שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.
»
«
מהו מבנה החומר?
החומרים בעולם מגוונים ושונים זה מזה, בתכונות, במרקם וכדומה. אבל בואו נציץ בסיבות שהם שונים, באבני היסוד הבסיסיות ביותר של החומר ובחלקיקים הזעירים ביותר שהמדע מכיר. נביט למרכיבים של האטומים ושל המולקולות.
על מה מדובר?
כל החומרים בעולם מורכבים ממולקולות. המולקולות הללו בנויות מאטומים. את האטומים עצמם מרכיבים פרוטונים, נייטרונים וענן של אלקטרונים מסביבם.
לרוב לא מזכירים את זה אבל גם הפרוטונים והנויטרונים מורכבים מחלקיקים זעירים יותר שנקראים קוורקים, או קווארקים. נכון להיום, הקוורקים הם החלקיקים הקטנים ביותר שהמדע מכיר.
בניגוד לחלקיקים שיכולים להיות לבד בטבע, כמו האלקטרונים, הנויטרונים והפרוטונים, הקוורקים באים תמיד בזוגות או בשלשות. ככל הידוע לא ניתן למצוא קוורק בודד בטבע, או להפרידו. החשוב לעניין מבנה החומר הוא שהקווארקים נמשכים זה לזה ויוצרים את הפרוטונים והנויטרונים,
האחרונים מתחברים במינונים שונים ובכל הרכב של ניוטרונים ופרוטונים הם יוצרים גרעין של אחד מהיסודות הכימיים, אלו שמוצגים כל כך יפה בטבלה המחזורית. לכל יסוד בה יש מספר אטומי משלו.
דוגמאות? - בואו נראה: מימן למשל מכיל פרוטון אחד (מה שאומר שמספרו האטומי יהיה גם הוא 1). אם יהיו שני פרוטונים אז זה כבר גרעין של הליום ואתה כבר יודעים מה מספרו האטומי, נכון? (צודקים - התשובה היא 2). נמשיך ב-6 פרוטונים שיש לגרעין הפחמן ושמונה לחמצן וכן הלאה.
אגב, לא פעם בגרעין האטום משתנה המספר של הנויטרונים. למשל באטום פחמן יכולים להיות מספרים שונים של נויטרונים. ההבדלים הללו יוצרים איזוטופים - כולם פחמן אבל בעוד שהפעילות הכימית שלהם זהה, המאפיינים הפיזיקליים שלהם הם לא פעם שונים.
כך יש איזוטופים של פחמן שהם יציבים, בעוד שאחרים הם רדיואקטיביים. התכונות הללו שימושיות לא פעם, כמו במקרה של פחמן 14, שבזכותו ניתן לתארך את גילם של מאובנים וממצאים ארכיאולוגיים. יש כמובן איזוטופים אחרים, לא רק לפחמן. ביניהם כלור 35, כלור 37 ועוד.
נחזור לגרעין. יש בו לרוב מספר דומה של פרוטונים ונויטרונים. אבל מה בדיוק תפקידם של הנויטרונים?
ובכן, הנויטרונים מסייעים לפרוטונים להיצמד אלו לאלו, בניגוד לנטייה הבסיסית שלהם לדחות זה את זה, בשל המטען החשמלי השונה של פרוטונים שונים.
האטום נוצר מחיבור של פרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי לאלקטרונים בעלי מטען שלישי. באטומים נייטרליים מבחינה חשמלית יש מספר שווה של פרוטונים ואלקטרונים. כלומר, באטומים כאלה ייקשר אלקטרון שלילי אחד עם כל פרוטון חיובי. לכן יהיו בכל יסוד מספר דומה של אלקטרונים ופרוטונים והאטום שלו יהיה נייטרלי.
מדע הכימיה מכיר בכ-90 יסודות יציבים.
