Embedded Files
יוהנס קפלר (1571 - 1630)
קצת היסטוריה
משלהי העת העתיקה ולאורך ימי הביניים התפתחה האלכימיה, שהתבססה רבות על תיאורית ארבעת היסודות. האל-כימאים הניחו קיומם של מספר מועט של יסודות המסוגלים באמצעות כוחות נסתרים, לרבות כוחות מאגיים, לעבור טרנספורמציות שונות. בנוסף שאפה האלכימיה למצוא דרך להפיכתן של מתכות פשוטות וזולות כדוגמת עופרת למתכות אצילות ויקרות כדוגמת הזהב, על ידי הוספת תכונות "זהביות" כברק לחומר. האלכימיה אף שאפה למצוא תרופה המסוגלת לרפא כל מחלה ולהעניק למשתמש בה חיי נצח.
במאה ה-17 נדחקה האלכימיה לטובת תיאורית הפלוגיסטון, אותה הגה יוהן בכר. תיאורית הפלוגיסטון נועדה להסביר את תופעת הבעירה. לפי תיאוריה זו, הפלוגיסטון הוגדר כחומר "בלתי נראה" חסר צבע, טעם וריח הקיים בכל גוף חומרי, והמשתחרר מהחומר במהלך הבערה. תיאורית הפלוגיסטון, הצליחה להסביר תופעות כימיות שונות, אך היא נכשלה להסביר תהליכי בעירה שגרמו לעליה במשקלו של החומר במקום לירידתו הצפויה כתוצאה מאיבוד פלוגיסטון.
בסופו של דבר הוחלפה תיאורית הפלוגיסטון בתיאורית החמצן של לבואזיה, שטען שהבעירה הינה התרכבות החומר הבוער עם החמצן שבאוויר. לבואזיה החל לשקול בעקביות הן את המגיבים והן את התוצרים במערכת סגורה, והראה כי בתהליכים כימיים חומר לא הולך לאיבוד ולא נוצר יש מאין. במערכת סגורה שווה משקל התוצרים למשקל המגיבים בתהליך. בראשית המאה ה-19 החלה להתפתח התורה האטומית, לפיה כל חומר בנוי מחלקיקים יסודיים המכונים אטומים.
ג'ון דלטון, כימאי ופיזיקאי אנגלי, היה מחלוציה של תורה זו. דלטון טען שכל החומרים מורכבים מחלקיקים אטומים, כך שכל יסוד כימי מורכב מאטומים בעלי מסה זהה אופיינת (מסה אטומית). הוא מיין יסודות שונים לפי משקלם היחסי בהשוואה למשקלו של היסוד הקל ביותר, המימן. יעקב ברצליוס, מדען שבדי, אשר יחד עם דלטון ולבואזיה נחשב לאחד מאבותיה של הכימיה, בצע גם הוא מיון יסודות שונים לפי משקלם היחסי (הפעם ביחס לחמצן), ועל ידי כך שהראה כי מסתם האטומית של יסודות שונים אינו כפולה של משקל המימן, הפריך את השערתו של המדען האנגלי ויליאם פרואוט שכל היסודות בנויים מאטומים של מימן.
יעקב ברצליוס היה זה שפיתח את שיטת הכתיב הכימי המקובלת כיום, שבה לכל יסוד סימול פשוט כדוגמת H למימן ו-O לחמצן. לזכותו של ברצליוס נזקף גילויים של היסודות: סלניום (Se), צריום (Ce) ותוריום (Th), וגם בידודם של היסודות הכימיים צורן (Si), זירקוניום (Zr) וטנטלום (Ta).
