למד כימיה בכיתה י"א

אבני הבניין של החומר הם אטומים, המתחברים יחד ליצירת מולקולות או תרכובות. חשוב לדעת את חלקי האטום, מהם היונים והאיזוטופים וכיצד אטומים מתחברים זה לזה.

האטומים מורכבים משלושה מרכיבים:

• פרוטונים - מטען חשמלי חיובי
• נויטרונים - ללא מטען חשמלי
• אלקטרונים - מטען חשמלי שלילי

פרוטונים ונויטרונים מהווים את הגרעין או המרכז של כל אטום. אלקטרונים מקיפים את הגרעין. אז, לגרעין של כל אטום יש מטען חיובי נטו, ואילו לחלק החיצוני של האטום יש מטען שלילי נטו. בתגובות כימיות אטומים מאבדים, מרוויחים או חולקים אלקטרונים. הגרעין אינו משתתף בתגובות כימיות רגילות, אם כי דעיכה גרעינית ותגובות גרעיניות עלולות לגרום לשינויים בגרעין האטומי.

מספר הפרוטונים באטום קובע איזה יסוד הוא. לכל רכיב יש אות אחת או שתיים סמל המשמש לזיהוי הנוסחאות והתגובות הכימיות. הסמל להליום הוא הוא. אטום עם שני פרוטונים הוא אטום הליום ללא קשר למספר הנויטרונים או האלקטרונים שיש לו. לאטום יכול להיות מספר זהה של פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים או שמספר הנייטרונים ו / או האלקטרונים עשוי להיות שונה ממספר הפרוטונים.

אטומים הנושאים מטען חשמלי חיובי או שלילי נטו הם יונים. לדוגמה, אם אטום הליום מאבד שני אלקטרונים, יהיה לו מטען נטו של +2, שייכתב הוא²⁺.

שינוי מספר הנויטרונים באטום קובע אילו איזוטופ של אלמנט שהוא. ניתן לכתוב אטומים עם סמלים גרעיניים כדי לזהות את האיזוטופ שלהם, שם מספר הגרעינים (פרוטונים פלוס נויטרונים) מופיע למעלה ומשמאל לסמל אלמנט, עם מספר הפרוטונים המופיעים להלן ומשמאל לסמל סמל. לדוגמה, שלושה איזוטופים של מימן הם:

¹₁ח, ²₁ח, ³₁ח

מכיוון שאתה יודע שמספר הפרוטונים לעולם לא משתנה עבור אטום של יסוד, איזוטופים נפוצים יותר נכתבים באמצעות סמל האלמנט ומספר הנוקלאונים. לדוגמה, אתה יכול לכתוב H-1, H-2 ו- H-3 עבור שלושת האיזוטופים של מימן או U-236 ו- U-238 עבור שני איזוטופים נפוצים של אורניום.

ה מספר אטומי של אטום מזהה את היסוד שלו ואת מספר הפרוטונים שלו. ה משקל אטומי הוא מספר הפרוטונים בתוספת מספר הנויטרונים באלמנט (מכיוון שמסת האלקטרונים כה קטנה בהשוואה למספר הפרוטונים והנויטרונים שהוא למעשה לא נחשב). המשקל האטומי נקרא לפעמים מסה אטומית או מספר המסה האטומית. המספר האטומי של הליום הוא 2. המשקל האטומי של הליום הוא 4. שים לב שהמסה האטומית של אלמנט בטבלה המחזורית אינה מספר שלם. לדוגמא, המסה האטומית של הליום ניתנת כ- 4.003 ולא כ -4. הסיבה לכך היא שהטבלה המחזורית משקפת את השפע הטבעי של איזוטופים של יסוד. בחישובי כימיה אתה משתמש במסה האטומית הניתנת בטבלה המחזורית, בהנחה שמדגם של יסוד משקף את הטווח הטבעי של איזוטופים לאותו יסוד.

אטומים מתקשרים זה עם זה, ויוצרים לרוב קשרים כימיים זה עם זה. כאשר שני אטומים או יותר קשורים זה לזה, הם יוצרים מולקולה. מולקולה יכולה להיות פשוטה, כמו H₂, או מורכבים יותר, כגון ג₆ח₁₂O₆. התסריטים מציינים את המספר של כל סוג אטום במולקולה. הדוגמה הראשונה מתארת ​​מולקולה שנוצרה על ידי שני אטומי מימן. הדוגמה השנייה מתארת ​​מולקולה הנוצרת על ידי 6 אטומי פחמן, 12 אטומי מימן ו 6 אטומי חמצן. אמנם אתה יכול לכתוב את האטומים בכל סדר, האמנה היא לכתוב תחילה את העבר המטען לטובה של מולקולה, ואחריו החלק הטעון השלילי של המולקולה. אז, נתרן כלוריד כתוב NaCl ולא ClNa.