הנה תיאור מבנה החומר (מתורגם):
https://youtu.be/LE9Rmij-avM
סקירה על מבנה האטום (מתורגם):
https://youtu.be/mY1AMxUPhB8
כך נקשרים ביניהם אטומים לחלקיקים (מתורגם):
http://youtu.be/NgD9yHSJ29I?t=6s
תכנית חינוכית על מבנה החומר עם פרופסור דן שכטמן:
https://youtu.be/D2knuNloXH8?long=yes
וד"ר שקמה ברסלר שוורצמן מסבירה את החומר בצורה יפה ומקורית - בעזרת מוסיקה:
https://youtu.be/m5GKw93EL9M?long=yes
מהו גראפין - חומר העתיד?
הגראפין (Graphene) הוא חומר כימי חדש שיוכל בקלות להוביל את המהפכה הטכנולוגית הבאה.
הגראפין הוא חזק פי 200 יותר מפלדה, קל יותר מנוצה וגמיש כמו גומי. הסוללות החדשות עשויות הגראפין נטענות פי 20 יותר מהר ואורך חייהן פי 7 מהסוללות המוכרות לנו.
חומר הגראפין מפותח בהשקעות אדירות ואם יצליח הפיתוח נוכל לקבל בעתיד מכשירים שלא היכרנו כמותם.
דוגמאות? - כלי רכב ומטוסים קלים ובטיחותיים אך בעלי צריכת דלק זעירה, טלוויזיות שניתן להדביק על הקיר כמו טפטים ולגלגל כדי לקחת להרצאות, סמארטפונים ומחשבים גמישים וחזקים מפלדה, סוללות קלות ובעלות חיים ארוכים מאד, עיתונים אלקטרוניים שמחוברים לאינטרנט ומעודכנים בזמן הקריאה, חסרי משקל כמעט ושניתן לקפלם כרצוננו ועוד.
את פיתוח הגראפין מובילים צמד הפיזיקאים מאוניברסיטת מנצ’סטר באנגליה, זוכי פרס נובל בפיזיקה ב-2010, אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב. אם יצליח הפיתוח ניתן יהיה לייצר מהגרפן אפילו שרירים מלאכותיים שיחליפו את שרירי הגוף הפגועים של פצועים או את האיברים העייפים שלנו.
את ההמצאה המופלאה שלהם ביססו הממציאים על ערבוב של המינרל גרפיט, אותו גרפיט שאנו מכירים מהעפרונות שלנו, עם פיסות של סרטים דביקים!
אמנם לא הכל פתור בפיתוח הגראפין אבל השקעות של מיליארדים בפיתוחו מבטיחות שאם הוא יצליח, יהיה הגראפין לא פחות מאשר "הפלסטיק של המאה ה-21".
הנה החומר החזק מיהלום - גראפין:
https://youtu.be/fs1-9xRsGCQ
הפוטנציאל שלו לשינוי עולם המוצרים וחיי האדם:
https://youtu.be/Q_eTLPKdrHs
עוד על הגראפין:
http://youtu.be/WFacA6OwCjA
ההכנה של הגראפין ותולדות התגלית המדהימה:
http://youtu.be/PifL8bAybyc
סרטון הדרכה להכנת גראפין בבית:
http://youtu.be/Irg3kbnTN4o
נאנו-חומרים חדשים כבר נוצרו בעקבותיו:
https://youtu.be/jkAXhJWixJ8
איך שום דבר לא נדבק לטפלון?
טפלון (Teflon) הוא חומר פלסטי עמיד לחום, שמונע חיכוך או הידבקות של שאריות המזון לכלי בישול שעליו הוא מותקן. זוהי תרכובת כימית שהוצגה כמוצר מסחרי בשנת 1946. היא התגלתה 8 שנים לפני כן על ידי עובד חברת "דופונט" בשם רוי פלנקט.
התכונה המוכרת ביותר של הטפלון היא השימוש הנפוץ שעושים בו, בייצור של כלי בישול שונים. על ידי ציפוי של מחבתות בטפלון, אולי השימוש הכי מוכר שלו, ניתן לטגן ללא שמן, כשהמזון המטוגן לא נדבק למחבת.