בתחילת המאה ה-19 החלו מדענים להבין שהעולם שבו אנו חיים בנוי מאוסף של יסודות. לכן, באותה עת נוצר צורך לבצע מיון ולהבין: מה המשותף ומה המבדיל בין היסודות השונים? בשלב זה החל מדען רוסי בשם דימיטרי מנדליב לנסות ולעשות סדר בתוך ההמולה. דימיטרי איבנוביץ' מנדליב נולד בשנת 1837 בעירה נידחת בסיביר. הוא היה בן זקונים במשפחה מרובת ילדים ודלת אמצעים. בדומה למדענים רבים בתקופתו סבר גם מנדליב כי העולם אינו בנוי מאוסף אקראי של חלקיקים, וכי קיימת חוקיות כלשהי לפיה ניתן לסדר את היסודות. לשם כך הוא החל לרשום לכל אחד מהיסודות שהיו מוכרים בתקופתו את תכונותיהם. הוא סידר ומיין את היסודות ולבסוף הגיע למסקנה כי ניתן לסדר אותם בשורות ועמודות לפי המשקל האטומי שלהם, כאשר בכל עמודה ישנם יסודות בעלי תכונות דומות. כך למעשה נולדה לה הטבלה המחזורית של היסודות.
הקסם של הכימיה (שעה 22:22 דק') – אנדרו שידלו מדגים באמצעות ניסויים פשוטים מלווים בהסברים מהוא מדע הכימיה ומכניס את הצופה לעולמן של המולוקולות.
מפת הכימיה על קצה המזלג (11:56 דק') – סיכום תחום הכימיה סיכם ב-12 דקות. מאטומים, הטבלה המחזורית, קשרים בין-אטומים ועוד.
עושים סדר בטבלה המחזורית (11:50 דק') – הסברים כיצד מסודרת הטבלה המחזורית, מה ההגיון שעומד מאחורי סידור זה, מהן תכונותיהן של המתכות האלקליות, מהן מתכות מעבר ומה התכונות האופייניות לגזים אצילים.
תיקון כימי – על יסודות ואטומים (12:39 דק'). הסברים מלווים באיורים ודיאגרמות על אטומים, מצבי צבירה, מולוקולות ותגובות כימיות.
שש תגובות כימיות ששינו את ההיסטוריה האנושית (7:56 דק', ערוץ PBS). על תגובות כימיות ששינו את העולם: בסרטון זה מסבירים על גילוי האש, ואיך בישול קשור לכימיה.
מבוא לכימיה (7:45 דק', כימיה באקדמית קהן, Khan Academy) – על אטומים, תרכובות וחומרים יונים. מהו מקצוע הכימיה ואיך כימיה קשורה למתמטיקה ולמדעים אחרים?
הטבלה המחזורית
הטבלה המחזורית או המערכה המחזורית, המכונה טבלת מנדלייב, היא שיטת מיון (טקסונומיה) שהוצעה לראשונה על ידי הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב ב-1869. הטבלה מציגה את כל היסודות לפי המספר האטומי והסמל הכימי של האטומים שלהם. מנדלייבגילה מחזוריות בתכונות הכימיות של היסודות, כאשר הם מסודרים מן הקל אל הכבד. בעת שנבנתה הטבלה המספרים האטומיים היו לא יותר ממספרים סידוריים שניתנו ליסודות על-פי המשקל שלהם. רק 70 שנה מאוחר יותר פותחה תיאוריה שהסבירה את הקשר בין המספר האטומי למבנה הפנימי של אטומי היסודות.
הטבלה המחזורית מחולקת לשמונה טורים עיקריים. בין הטורים השני והשלישי קיים גוש נוסף של יסודות המכונה גוש מתכות המעבר. האלקטרונים ברמה החיצונית, הרחוקה ביותר מגרעין האטום, נקראים אלקטרוני ערכיות. מיקומו של כל יסוד, כלומר הטור והשורה בהם הוא ימצא, נקבעים על-ידי סידור האלקטרונים ביסוד. מספר הרמות האלקטרוניות המאוכלסות באלקטרונים ביסוד, יקבע באיזה שורה ימצא היסוד. מספר אלקטרוני הערכיות קובע את התכונות הכימיות של היסוד. לכן, יסודות המצויים באותו הטור נקראים משפחה. מיקומו של יסוד בטבלה המחזורית יכול לעזור בחיזוי תכונותיו של החומר. הטבלה המחזורית יכולה לדוגמה לעזור בניבוי התכונות הבאות: האם היסוד יגלה תכונות של מתכת או אל-מתכת. איזה סוג קשרים ייצור יסוד זה עם יסודות אחרים.
