לומדים את הטבלה המחזורית, שיעור אחר שיעור

שיעורים קצרים וברורים על אופן פעולתה של הטבלה המחזורית, שנכתבו לכימיה בתיכון ובשנות האוניברסיטה הראשונות. מתחילים בהסבר מהי הטבלה ובאופן סידור הקבוצות והמחזורים, ואז ממשיכים לאלקטרוני ערכיות, לתצורות אלקטרונים, למגמות מחזוריות וליונים רב-אטומיים. כל שיעור מחובר לתצוגה אינטראקטיבית של הטבלה, כדי שתוכלו לראות את הרעיון בפעולה.

כימיה מאפס

קורס חינמי בן 20 שיעורים קצרים, מאטומים ועד משוואות כימיות. כל שיעור מסתיים בשלוש שאלות מהירות.

התחילו את הקורס

1

אטומים ויסודות

ממה הכול עשוי: יסודות, אטומים והחלקיקים שבתוכם. · 4 שיעורים

1. 1 מהו יסוד? יסוד הוא חומר טהור שבנוי מסוג אחד בלבד של אטומים. אי אפשר לפרק אותו לחומרים פשוטים יותר בתגובה כימית. זהב, חמצן ופחמן הם יסודות, ולכל אחד מ-118 היסודות הידועים יש משבצת משלו בטבלה המחזורית. דקה אחת של קריאה
2. 2 בתוך האטום אטום בנוי משלושה סוגים של חלקיקים קטנים עוד יותר: פרוטונים, נייטרונים ואלקטרונים. פרוטונים ונייטרונים דחוסים במרכז קטן וכבד הנקרא גרעין, ואלקטרונים נעים סביבו. פרוטונים הם חיוביים, אלקטרונים הם שליליים ולנייטרונים אין מטען. דקה אחת של קריאה
3. 3 מספר אטומי ומסה המספר האטומי הוא מספר הפרוטונים באטום, והוא קובע איזה יסוד האטום. מספר המסה הוא מספר הפרוטונים ועוד הנייטרונים. בעזרת שני המספרים האלה אפשר לספור כל חלקיק: מספר הפרוטונים והאלקטרונים שווה למספר האטומי, ומספר הנייטרונים שווה למספר המסה פחות המספר האטומי. דקה אחת של קריאה
4. 4 מהם איזוטופים? איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד שיש בהם מספרי נייטרונים שונים. מספר הפרוטונים שלהם זהה, ולכן הם אותו יסוד ומגיבים כמעט באותו אופן, אבל המסות שלהם שונות. פחמן-12 ופחמן-14 הם שני איזוטופים של פחמן. דקה אחת של קריאה

