובות שונות

.O2,המולקולות יכולות להיות מורכבות מאטומים זהים כמו חמצן וליצור מולקולת חמצן

.HCl,מימן וכלור וליצור מימן כלוריהמולקולות יכולות להיות מורכבות מאטומים שונים כמו

:מבנה האטום

.נויטרונים ואלקטרונים,האטום מורכב מפרוטונים

.שהוא מרכז האטום נמצאים הפרוטונים והנויטרונים אשר מהווים את עיקר המסה של האטום,הגרעין

.לפרוטונים ולנויטרונים אין יכולת תנועה

.נועה מתמדת מסביב לגרעיןמסביב לגרעין מצויים אלקטרונים הנמצאים בת

.המטען החשמלי של הפרוטונים הוא חיובי

.המטען החשמלי של האלקטרונים הוא שלילי

.הנויטרונים חסרי מטען

.בין הגרעין המכיל מטען חיובי לבין האלקטרונים בעלי המטען בשלילי יש משיכה חשמלית

:סימון כימי

.מי המסומן על ידי אותיות לטיניותלכל יסוד המופיע בטבלה המחזורית יש סימן כי

:המצוי בטבלה המחזורית מסומן בצורה הבאה (Carbon) היסוד פחמן

C-מסמל את סמל היסוד.

.מסמל את המספר האטומי-6

.מסמל את מספר המסה-12

.מספר הפרוטונים שמכיל האטום-מספר אטומי

.באטום ניטראלי מספר הפרוטונים שווה למספר האלקטרונים

.מספר הנויטרונים בגרעין האטום+מספר הפרוטונים-פר מסהמס

.אטומים בעלי מספר פרוטונים שווה אך מספר נויטרונים שווה-איזוטופים

:למשל

.כאשר נרצה לציין את מספר המולקולות נכתוב בצד שמאל של הנוסחה*

:לדוגמה

5H20-בנוסחה יש חמש מולקולות של התרכובת מים.

.שמחוברים לאטום חמצן בכל מולקולה יש שני אטומי מימן

2

:הטבלה המחזורית

.בטבלה המחזורית מסודרים היסודות הכימיים

:לטבלה המחזורית יש סדר מסוים

.היסודות מסודרים בסדר עולה של המספר האטומי.א

.היסודות המתכתיים נמצאים בצד הימני של הטבלה.ב

.של הטבלה או במרכז הטבלההיסודות האל מתכתיים נמצאים בצד שמאל .ג

.כל שורה מסמלת את מספר רמות האלקטרונים שיש ליסוד.ד

.ליסודות בשורה הראשונה יש רמה אחת של אלקטרונים בכל אטום-לדוגמה

.ליסודות בשורה הרביעית יש ארבע רמות של אלקטרונים בכל אטום

.כל טור בטבלה המחזורית מראה כמה אלקטרונים יש ברמה החיצונית.ה

.הוא בעל אלקטרון אחד ברמה החיצונית ופותח את השורה יסוד שנמצא בטור הראשון

יסוד שנמצא בטור השני ופותח את השורה השנייה יש לו שני אלקטרונים ברמה -דוגמה נוספת

.החיצונית

כדאי לדעת ולזכור שלמתכות הנמצאות בעיקר בשלושת הטורים הימיניים בטבלה המחזורית יש עד

.ונים ברמה החיצונית ונקראים אלקטרונים חופשייםאלקטר 3

.יסודות הנמצאים באותו טור בטבלה מסמלים משפחה כימית של יסודות.ו

.הטור רביעי בטבלה המחזורית שפותח ביסוד פחמן נקרא משפחת הפחמן-לדוגמה

.הטור החמישי שפותח ביסוד חנקן נקרא משפחת החנקן וכך הלאה

.שפחה כימית יש תכונות משותפותליסודות המצויים באותה מ

3

:המשפחות הכימיות המרכיבות את הטבלה המחזורית

.צסיום ופרנציום,רובדיום,אשלגן,נתרן,ליתיום-המתכות האלקליותיסודות משפחת .א

.בטור הראשון מצד שמאל-המיקום בטבלה המחזורית

:התכונות המאפיינות את המתכות האלקליות

מוצק-החדר מצב צבירה בטמפרטורת.