הטפלון נודע גם ברמת החיכוך הנמוכה במיוחד שלו, כמעט הכי נמוכה מכל המוצקים המוכרים לאדם, אחרי פחמן דמוי יהלום. כיום מצפים בטפלון גם קליעי רובה, על מנת שהקליעים יעברו בקנה, תוך חיכוך מזערי וכך יימנעו אסונות של רובים מתפוצצים.
היסטורית, הוכנס הטפלון לשימוש, בפעם הראשונה, ב"פרויקט מנהטן", לפיתוח פצצת הגרעין האמריקאית במלחמת העולם השנייה.
הטפלון כל כך הצליח עד שהוא הפך לסמל תרבותי ולמטאפורה של אנשים ששום דבר לא נדבק בהם ושוב ושוב הם מצליחים לחמוק מעונש ומפגיעה בשמם הטוב. לא פעם אומרים, על פוליטיקאים למשל, שהם טפלון. משפטים כמו "אינספור חקירות וכתבי אישום הוגשו נגדו ולא יצאה מהם אף לא הרשעה אחת..." נאמרים מעת לעת על פוליטיקאי כזה ואחר.
#משימת חשיבה:
הטפלון הוא חומר שדוחה מים מאד, מה שנקרא "חומר הידרופובי". ניתן לראות זאת כששופכים מעט מים למחבת או לסיר המצופה טפלון. שימו לב שהמים מתחברים לטיפות ולא נשארים פזורים על פני כל המישור. הסיבה לכך היא הנטייה של המים להקטין את שטח המגע שלהם עם הטפלון, עד כמה שאפשר. הטיפות הללו שומרות על מגע מינימלי עם משטח הטפלון.
האם תוכלו לחשוב על שימוש מעניין וחדשני בתכונה זו של הטפלון?
כך פועל הטפלון (מתורגם):
https://youtu.be/uXaP43Zbz7U
מהו הבטון ומה המהפכה ההנדסית שהוא הרים לה?
בטון (Concrete ובצרפתית Béton) הוא חומר בנייה נפוץ במיוחד, שמאפשר בנייה חזקה ויציבה מאוד. הבטון מאפשר יכולת עיצוב גבוהה במיוחד, חוזק עצום ואטימות טובה מאוד.
קיימות מעל ל-100 תערובות שונות ליצירת בטון. לרוב הן יכללו בבטון המודרני תערובת של צמנט, חול, חצץ ומים. במצב הטבעי מתקשה תערובת הבטון, מתחזקת ומתמצקת, כלומר הופכת לבטון מוצק, בתוך 10 שעות.
מרבית הבטון בימינו מיוצר במפעלי בטון. מהמפעל נלקח הבטון אל אתרי הבנייה, באמצעות מערבל בטון, ששומר על הבטון מלהתייבש ולהפוך מוצק, על ידי עירבולו המתמיד ושמירתו בכך במצב נוזלי.
בפרויקטים גדולים, חלק גדול מהבטון לא מובא אל אתר הבנייה, אלא משמש ליציקת חלקי בניין במפעל עצמו. מרכיבים כאלו יועברו מהמפעל, כשהם בנויים לגמרי, בשלמותם או כחלקים שיורכבו באתר הבנייה עצמו.
היסטורית, אפשר הבטון עוד בימי האימפריה הרומית לבנות ערים גדולות. עוד כשפותח, בימי הרומאים, הצליחו להשתמש בו לבניה של מקדשים ובנייני פאר ענקיים. חלקם שרדו עד ימינו, כשהידועים שבהם הם הפנתיאון הרומי, מבנה הכיפה הגדול בעולם, והקולוסיאום - הבניין הגדול ביותר שבנו הרומים עם בטון. כבר אז נבנו מבטון מובילי מי הידועים כאקוודוקטים, גשרים, מעגנים, נמלים ובתי מרחץ.
בשנת 1756 הומצא הבטון המודרני, מערבוב של מלט, חלוקים ולבנים מפוררות. הממציא היה מהנדס בריטי בשם ג'ון סמיטון (John Smeaton). השיפור הזה הוביל עם הזמן ליכולת לבנות מבנים רבי קומות, מגדלי ענק וגורדי שחקים בגבהים מטורפים.