הטבלה המחזורית היא כלי חשוב בכימיה. הערות אלה סוקרות את הטבלה המחזורית, את אופן ההתארגנות שלה ואת מגמות הטבלה המחזורית.

בשנת 1869 דמיטרי מנדלב ארגן את היסודות הכימיים לטבלה תקופתית ממש כמו זו שאנו משתמשים בה כיום, למעט האלמנטים שלו הוזמנו על פי הגידול במשקל האטומי, בעוד שהטבלה המודרנית מסודרת על ידי הגברת האטום מספר. אופן ההתארגנות של האלמנטים מאפשר לראות מגמות בתכונות האלמנטים ולחזות את התנהגות האלמנטים בתגובות כימיות.

נקראות שורות (נעות שמאלה לימין) תקופות. אלמנטים בתקופה חולקים את אותה רמת אנרגיה גבוהה ביותר עבור אלקטרון שלא נרגש. יש יותר רמות משנה לרמת אנרגיה ככל שגודל האטום גדל, כך שיש יותר אלמנטים בתקופות בהמשך הטבלה.

עמודות (הנעות מלמעלה למטה) מהוות את הבסיס לאלמנט קבוצות. אלמנטים בקבוצות חולקים את אותו המספר של אלקטרונים ערכיים או סידור מעטפת אלקטרונית חיצונית, מה שנותן לאלמנטים בקבוצה מספר תכונות משותפות. דוגמאות לקבוצות אלמנטים הן מתכות אלקליות וגזים אצילים.

ארגון הטבלה המחזורית מאפשר לראות במבט חטוף מגמות בתכונות האלמנטים. המגמות החשובות נוגעות לרדיוס אטומי, אנרגיית יינון, אלקטרוניות והקשר האלקטרוני.

• רדיוס אטומי
  רדיוס אטומי משקף את גודל האטום. רדיוס אטומי פוחתת מעבר משמאל לימין לאורך תקופה ו מגדיל את המעבר מלמעלה למטה במורד קבוצת אלמנטים. למרות שאפשר לחשוב שהאטומים פשוט יתגדלו ככל שהם יגזלו יותר אלקטרונים, אלקטרונים יישארו במעטפת, בעוד שהמספר ההולך וגדל של הפרוטונים מושך את הקליפות קרוב יותר לגרעין. בהמשך הקבוצה, אלקטרונים נמצאים רחוק יותר מהגרעין במעטפות אנרגיה חדשות, כך שגודל האטום הכללי גדל.
• אנרגיה יינון
  אנרגיית יינון היא כמות האנרגיה הדרושה להסרת אלקטרון מיון או אטום במצב הגז. אנרגיית יינון מגדיל את מעבר משמאל לימין לאורך תקופה ו פוחתת נעים מלמעלה למטה במורד קבוצה.
• אלקטרונגטיביות
  אלקטרונגטיביות היא מדד לאופן קל ליצור אטום קשר כימי. ככל שהחשמל האלקטרוניטיבי גבוה יותר, כך המשיכה לקשירת אלקטרונים גבוהה יותר. אלקטרונגטיביות מפחית את מעבר במורד קבוצת אלמנטים. אלמנטים בצד שמאל של הטבלה המחזורית נוטים להיות אלקטרופוזיטיביים או נוטים יותר לתרום אלקטרונים מאשר לקבל כזה.
• משיכת אלקטרון
  זיקה אלקטרונית משקפת עד כמה קל אטום יקבל אלקטרון. משיכת אלקטרון משתנה בהתאם לקבוצת האלמנטים. לגזים האצילים יש קשרים עם אלקטרונים קרוב לאפס מכיוון שהם מילאו פגזי אלקטרונים. להלוגנים יש זיקות אלקטרוניות גבוהות מכיוון שתוספת האלקטרון מעניקה לאטום מעטפת אלקטרונים מלאה לחלוטין.

קשרים כימים קל להבין אם זכור את התכונות הבאות של אטומים ואלקטרונים:

• אטומים מחפשים את התצורה היציבה ביותר.
• חוק אוקטט קובע כי אטומים עם 8 אלקטרונים במסלול החיצוני שלהם יהיו יציבים ביותר.
• אטומים יכולים לשתף, לתת או לקחת אלקטרונים של אטומים אחרים. אלה צורות של קשרים כימיים.
• איגרות חוב מתרחשות בין אלקטרונים ערכיות של אטומים, לא אלקטרונים פנימיים.