מוליך חשמל.

צבע כסוף.

מבריק.

רך.

קל ממים.

.היסודות המצויים בטור הראשון פעילים מאוד ומגיבים בצורה נמרצת עם מים

.במגע של מתכת אלקלית עם מים נוצר פיצוץ

.לכן נוהגים לשמור את המתכות האלקליות מתחת לשמן או בנפט

.יוצרים תרכובות עם החמצן

.חד ברמה החיצוניתבעלי אלקטרון א

.יוד ואסטטין,ברום,כלור,פלואור:יסודות ממשפחת ההלוגנים.ב

.7טור מספר -מיקום בטבלה

:התכונות המאפיינות את משפחת ההלוגנים

יוד ואסטטין מוצקים,ברום נוזל,החדר' פלואור וכלור גזים בטמפ-מצב צבירה בטמפרטורת החדר.

במצב גזי בעלי צבע.

בעלי ריח.

רעילים.

מתרכבים בקלות יחסית עם מתכות.

.אלקטרונים ברמה החיצונית 7בעלי

:יסודות ממשפחת הגזים האציליים.ג

.8טור מספר -מיקום בטבלה

:התכונות המאפיינות את משפחת הגזים האציליים

גז-מצב צבירה בטמפרטורת החדר.

חסרי צבע.

לא יוצרים תרכובות עם חומרים אחרים.

.אלקטרונים ברמה החיצונית 2-מלבד הליום,חיצוניתאלקטרונים ברמה ה 8

4

:תכונות חומרים

:מתכות

:תכונות אופייניות

למעט כספית שנמצאת במצב צבירה נוזלי ,המתכות מופיעות בטמפרטורת החדר במצב צבירה מוצק

.בטמפרטורת החדר

.המתכות מוליכות חשמל וחום היטב

.המתכות בעלות ברק

.אלקטרו שליליות נמוכההמתכות בעלות

:אל מתכות

:התכונות האופייניות

.טמפרטורת הצבירה האופיינית בטבע היא מוצק או גז

.האל מתכות אינן מוליכות חשמל או חום

.אינן בעלות ברק

.בעלות אלקטרו שליליות די גבוהה ביחס למתכות

.אלקטרונים מחומרים אחריםביצירת קשר כימי יש נטייה לחומרים למשוך אליהם -אלקטרו שליליות