בימינו התווסף לבטון שימוש בחומרים ממוחזרים, כמו אפר שנכתש מתוצרי הלוואי של תחנות הכוח הפחמיות. כך חוצבים פחות, מצד אחד ומצד שני חוסכים באזורי פסולת מיותרים.
הנה הבטון וכיצד ניתן לשפרו בימינו (מתורגם):
https://youtu.be/znSeL66e8qE
תולדות השימוש בבטון:
https://youtu.be/0ZY4jx0m_Qg
כך השתמשו הרומים בבטון, בנו בעזרתו והגיעו לרמת חוזק ועמידות שלא תאומן:
https://youtu.be/_OvyEbsPLUU
ומצגת וידאו קצרה על הבטון הרומי המקורי:
https://youtu.be/_V1-7gxtT10
מהי נחושת ואיך תרמה לאדם מאז ימי קדם?
הנחושת (Copper) היא אחד החומרים המרתקים והחשובים בהיסטוריה של המין האנושי.
מסתבר שכבר בימי קדם הבינו את הפוטנציאל הגדול של הנחושת. היא ככל הנראה הייתה המתכת הראשונה שהאדם החל לעבד לצרכיו. הסיבה לכך נעוצה ככל הנראה בעובדה שלעתים אפשר היה למצוא גושים של נחושת על פני האדמה.
כבר בתקופות קדומות הנחושת הייתה מצוינת ליצירת תכשיטים, כלי נשק, כלי אוכל ואפילו כלים לצרכים רפואיים. הרומאים, למשל, השתמשו בנחושת כמעט לכל דבר, מייצור של מטבעות ועד כלי בישול.
אגב, השם האנגלי "קופר" בא משמה בלטינית של הנחושת - "קופרום". מקור השם הזה הוא באי קפריסין, בו כרו בימי קדם הרבה מאוד נחושת.
בהמשך ההיסטוריה התגלו יתרונות רבים אחרים וחדשניים. את הנחושת ניתן לרקוע היטב, מה שאפשר להשתמש בה לתכשיטים.
בהמשך אף החלו לשזור ממנה כבלים דקים וגילו שהיא חומר מוליך מעולה של חשמל וחום.
די מהר גם הסתבר שהיא עמידה בפני שיתוך ומתערבבת היטב עם מתכות אחרות, מה שהפך אותה לחומר מעולה ליצירת סגסוגות מתכת שימושיות בשלל תחומים (סגוסגת היא שילוב של שני יסודות כימיים או יותר, שאחד מהם הוא מתכת ולכן היא יוצרת חומר בעל תכונות מתכתיות).
בין הסגסוגות המכילות נחושת ניתן למצוא את הניקל, המשמשת לייצור מטבעות ולהבים של טורבינות, את סגסוגת הארד, שממנה מייצרים בין השאר מדליות ופסלים וכמובן גם את סגסוגת הפליז - הסגסוגת השימושית בייצור של צינורות ואינספור חלקי מכונות.
#הפקת נחושת
את הנחושת ניתן להפיק ממאות מינרלים המכילים אותה. בין המתאימים להפקה של נחושת נמצא את הקָלְקוֹצִיט (שהיא נחושת גפרית), קוּפְרִיט (תחמוצת הנחושת), כמו גם המינרלים הצבעוניים ביותר מַלְכִיט (שצבעו כחול ירוק) ואָזוּרִיט (נחושת פחמתית שצבעה כחול).
למינרל הקָלְקוֹפִירִיט (תערובת של נחושת וברזל גפרי) יש נצנוץ צהוב מתכתי המזכיר זהב, מה שהעניק לו בהיסטוריה את הכינוי "זהב השוטים".
אחד ממרבצי הנחושת הגדולים בעולם נמצא ב"רצועת הנחושת" של זמביה וזימבבווה, בעבר רודזיה.
הנה הנחושת (עברית):
https://youtu.be/Q71xjKMGVwg
הנחושת היא גם חומר ציפוי עיצובי (מתורגם):
https://youtu.be/oorB5sxXx6Q
ומכרה קדום של נחושת:
http://youtu.be/cZJtrElE4Ic
למה משתמשים באלומיניום לפחיות משקה?