2

קריאת הטבלה המחזורית

כיצד הטבלה מאורגנת: מחזורים, קבוצות, משפחות, מתכות ואל-מתכות. · 5 שיעורים

1. 5 מהי הטבלה המחזורית? הטבלה המחזורית היא תרשים שמסדר את כל 118 היסודות הכימיים הידועים לפי המספר האטומי, מספר הפרוטונים בגרעין כל אטום. היסודות ממוקמים בשורות הנקראות מחזורים ובטורים הנקראים קבוצות, כך שיסודות בעלי תכונות כימיות דומות נמצאים באותו טור. הדפוס הזה מאפשר לנבא הרבה על יסוד לפי מקומו. דקה אחת של קריאה
2. 6 קבוצות ומחזורים קבוצות הן 18 הטורים האנכיים של הטבלה המחזורית, ומחזורים הם 7 השורות האופקיות. ליסודות באותה קבוצה יש בדרך כלל אותו מספר אלקטרוני ערכיות, ולכן יש להם תכונות כימיות דומות. ליסודות באותו מחזור יש אותו מספר קליפות אלקטרונים, ותכונותיהם משתנות בהדרגה משמאל לימין. דקה אחת של קריאה
3. 7 מתכות, אל-מתכות ומתכות למחצה מתכות הן יסודות מבריקים וניתנים לכיפוף ולהטבעה, שמוליכים היטב חום וחשמל ונוטים לאבד אלקטרונים; אל-מתכות הן בדרך כלל עמומות, שבירות או גזיות, מוליכות גרוע ונוטות לקבל אלקטרונים או לחלוק בהם. למתכות למחצה יש תכונות ביניים. בטבלה המחזורית, מתכות ממלאות את הצד השמאלי ואת האמצע, אל-מתכות נמצאות בפינה הימנית העליונה, ומתכות למחצה נמצאות לאורך קו המדרגות המשונן שמפריד ביניהן. דקה אחת של קריאה
4. 8 משפחות יסודות משפחות יסודות הן קבוצות של יסודות בעלי תכונות דומות, וברוב הטבלאות המחזוריות לכל משפחה יש צבע משלה. האתר הזה משתמש בעשר משפחות: מתכות אלקליות, מתכות אלקליות עפרוריות, מתכות מעבר, מתכות לאחר המעבר, מתכות למחצה, אל-מתכות תגובתיות, הלוגנים, גזים אצילים, לנתנידים ואקטינידים. אפשר לזהות כל אחת לפי הצבע שלה ומקומה בטבלה. דקה אחת של קריאה
5. 9 לנתנידים ואקטינידים הלנתנידים (יסודות 57–71) והאקטינידים (יסודות 89–103) מודפסים בשתי שורות מתחת לטבלה המחזורית הראשית רק כדי לשמור על רוחב מעשי. מקומם האמיתי בתוך מחזורים 6 ו-7, ממש אחרי בריום (56) ורדיום (88). אילו הוצבו במקומם, הטבלה הייתה נמתחת ל-32 טורים, רחבה מכדי להיכנס בנוחות בעמוד או במסך. דקה אחת של קריאה

3

אלקטרונים

קליפות, אלקטרוני ערכיות ותצורות, והמגמות שהם מסבירים. · 4 שיעורים

1. 10 קליפות אלקטרונים קליפות אלקטרונים הן רמות האנרגיה שבהן נמצאים אלקטרוני האטום, המסודרות בשכבות סביב הגרעין. הקליפה הראשונה מכילה עד 2 אלקטרונים והשנייה עד 8, ובעשרים היסודות הראשונים גם הקליפה השלישית נעצרת ב-8, וכך מתקבל הדפוס 2-8-8. מודל בוהר מצייר קליפות כמעגלים סביב הגרעין, תמונה שימושית אך מפושטת. דקה אחת של קריאה
2. 11 מהם אלקטרוני ערכיות? אלקטרוני ערכיות הם האלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר של האטום, אלה שלוקחים חלק בקשר הכימי. ביסודות של הקבוצות הראשיות, מספר אלקטרוני הערכיות תואם את הספרה האחרונה של מספר הקבוצה: לחמצן בקבוצה 16 יש 6, ולכלור בקבוצה 17 יש 7. אלקטרוני ערכיות קובעים אילו יונים יוצר יסוד וכמה קשרים הוא יוצר. דקה אחת של קריאה
3. 12 איך כותבים הגדרות אלקטרוניות הגדרה אלקטרונית מראה איך מסודרים אלקטרוני האטום בתת-קליפות, ונכתבת עם כתב עילי למספר האלקטרונים בכל אחת, כמו 1s² 2s² 2p⁴ לחמצן. כדי לכתוב אחת, לוקחים את מספר האלקטרונים מהמספר האטומי וממלאים את תת-הקליפות לפי סדר אאופבאו (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d וכן הלאה). הקיצור בגז אציל מקצר הגדרות ארוכות, ומעט יסודות, כמו כרום ונחושת, חורגים מהדפוס. דקה אחת של קריאה
4. 13 מגמות מחזוריות מגמות מחזוריות הן דפוסים קבועים בתכונות היסודות לאורך הטבלה המחזורית. כשנעים משמאל לימין לאורך מחזור, הרדיוס האטומי קטן בדרך כלל ואילו השליליות החשמלית ואנרגיית היינון גדלות; כשיורדים בקבוצה, הרדיוס האטומי גדל ואילו השליליות החשמלית ואנרגיית היינון קטנות. האופי המתכתי פועל בכיוון ההפוך והוא הגדול ביותר בפינה השמאלית התחתונה של הטבלה. דקה אחת של קריאה