.לאסוף אליהן מטען שלילי,כלומר

.ככל שמתקדמים בטבלה המחזורית ימינה האלקטרו שליליות עולה

.באותו טור האלקטרו שליליות עולה כאשר מתקדמים למעלה בטור

.לגזים אציליים אין אלקטרו שליליות

.נוזל וגז,צקמו-החומרים בטבע נמצאים בשלושה מצבי צבירה עיקריים,כאמור

.מצב הצבירה מתייחס למידת החופשיות של החלקיקים במרחב ולצורת החומר

:בטבלה הבאה מוצגים ההבדלים בין שלושת מצבי הצבירה השונים

(g) גז (l) נוזל (s) מוצק קריטריון

בהסתכלות )צורה (מיקרוסקופית

משנה את צורתו מוגדרתבהתאם לכלי בו הוא

נמצא

נפח הגז ממלא את כל הכלי בו הוא נמצא

החלקיקים קרובים מרחק בין החלקיקיםמאוד זה לזה ומצויים

במבנה מסודר

גדול מאוד קטן

יכולת סיבוב יכולת תנודה בלבד יכולת תנועה תנועה מוגבלת,ותנודה

תנועה אקראית וחופשית במרחב

כוחות משיכה בין החלקיקים

כמעט ואינם קיימים בינוניים חזקים מאוד

ניתן לדחיסה רבה ניתן לדחיסה מועטה לא ניתן לדחיסה אפשרות דחיסה

מודל מצב הצבירה

5

.החומרים יכולים לעבור ממצב צבירה אחד למצב צבירה שני תוך שמירה על מבנה החלקיקים

.מוצק למצב צבירה נוזלהפיכת חומר ממצב צבירה -טמפרטורת היתוך

.התמצקות פעולת קירור נוזל למוצק נקראת

.הפיכת חומר במצב צבירה נוזל למצב צבירה גז-טמפרטורת רתיחה

.פעולת קירור הגז נקראת התעבות בה החומר הופך מגז לנוזל

רתיחה היתוך

גז נוזל מוצק

עיבוי התמצקות

.לכל חומר טמפרטורת היתוך ורתיחה אופייניים התלויים בעוצמת הקשרים בין החלקיקים

.קשרים בין החלקיקים גבוהה יותר כך טמפרטורת ההיתוך והרתיחה גבוהות יותרככל שעוצמת ה

.המראה זו מצב צבירה שבו מוצק הופך באופן ישיר לגז

המראה

גז מוצק

6

.גרם חומר בדיוק 12-ב מספר אטומי הפחמן -מספר אבוגדרו

NA=6.0221023 מולקולות או אטומים.

(.הו המעבר בין יחידות מסה אטומיות ליחידות מסה בגרמיםז)

.כמות החומר המכילה מספר אבוגדרו של חלקיקים-מול

במקרה ,או המולקולרי)מול חומר שווה תמיד למשקל האטומי שלו 1משקל -מתוך ההגדרות נובע

:המבוטא בגרמים( ומדובר במולקולות

חומר בגרמים משקל ה גרם (או המולקולות)מספר האטומים

מולים ' מס n( = או מולקולרי)משקל אטומי = למול\גרם= מספר אבוגדרו

H2O – סכום המסות המולריות של האטומים המרכיבים אותה= מסה מולרית של מולקולה.

.18=1+1+16= מסה מולרית של חמצן + פעמיים מסה מולרית של מימן

.מר המצויה בנפח מסוים משתמשים במושג ריכוזכדי לתאר את כמות החו

(.ליטרים)בנפח נתון ( מולים)הריכוז מבטא את כמות החומר

.Cסימון ריכוז הוא באות

.M,ריכוז ביחידות מולר= כמות במולים = כמות = ריכוז

נפח נפח בליטרים

NaCl =58מולרית בעל מסה , מלח

?מה ריכוז המלח, מיליליטר מים 500 -גרם מלח ב 11.6

M 0.4= 0.2:0.5מול Moll :11.6:58 =0.2מעבר מגרם ל

7

.מבטאת את היחס המינימאלי בין האטומים המרכיבים את המולקולות-נוסחה אמפירית

.היחס מתואר במספרים שלמים

:לדוגמה

NH3(g)-אמוניה.

.האמוניה אפשר לראות שיש אטום אחד של חנקן ושלושה אטומים של מימן במולקולת

(.על כל אטום חנקן יש שלושה אטומי מימן) 1:3ל הוא "היחס המינימאלי במולקולה הנ,לפיכך

.מבטאת את הרכב האטומים המדויק במולקולה-נוסחה מולקולארית

:לדוגמה

CO2(g)-פחמן דו חמצני.

.ד ושני אטומי חמצןיש במולקולה אטום פחמן אח

:משוואה כימית

.ולא אטומים בודדיםH2 ׁ(H-H )O2 (O-O )בטבע אפשר למצוא

O 2H2 O2 +2H2: על מנת ליצור מים

(חום, לחץ)על החץ רושמים את תנאי הסביבה

:חוק שימור המסה

.מר אינו נוצר מאין ואינו נעלםחוק שימור החומר פירושו שחו

כשמאזנים רצוי להשתמש . את המשוואה לאזןצריך . מה שיש בצד שמאל יופיע גם בצד ימין

.במספרים שלמים

תוצרים מגיבים

BaCl2 + 2AgNo3 2AgCl + Ba (No3)2

(No3)מולקולות שמופיעות בתור תרכובת כמה פעמים תכתב בסוגרים

?ליצור תגובה, AgNo3 -כמה גרם נצטרך לקחת מ, BaCl2גרם של 2אם לקחנו : שאלה

: תשובה

( 1:2יחס )