אם בעבר נהגו לייצר את פחיות המשקה (Cans) מפלדה, החלו עם הזמן לעבור לייצור של פחיות משקה מאלומיניום
כיום מיוצרות מרבית פחיות השתייה בעולם מאלומיניום. היתרון הגדול של האלומיניום כחומר לייצור של פחיות משקה נעוץ בכך שלא נוצרת בו קורוזיה או חלודה. הוא גם לא משרה טעם במשקאות, מה שמבטיח ליצרנים חומר קלאסי למשקאות שלהם.
יתרונות אלו הפכו את האלומיניום לחומר השימושי והנפוץ ביותר בעולם, לייצור של אריזות מזון ומשקאות. כיום מעריכים את מספר פחיות המשקה המיוצרות בכל שנה בעולם, בכמעט 300 מיליארד פחיות משקה.
אבל יתרונו הנוסף של האלומיניום הוא במיחזור הנוח והפשוט שלו. שוב ושוב ממחזרת התעשייה את אותו חומר ומייצרת פחיות משקה חדשות, שהן קלות לשינוע וחזקות מאד. מעריכים שבכל דקה ממוחזרות כיום מעל 100,000 פחיות שתייה בעולם.
כך מייצרים פחיות של משקאות:
http://youtu.be/V4TVDSWuR5E
וכך ממחזרים את האלומיניום של פחיות המשקה:
https://youtu.be/KmMP67eC2tg
איך הפיק האדם נחושת בימי קדם?
על אף שלא ידעו אז על תגובה כימית, גילו האנשים כבר לפני אלפי שנים, שאם יערמו בבור נחושת (Copper) חמצנית ופחם ויבעירו את הפחם, ייפלט חום שיתיך את הנחושת ויגרום לה לזלוג לתחתית הבור.
כשכיבו את האש וקיררו את הבור, קיבלו כיכר נחושת נקייה. צורת הכיכר התקבלה מצורתה של תחתית הבור.
אפילו בארץ, בתמנע שליד אילת, התגלו שרידים של מכרות נחושת עתיקים, בני 3500 שנה. גם בהם התגלו בורות ששימשו בימי מצרים העתיקה להפקת הנחושת בשיטה קדומה זו.
כך מפיקים מתכות (מתורגם):
http://youtu.be/ag6XNGAWEdA?t=28s
הנה ניסוי להפקת נחושת באמצעים כימיים (עברית):
http://youtu.be/u4MW1vLGrGU
מכרה נטוש מהעבר:
http://youtu.be/cZJtrElE4Ic
וממצאים של מכרה עתיק:
http://youtu.be/AVtuxtIP4g4
מהם קורי העכביש וממה הם עשויים?
רשת קורי העכביש (Spider Web) היא הרשת המורכבת שעכבישים טווים מחומר שהם מייצרים בגופם. רשתות אלה משמשות כמלכודות חרקים.
רשתות קורי העכביש הן מצורות הציד המתוחכמות בטבע. מרבית העכבישאים צדים את החרקים לתזונתם באמצעות קורי עכביש שכאלה ובאמצעות שיטה זו, של טוויית רשת לכידה.
רק מעטים משתמשים בקורים לצרכים אחרים, כמו רשת טיפוס, שהיא מעין סולם טבעי, או עטיפה של הטרף בתוך פקעת קורים שטוו מסביבו.
אבל איך הם מייצרים את קורי העכביש וממה הם עשויים בדיוק?
הקורים הללו הם בעצם חוטי חלבון חזקים במיוחד, שמייצר העכביש בתוך גופו, באמצעות "פטמות טוויה" (Spinneret), איברים שממוקמים אצלו בחלק התחתון של הבטן.