שני הסוגים העיקריים של קשרים כימיים הם קשרים יוניים וקוואלנטיים, אך עליכם להיות מודעים לכמה סוגים של קשרים:

• איגרות חוב יוניות
  קשרים יוניים טופס כאשר אטום אחד לוקח אלקטרון מאטום אחר. דוגמה: NaCl נוצר על ידי קשר יוני בו נתרן תורם את האלקטרון הערכי שלו לכלור. כלור הוא הלוגן. לכל ההלוגנים יש 7 אלקטרונים ערכיים והם זקוקים לאחד נוסף בכדי להשיג שמינייה יציבה. נתרן הוא מתכת אלקלית. לכל המתכות האלקליות יש אלקטרון ערכי 1, אותו הם תורמים בקלות ליצירת קשר.
• אגרות חוב קוולנטיות
  קשרים קוולנטיים נוצרים כאשר האטומים חולקים אלקטרונים. האמת, ההבדל העיקרי הוא שהאלקטרונים בקשרים יוניים קשורים יותר לאטום אחד גרעין זה או אחר, אשר אלקטרונים בקשר קוולנטי נוטים לערוך מסלול גרעין אחד באותה מידה. אחר. אם האלקטרון קשור יותר לאטום אחד מהאחר, א קשר קוולנטי קוטבי עשוי להיווצר. דוגמא: קשרים קוולנטים נוצרים בין מימן לחמצן במים, H₂O.
• קשר מתכתי
  כאשר שני האטומים שניהם מתכות, נוצר קשר מתכתי. ההבדל במתכת הוא שהאלקטרונים יכולים להיות כל אטום מתכת, ולא רק שני אטומים במתחם. דוגמה: קשרים מתכתיים נראים בדגימות של מתכות אלמנטיות טהורות, כמו זהב או אלומיניום, או סגסוגות, כגון פליז או ברונזה.

יתכן שאתה תוהה כיצד תוכל לדעת אם קשר הוא יוני או קוולנטי. אתה יכול להסתכל על מיקום האלמנטים בטבלה המחזורית או בטבלת האלמנטים אלקטרוניות לחזות את סוג הקשר שייווצר. אם ערכי האלקטרוניטיבים שונים זה מזה זה מזה, נוצר קשר יוני. בדרך כלל הקטיון הוא מתכת והאניון אינו מטאלי. אם האלמנטים שניהם מתכות, צפו להיווצר קשר מתכתי. אם ערכי האלקטרוניטיביות דומים, צפו להיווצר קשר קוולנטי. איגרות חוב בין שני מתכות אינן קשורות קוולנטיות. קשרים קוולנטים קוטביים נוצרים בין אלמנטים שיש להם הבדלי ביניים בין ערכי האלקטרוניטיביות.

על מנת שכימאים ומדענים אחרים יתקשרו זה עם זה, הוסכם על מערכת ננומטוריה או שמות על ידי האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית או IUPAC. תשמעו כימיקלים המכונים בשמות הנפוצים שלהם (למשל, מלח, סוכר וסודה לשתייה), אך במעבדה הייתם משתמשים בשמות שיטתיים (למשל נתרן כלורי, סוכרוז ונתרן ביקרבונט). להלן סקירה של כמה נקודות מפתח בנושא המינוח.

תרכובות עשויות להיות מורכבות משני אלמנטים בלבד (תרכובות בינאריות) או יותר משני אלמנטים. כללים מסוימים חלים בעת שמות של תרכובות בינאריות:

• אם אחד האלמנטים הוא מתכת, הוא נקרא הראשון.
• יש מתכות שיכולות ליצור יותר מיון חיובי אחד. מקובל לציין את המטען על היון באמצעות ספרות רומיות. לדוגמה, FeCl₂ הוא ברזל (II) כלוריד.
• אם האלמנט השני הוא לא מתכתי, שם המתחם הוא שם המתכת ואחריו גבעול (קיצור) של השם הלא מתכתי ואחריו "אידיא". לדוגמה, NaCl נקרא נתרן כלורי.
• עבור תרכובות המורכבות משני לא-מתכות, האלמנט האלקטרופוזיטיבי יותר נקרא הראשון. גזע האלמנט השני נקרא, ואחריו "אידיא". דוגמה לכך היא HCl, שהוא מימן כלוריד.

בנוסף לכללים למתן שמות של תרכובות בינאריות, ישנן מוסכמות שמות נוספות לתרכובות יוניות:

• כמה אניונים פוליאטומיים מכילים חמצן. אם אלמנט יוצר שני אוקיאניונים, זה עם פחות חמצן מסתיים ב-ואילו זה עם יותר אוקסיאנים מסתיים בתא. לדוגמה:
  לא^2- זה ניטריט
  לא^3- הוא חנקה