8

– BaCl2 : MW – Ba = 137 MW -צריך לחשב כמה מולים יש ב. 1

Cl = 35.5 MW – BaCl2 = 137+35.5+35.5 = 208

2: מספר המולים שהכנסנו. 2

208

3gNoAמול של 20.0נצטרך

AgNo3 :MW – Ag = 107.8מסה מולרית של . 3

MW – No3 = 14+3x16 = 62

MW – AgNo3 = 107.8+62 = 170

X: ב המשקלחישו. 4

170 X =3.40 גרם

מול 0.01=

=0.02

9

:קשרים כימיים

:מבנה האטום ויצירת קשרים כימיים

Lewis הוא תיאר . חקר את מבנה האטום וגילה שיש חוקיות במסלולים ובתנועה של האלקטרונים

orbitalאורביטל = אלקטרונים מסלול 8מסלולים שיש בהם עד

.ככל שיוצרים עוד מסלולים הם מתרחקים מהגרעין

.אלקטרונים 2יש עד -במסלול הראשון

.אלקטרונים 8יש עד -במסלולים הבאים

: יצירת קשר כימי

ואלקטרונים מאטום אחד מתחילים להרגיש משיכה גם ,כאשר שני אטומים מספיק קרובים אחד לשני

(האלקטרונים הטעונים שלילי מרגישים את המטען החיובי בגרעין השני)לגרעין של האטום השני

.יותר קל להם להיפרד מהגרעין שלהם, ככל שיש יותר מעגלים

השפעה של יכולים לעזוב את האטום שלהם אם הם מרגישים את הקליפה החיצונית האלקטרונים ב

.של שני האטומים" שיתוף פעולה"או שהוא לא עוזב לגמרי ואז יש , הגרעין השני

.ניתן לדעת באיזה מקרה יהיה מעבר של אלקטרונים ובאיזה לא

8עם )יש לו נטייה להשלים את האורביטל החיצוני שלו , ברגע שאטום נכנס לקשר כימי, פ לואיס"ע

(ה האורביטל הראשוןאלקטרונים אם ז 2אלקטרונים או עם

11

Na – אלקטרונים 11בעל

על מנת להשלים 1אלקטרונים או לתת 7הוא יכול או לקבל

,אלקטרונים מאטומים אחרים דורשת הרבה אנרגיה 7קבלת

דד בקליפה את האלקטרון הבו מסורלכן זהו חומר שיעדיף ל

.החיצונית

.אלקטרונים בקליפה החיצונית נוטים למסור 3, 2, 1כאשר יש

.אלקטרונים בקליפה החיצונית נטייה לשיתוף 4כאשר יש

.טייה לקבלאלקטרונים בקליפה החיצונית נ 4 -כאשר יש יותר מ

: מתכות

אלקטרונים על מנת להשלים את למסוריש חומרים שנוטים , של הטבלה המחזורית שמאליבחלק ה

.הקליפה החיצונית

אלקטרונים על מנת להשלים את לקבליש חומרים שנוטים , של הטבלה המחזורית ימניבחלק ה

.הקליפה החיצונית

Mg למסורנטייה 2 – 8 – 2מסודר

.למתכות יש נטייה למסור אלקטרונים, בעת קשר כימי**

נטייה לקבל 2 – 6מסודר 0

.מתכות יש נטייה לקבל אלקטרונים-לאל, בעת קשר כימי**

.20התיאוריה של לואיס עובדת טוב עד למספר אטומי

מתכת מוסרת

אל מתכת מקבלת

11

. ותשנה לאחר מכן נותנת מענה לשאר היסוד 20שפותחה , תורת הקוואנטים

. הטור הימני ביותר בטבלה המחזורית - inert gas – גזים אציליים

.האורביטל החיצוני שלהם מלא ולכן הם לא משתתפים בקשר כימי

(Neמנורת ניאון : דוגמא)אפשר להשתמש בהם במקרים שבהם אנחנו לא רוצים שתהיה ריאקציה

12

( פיזית)ם שמתאפיין בכך שאטום אחד מעביר קשר כימי בין שני חומרי - ionic bond – קשר יוני