הנה עכביש לוכד דבורה שנתפסה בקורי העכביש:
https://youtu.be/6eBIeBgKNcY
עכבישת צרעה טווה קורים:
https://youtu.be/a69hql8A5MU
ליד נחלים קורה לא פעם שמיליוני עכבישים טווים קורים כדי ללכוד את היתושים הרבים שעל המים:
https://youtu.be/wWDgFXzgkSo
וקורי עכביש באורך של קילומטר שנפרסו אחרי שטפון באוסטרליה:
https://youtu.be/UOxw48Ze1CA
מהו החומר החזק בעולם, בורופין?
החומר החזק ביותר בעולם יהיה כנראה הבורופין (Borophene). זהו בחומר סינתטי, מלאכותי, שנוצר במעבדה ושלא ניתן למצוא בטבע.
הבורופין פותח בידי חוקרים אמריקאים ונחשף לעולם בשנת 2014. אפילו יותר מגראפין, חומר קל במיוחד שדומה לו במובנים שונים, נראה שהבורופין עשוי להיות החומר החזק ביותר בעולם.
את הבורופין מייצרים בתהליך של אידוי חומר בשם בורון ואז עיבוי שלו על יריעת כסף דקה. כיוון שבורון וכסף לא יוצרים תגובה כימית, נוצרת מעין יריעת בורון בעובי של אטום אחד והיא הבורופין.
כמו הגראפין, החומר הקל להפליא שפותח בשנים האחרונות ומהווה הישג מדעי לכשעצמו, גם הבורופין עשוי מיריעה דקה של אטומים. כל 36 אטומים שלו מסודרים כמשטח דו-ממדי, אותה יריעה שהוזכרה, כשבמרכזם חור בצורה הקסגון. המבנה הזה אינו רק יפה, אלא מקנה לו חוזק נדיר.
מה שמעניין הוא שבתהליך הזה נוצרות בבורופין תכונות שונות, שלא ניתן למצוא באטום הבורון, האטום שמרכיב אותו. למשל זה שלבורופין תכונות מתכתיות, על אף שהבורון הוא יסוד שאינו מתכתי. ניקח לדוגמה את המוליכות החשמלית שלו. בניגוד לבורון, שהוא רק מוליך למחצה, הבורופין מוליך חשמל מצוין. אבל הוא לא סתם מוליך חשמל, אלא שסידור האלקטרונים הייחודי שלו מאפשר זרימת אלקטרונים חד-כיוונית.
החוקרים רואים בעובדה זו פוטנציאל לשימושים עתידיים מגוונים, לצרכי הובלה חשמלית לכיוון אחד בלבד, כשהכיוון השני חסום ומאובטח נגד התחשמלות או העברת מתח חשמלי למקומות שאיננו רוצים.
הבורופין הוא הבטחה ענקית. כשילמדו כיצד ניתן ליישמו בתעשייה, הוא עשוי לשמש כחומר הבנייה של מבני ענק דקיקים, חזקים ויציבים להפליא.
כבר היום מדברים על שימוש בבורופין לצורך בניית "מעלית החלל", מתקן עתידני שיעלה בני-אדם אל מחוץ לאטמוספירה, ללא צורך בחלליות יקרות וצורכות אנרגיה (קראו עליה באאוריקה בתגית "מעלית חלל").
הנה בורופין - החומר החזק בתבל:
https://youtu.be/9WN_71PxjDs
ומעלית החלל שהבורופין יוכל להיות מחומרי הבנייה העיקריים שלה (מתורגם):
https://youtu.be/HQhmsDkZhQA
החומרים בעולם מגוונים ושונים זה מזה, בתכונות, במרקם וכדומה. אבל בואו נציץ בסיבות שהם שונים, באבני היסוד הבסיסיות ביותר של החומר ובחלקיקים הזעירים ביותר שהמדע מכיר. נביט למרכיבים של האטומים ושל המולקולות.
על מה מדובר?
כל החומרים בעולם מורכבים ממולקולות. המולקולות הללו בנויות מאטומים. את האטומים עצמם מרכיבים פרוטונים, נייטרונים וענן של אלקטרונים מסביבם.
לרוב לא מזכירים את זה אבל גם הפרוטונים והנויטרונים מורכבים מחלקיקים זעירים יותר שנקראים קוורקים, או קווארקים. נכון להיום, הקוורקים הם החלקיקים הקטנים ביותר שהמדע מכיר.
