חלקיק בפני עצמו והרבה חלקיקים ביחד

כל אחד נתקל במושגים "אטום", "מולקולה" ועוד מושגים מעולם הכימיה. ברשומה זו אנסה להסביר בצורה פשוטה מהם המושגים האלה.

ברשומה הקודמת עסקנו בשאלה ממה מורכב החומר. הרעיון הפילוסופי שהחומר בנוי מחלקיקים ומרִיק הפך להיות המודל בו משתמשים כדי לתאר את החומר וממנו נתחיל הפעם.

החלקים הבסיסיים של מודל החלקיקים:

  1. החומר בנוי מחלקיקים זעירים. החלקיקים הם בעלי מסה וגודל מגוונים. מסתם נעה בין מיליונית מיליארדית מיליארדית הגרם ועד מאות גרמים. גודלם נע בין עשירית מיליארדית המטר ועד עשרות סנטימטרים או אפילו מאות סנטימטרים.
  2. החלקיקים נמצאים ומופרדים זה מזה ע"י חלל ריק, או רִיק. חלל זה ביחד עם נפח החלקיק הם הנפח שתופס החומר. נפח החלקיק עצמו כמעט ולא משתנה, בעוד המרחק בין החלקיקים משתנה מאוד עם שינוי מצב־הצבירה של החומר.
  3. החלקיקים נעים ללא הפסק. במילים מדעיות יותר: לחלקיקים יש מהירות ומסה או תנע. למשל לחלקיקי החמצן באוויר החדר הנמצאים בטמפטורה של 20 מע"צ יש מהירות ממוצעת של כ-478 מטר בשניה.
  4. החלקיקים מפעילים אחד על השני כוחות משיכה ודחיה חשמליים.

אפשר לדמיין את החלקיקים ככדורים זעירים המקפצים ומתנגשים.

מ-92 יוצא 30 מיליון

לאדם ידועים כ-120 יסודות (ו-92 מתוכם נמצאים בטבע) וכ-30 מיליון חומרים שונים. ניתן להסביר את כל החומרים השונים כצירוף של 92 היסודות. ניתן להרחיב את המודל כך שיסביר גם את מספר החומרים השונים שאנחנו רואים:

  1. ישנם 92 חלקיקים יסודיים שלא מתפרקים לחלקיקי חומר אחרים ומהם בנויים חלק משאר החלקיקים.
  2. חלק החלקיקים יכולים להתחבר זה לזה ע"י משיכה חשמלית וליצור חלקיקים חדשים, גדולים יותר.
  3. חלק מהחלקיקים יכולים להתפרק וליצור חלקיקים חדשים, קטנים יותר.

לצורך הפשטות ניתן לדמיין זאת כך שיש 92 סוגי כדורים שונים. חלק מהכדורים מחוברים לכדורים אחרים בגומיות קצרות.

מספר אטומים, מספר סוגי אטומים, מספר סוגי חלקיקים

אני יודע, כותרת לא מוצלחת.

כדי להבחין בין סלט המושגים צריך לענות על שלוש שאלות, שתי שאלות המתייחסות לכל חלקיק בפני עצמו ושאלה אחת המתייחסת לאוסף של הרבה חלקיקים.

שאלה ראשונה: מכמה אטומים מורכב החלקיק, אם החלקיק בנוי מאטום אחד – זהו אטום חופשי, אם החלקיק בנוי מיותר מאטום אחד – זוהי מולקולה. מספר האטומים במולקולה נע בין 2-טריליוני אטומים.

דיאגרמה להבחנה בין אטום חופשי למולקולה
חלקיק בודד יכול להיות אטום חופשי או מולקולה הבנויה מכמה אטומים מחוברים

שאלה שניה: מכמה סוגי אטומים (או מכמה יסודות) מורכב החלקיק. אם החלקיק בנוי מאטומים של יסוד אחד – זהו חלקיק של יסוד, אם החלקיק בנוי מיותר מסוג אחד של אטומים – זהו חלקיק של תרכובת.

דיארגמה להבחנה בין יסוד ותרכובת
חלקיק בודד יכול להיות יסוד הבנוי מסוג אחד של אטומים או תרכובת הבנויה מכמה סוגים של אטומים

כמובן, כל חלקיק מאופיין ע"י שתי השאלות. ולכן קיימים: מולקולות של יסוד, אטומים חופשיים של יסוד ומולקולות של תרכובת (מעצם ההגדרה אין מולקולה של אטום חופשי)

אפשר לשאול שאלה נוספת, כללית יותר, לגבי אוסף של חלקיקים רבים, או לגבי החומר: כמה סוגי חלקיקים יש באוסף החלקיקים. אם רק סוג אחד של חלקיקים – זהו חומר טהור, אם החומר בנוי מכמה סוגים של חלקיקים – זוהי תערובת.

דיאגרמה להבחנה בין חומר טהור לתערובת
אוסף של חלקיקים יכול להיות תערובת של חלקיקים מסוגים שונים או חומר טהור העשוי חלקיקים זהים
פורסם בקטגוריה הוראה, יהדות ודעות אחרות, מדע, עם התגים , , , , , , , , , , , , , , , , . אפשר להגיע לכאן עם קישור ישיר.

5 תגובות בנושא חלקיק בפני עצמו והרבה חלקיקים ביחד

  1. מאת שועלדון‏:

    פוסט נחמד. אמנם לא חידש לי כלום, אבל היה כדאי להביא דוגמאות בשביל להמחיש את כל העניין.

  2. מאת מיקיאצ'ו‏:

    שלום אריאל
    בתור אחד שלא ממש מבין מה הם מה, תודה על ההסבר הפשטני. לצורך הדידקציה, אולי כדאי לצבוע את סוגי החלקיקים שבתרשים בצבעים שונים. סתם הצעה, אתה לא חייב לפרסם את הרשומה הזו.
    שבוע טוב

  3. מאת אליהו החמוץ‏:

    טוב יותר לו היית משלב באמצע את הדוגמאות (היהלום והמולקולה) שהבאת בסוף.
    בכלל, שיטה יפה לסיווג החומר.

השאר תגובה