.אלקטרון אחד או יותר לאטום אחר שקולט אותם

( ,7 טור) מתכת-לבין אל( 3 ,1,2טור ) בין מתכתקשר יוני מתרחש

: דוגמא

.האלקטרון של הליתיום עובר לפלואור, מתקרבים( 9)ופלואור ( 3)כאשר ליתיום

cation –קטיון Li +1לכן קיבלנו , רוניםאלקט 2-פרוטונים ו 3בליתיום נשארים

anion –אניון F -1לכן קיבלנו , אלקטרונים 10-פרוטונים ו 9בפלואור יש

Ion – חלקיק טעון מבחינה חשמלית= יון.

: דוגמא

.האלקטרון של הליתיום עובר לפלואור, מתקרבים( 9)ופלואור ( 3)כאשר ליתיום

cation –קטיון Li +1לכן קיבלנו , רוניםאלקט 2-פרוטונים ו 3בליתיום נשארים

anion –אניון F -1לכן קיבלנו , אלקטרונים 10-פרוטונים ו 9בפלואור יש

Ion – חלקיק טעון מבחינה חשמלית= יון.

פלואור ליתיום

יון טעון חיובי –קטיון

יון טעון שלילי – אניון

13

.ויהיו מולקולות, נקבל משיכה והחלקיקים שקיבלנו ימשכו אחד לשני, מבחינה חשמלית

(הם נמשכים זה לזה חשמלית כיוון שהפכנו אותם ליונים)בקשר יוני , LiFהזה מולקולת במקרה

(F +Li-ואז נקבל )מים יכולים להפריד מולקולות עם קשר יוני

.אטום לא ימסור אלקטרון אם אין מי שיקבל אותו -להיות מתואם חייבהקשר הזה

(לפי לואיס) יךימסור פחות אלקטרונים ממה שהוא צר/אטום לא יקלוט

.כך יש שמירה על האיזון החשמלי

ואז נקבל Fלכן יהיה קשר רק עם שתי מולקולות של , לא ימסור רק אלקטרון אחד Mg: דוגמא

-F 2 ,2+ Mg MgF2

.חומר טעון לא יכול להתקיים סתם בתמיסה. מולקולה היא תמיד ניטרלית**

של אלקטרון שיתוףקשר כימי שבו אין מעבר של אלקטרונים אלא - covalent bond –קשר קוולנטי

.אחד או יותר

.אלקטרון 1למימן חסר , אלקטרונים 4לפחמן חסרים

.לשניהם אין מספיק אנרגיה למסור ולקבל אלקטרונים

.אז האלקטרונים מתחילים לנוע במסלול משותף לשניהם, כשמימן מתקרב לפחמן

.אלקטרונים 8" יראה"אלקטרונים וכל פחמן 2" יראה"כל מימן

אלא , נוצר קשר כימי חזק שאינו יוני, נוצרת קרבה בין האטומים השונים. שדות מגנטיים 4לפחמן

.קשר קוולנטי

כל מה שהוא לא קשר של , (C)כל הקשרים של פחמן , H2 ,O2 ,N2; םדוגמאות לקשרים קוולנטיי

.מתכת הוא קשר קוולנטי-מתכת עם אל

14

CH4

יותר פעילות מבחינה , מולקולות שיש להן קוטב שלילי וקוטב חיובי (:קוטבי) יקשר קוולנטי פולאר

. כימית

Cl ולכן הזיק המשותף של האלקטרונים ( שלילי-אלקטרו)יותר חזק מבחינת משיכת האלקטרונים

... נמצא קרוב יותר לכלור רוב הזמן

-הוא מקבל מטען חלקי חיובי , יותר חיובילכן הפחמן קצת

.הכלור מקבל מטען חלקי שלילי

פחמן

מימן

e =אלקטרון

15

CH2CH2: כפולקשר קוולנטי

הפחמן יוצר שני קשרים רגילים עם המימן

.וקשר כפול עם הפחמן השני

מל זוג אלקטרונים משותפים קו מס

C2H2 C C: משולשקשר קוולנטי

H

H

H . . . H.

C: :C

H . . .. H