בניגוד לחלקיקים שיכולים להיות לבד בטבע, כמו האלקטרונים, הנויטרונים והפרוטונים, הקוורקים באים תמיד בזוגות או בשלשות. ככל הידוע לא ניתן למצוא קוורק בודד בטבע, או להפרידו. החשוב לעניין מבנה החומר הוא שהקווארקים נמשכים זה לזה ויוצרים את הפרוטונים והנויטרונים,
האחרונים מתחברים במינונים שונים ובכל הרכב של ניוטרונים ופרוטונים הם יוצרים גרעין של אחד מהיסודות הכימיים, אלו שמוצגים כל כך יפה בטבלה המחזורית. לכל יסוד בה יש מספר אטומי משלו.
דוגמאות? - בואו נראה: מימן למשל מכיל פרוטון אחד (מה שאומר שמספרו האטומי יהיה גם הוא 1). אם יהיו שני פרוטונים אז זה כבר גרעין של הליום ואתה כבר יודעים מה מספרו האטומי, נכון? (צודקים - התשובה היא 2). נמשיך ב-6 פרוטונים שיש לגרעין הפחמן ושמונה לחמצן וכן הלאה.
אגב, לא פעם בגרעין האטום משתנה המספר של הנויטרונים. למשל באטום פחמן יכולים להיות מספרים שונים של נויטרונים. ההבדלים הללו יוצרים איזוטופים - כולם פחמן אבל בעוד שהפעילות הכימית שלהם זהה, המאפיינים הפיזיקליים שלהם הם לא פעם שונים.
כך יש איזוטופים של פחמן שהם יציבים, בעוד שאחרים הם רדיואקטיביים. התכונות הללו שימושיות לא פעם, כמו במקרה של פחמן 14, שבזכותו ניתן לתארך את גילם של מאובנים וממצאים ארכיאולוגיים. יש כמובן איזוטופים אחרים, לא רק לפחמן. ביניהם כלור 35, כלור 37 ועוד.
נחזור לגרעין. יש בו לרוב מספר דומה של פרוטונים ונויטרונים. אבל מה בדיוק תפקידם של הנויטרונים?
ובכן, הנויטרונים מסייעים לפרוטונים להיצמד אלו לאלו, בניגוד לנטייה הבסיסית שלהם לדחות זה את זה, בשל המטען החשמלי השונה של פרוטונים שונים.
האטום נוצר מחיבור של פרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי לאלקטרונים בעלי מטען שלישי. באטומים נייטרליים מבחינה חשמלית יש מספר שווה של פרוטונים ואלקטרונים. כלומר, באטומים כאלה ייקשר אלקטרון שלילי אחד עם כל פרוטון חיובי. לכן יהיו בכל יסוד מספר דומה של אלקטרונים ופרוטונים והאטום שלו יהיה נייטרלי.
מדע הכימיה מכיר בכ-90 יסודות יציבים.
הנה תיאור מבנה החומר (מתורגם):
https://youtu.be/LE9Rmij-avM
סקירה על מבנה האטום (מתורגם):
https://youtu.be/mY1AMxUPhB8
כך נקשרים ביניהם אטומים לחלקיקים (מתורגם):
http://youtu.be/NgD9yHSJ29I?t=6s
תכנית חינוכית על מבנה החומר עם פרופסור דן שכטמן:
https://youtu.be/D2knuNloXH8?long=yes
וד"ר שקמה ברסלר שוורצמן מסבירה את החומר בצורה יפה ומקורית - בעזרת מוסיקה:
https://youtu.be/m5GKw93EL9M?long=yes
הגראפין (Graphene) הוא חומר כימי חדש שיוכל בקלות להוביל את המהפכה הטכנולוגית הבאה.
הגראפין הוא חזק פי 200 יותר מפלדה, קל יותר מנוצה וגמיש כמו גומי. הסוללות החדשות עשויות הגראפין נטענות פי 20 יותר מהר ואורך חייהן פי 7 מהסוללות המוכרות לנו.