מול ומספרו של אבוגדרו – אטומים, תרכובות ויונים (כימיה באקדמיית קהן, 9:44 דק'). הרעיון של מול כמספר ומהו משמעותו של מספר אבוגדרו.
הטבלה המחזורית (המערכה המחזורית, 3:51 דק') – טבלה למיון היסודות שהוצעה לראשונה בשנת 1869 על-ידי המדען הרוסי דמיטרי מנדלייב. הטבלה מציגה את היסודות לפי מספרם האטומי (במקור לפי משקלם האטומי), כאשר לכל יסוד סימול משלו. מנדלייב סידר את הטבלה בעמודות בהתאם למחזוריות התכונות הכימיות של היסודות. בנוסף הוא סידר את היסודות בטבלה בשורות בהתאם למשקלם האטומי, מן הקל אל הכבד.
מארי קירי (Marie Curie) – "לעולם את תתנו לעצמכם להיות מובסים מאדם זה או אחר או מאירוע כלשהו". מארי קירי (1867 – 1934) הייתה פיזיקאית וכימאית צרפתייה ממוצא פולני, שעסקה בחקר הקרינה הרדיואקטיביות. קירי היתה האישה הראשונה שזכתה בפרס נובל. בשנת 1903 זכתה קירי בפרס נובל לפיזיקה, בזכות מחקרה פורץ הדרך על תופעת הקרינה, ובשנת 1911 זכתה בפרס נובל לכימיה על גילוי הרדיום והפולוניום, ועל חקר הרדיום.
איזון משוואות בכימיה (סטוכיומטריה) – הסברים (12:56 דק') מאויירים כיצד מאזנים במקצוע הכימיה משוואות של תגובות ולשם מה עושים זאת.
ננו-טכנולוגיה (7:15 דק') – תחום של מדע יישומי שעוסק בשליטה בחומר בקנה מידה אטומי ומולקולרי, כולל הזזת אטומים בודדים והרכבה עצמית של מולקולרית. הננו-טכנולוגיה היא דיסיפלינה רב-תחומית העוסקת במבנים בגודל של 100 ננומטר או פחות, וכוללת פיתוח חומרים חדשים, חקר תכונות החומרים הננו-מטרים, ואף פיתוח מכונות זעירות. תחום הננו-טכנולוגיה דורש מזעור של צידוק קיים לצד פיתוח שיטות יצור ובדיקה חדשות של חומרים.
פרופ' עדה יונת זוכת פרס נובל לשנת 2009 (9:05 דק') – עדה יונת (ילידת 1939) היא מדענית ישראלית בתחום הביו-כימיה ממכון ויצמן למדע. עדה יונת חוקרת את הקריסטלוגרפיה של חלבונים, תוך התמקדות במבנהו ובפעולתו של הריבוזום. יונת זכתה בפרס נובל לכימיה לשנת 2009 על מחקריה שתרמו להבנת המבנה והתפקיד של הריבוזום.
ראיון עם פרופ' דני שכטמן זוכה פרס נובל לכימיה לשנת 2011 (10:19 דק') – פרופ' שכטמן מהפקולטה להנדסת חומרים בטכניון מספר כיצד גילה סוג חדש של חומרים ומסביר מהם למעשה הקווזי-גבישים.
פרס נובל לכימיה לשנת 2011 (Periodic Table of Videos) (9:46 דק') – הסבר על גליוי הקווזי גבישים על ידי פרופ' שכטמן ומהם למעשה קווזי גבישים מבחינה קרוסטלוגרפית.
Google Sites
Report abuse