4

כימיה עם יסודות

יונים, קשרים, נוסחאות, מולים ומשוואות: מחברים יסודות יחד. · 7 שיעורים

1. 14 יונים ומטענים יון הוא אטום, או קבוצת אטומים, הנושא מטען חשמלי כי קיבל או איבד אלקטרונים. אטומים שמאבדים אלקטרונים הופכים ליונים חיוביים הנקראים קטיונים, ואטומים שמקבלים אלקטרונים הופכים ליונים שליליים הנקראים אניונים. ביסודות רבים אפשר לנבא את המטען לפי מספר הקבוצה בלבד: נתרן בקבוצה 1 יוצר Na⁺, וכלור בקבוצה 17 יוצר Cl⁻. דקה אחת של קריאה
2. 15 מהם יונים רב-אטומיים? יון רב-אטומי הוא קבוצה של שני אטומים או יותר הקשורים יחד, הנושאת מטען חשמלי כולל ופועלת כיחידה אחת בתרכובות. דוגמאות נפוצות הן הידרוקסיד (OH⁻), ניטראט (NO₃⁻), קרבונט (CO₃²⁻), סולפט (SO₄²⁻), פוספט (PO₄³⁻) ואמוניום (NH₄⁺). רוב היונים הרב-אטומיים שליליים, ורבים מהם מכילים חמצן. דקה אחת של קריאה
3. 16 קשרים כימיים קשר כימי הוא המשיכה שמחזיקה אטומים יחד ביסודות ובתרכובות. בקשר יוני, אטום אחד מעביר אלקטרונים לאחר והיונים בעלי המטענים המנוגדים מושכים זה את זה; בקשר קוולנטי, אטומים חולקים זוגות אלקטרונים; ובקשר מתכתי, אטומי מתכת חולקים "ים" של אלקטרונים הנעים בחופשיות. איזה סוג נוצר תלוי בעיקר בשאלה אם האטומים הם מתכות או אל-מתכות. דקה אחת של קריאה
4. 17 איך קוראים נוסחאות כימיות נוסחה כימית משתמשת בסמלי יסודות ובמספרים קטנים כדי להראות אילו אטומים יש בחומר וכמה מכל אחד. המספר הקטן אחרי סמל, הנקרא כתב תחתי, סופר את האטומים של אותו יסוד, ולכן ב-H₂O יש 2 אטומי מימן ואטום חמצן 1. סוגריים, מקדמים והנקודה בהידרטים מוסיפים עוד כמה כללים, אבל כל אחד מהם הוא רק סוג של כפל או חיבור. דקה אחת של קריאה
5. 18 מהו מול? מול הוא יחידת ספירה שכימאים משתמשים בה לאטומים ולמולקולות, כמו שתריסר פירושו 12. מול אחד מכיל 6.022 × 10²³ חלקיקים, מספר הנקרא מספר אבוגדרו. המסה של מול אחד מחומר בגרמים, המסה המולרית שלו, נגזרת ישירות מהמסות האטומיות בטבלה המחזורית, ולכן היא מאפשרת להמיר בין גרמים למספרי חלקיקים. דקה אחת של קריאה
6. 19 איזון משוואות כימיות איזון משוואה כימית פירושו לוודא שיש אותו מספר אטומים מכל יסוד בשני צדי החץ. עושים זאת על ידי הצבת מקדמים שלמים לפני נוסחאות, לעולם לא על ידי שינוי הכתבים התחתיים. לדוגמה, מימן וחמצן יוצרים מים במשוואה המאוזנת 2H₂ + O₂ → 2H₂O. דקה אחת של קריאה
7. 20 שינויים כימיים ופיזיקליים שינוי פיזיקלי משנה את הגודל, הצורה או המצב הצבירה של חומר, אבל לאחר מכן הוא עדיין אותו חומר, כמו כשקרח נמס למים. שינוי כימי, הנקרא גם תגובה כימית, הופך חומרים לחומרים חדשים בעלי תכונות שונות, כמו כשברזל הופך לחלודה. השאלה המרכזית היא תמיד: האם נוצר חומר חדש? דקה אחת של קריאה