חומר הגראפין מפותח בהשקעות אדירות ואם יצליח הפיתוח נוכל לקבל בעתיד מכשירים שלא היכרנו כמותם.
דוגמאות? - כלי רכב ומטוסים קלים ובטיחותיים אך בעלי צריכת דלק זעירה, טלוויזיות שניתן להדביק על הקיר כמו טפטים ולגלגל כדי לקחת להרצאות, סמארטפונים ומחשבים גמישים וחזקים מפלדה, סוללות קלות ובעלות חיים ארוכים מאד, עיתונים אלקטרוניים שמחוברים לאינטרנט ומעודכנים בזמן הקריאה, חסרי משקל כמעט ושניתן לקפלם כרצוננו ועוד.
את פיתוח הגראפין מובילים צמד הפיזיקאים מאוניברסיטת מנצ’סטר באנגליה, זוכי פרס נובל בפיזיקה ב-2010, אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב. אם יצליח הפיתוח ניתן יהיה לייצר מהגרפן אפילו שרירים מלאכותיים שיחליפו את שרירי הגוף הפגועים של פצועים או את האיברים העייפים שלנו.
את ההמצאה המופלאה שלהם ביססו הממציאים על ערבוב של המינרל גרפיט, אותו גרפיט שאנו מכירים מהעפרונות שלנו, עם פיסות של סרטים דביקים!
אמנם לא הכל פתור בפיתוח הגראפין אבל השקעות של מיליארדים בפיתוחו מבטיחות שאם הוא יצליח, יהיה הגראפין לא פחות מאשר "הפלסטיק של המאה ה-21".
הנה החומר החזק מיהלום - גראפין:
https://youtu.be/fs1-9xRsGCQ
הפוטנציאל שלו לשינוי עולם המוצרים וחיי האדם:
https://youtu.be/Q_eTLPKdrHs
עוד על הגראפין:
http://youtu.be/WFacA6OwCjA
ההכנה של הגראפין ותולדות התגלית המדהימה:
http://youtu.be/PifL8bAybyc
סרטון הדרכה להכנת גראפין בבית:
http://youtu.be/Irg3kbnTN4o
נאנו-חומרים חדשים כבר נוצרו בעקבותיו:
https://youtu.be/jkAXhJWixJ8
טפלון (Teflon) הוא חומר פלסטי עמיד לחום, שמונע חיכוך או הידבקות של שאריות המזון לכלי בישול שעליו הוא מותקן. זוהי תרכובת כימית שהוצגה כמוצר מסחרי בשנת 1946. היא התגלתה 8 שנים לפני כן על ידי עובד חברת "דופונט" בשם רוי פלנקט.
התכונה המוכרת ביותר של הטפלון היא השימוש הנפוץ שעושים בו, בייצור של כלי בישול שונים. על ידי ציפוי של מחבתות בטפלון, אולי השימוש הכי מוכר שלו, ניתן לטגן ללא שמן, כשהמזון המטוגן לא נדבק למחבת.
הטפלון נודע גם ברמת החיכוך הנמוכה במיוחד שלו, כמעט הכי נמוכה מכל המוצקים המוכרים לאדם, אחרי פחמן דמוי יהלום. כיום מצפים בטפלון גם קליעי רובה, על מנת שהקליעים יעברו בקנה, תוך חיכוך מזערי וכך יימנעו אסונות של רובים מתפוצצים.
היסטורית, הוכנס הטפלון לשימוש, בפעם הראשונה, ב"פרויקט מנהטן", לפיתוח פצצת הגרעין האמריקאית במלחמת העולם השנייה.
הטפלון כל כך הצליח עד שהוא הפך לסמל תרבותי ולמטאפורה של אנשים ששום דבר לא נדבק בהם ושוב ושוב הם מצליחים לחמוק מעונש ומפגיעה בשמם הטוב. לא פעם אומרים, על פוליטיקאים למשל, שהם טפלון. משפטים כמו "אינספור חקירות וכתבי אישום הוגשו נגדו ולא יצאה מהם אף לא הרשעה אחת..." נאמרים מעת לעת על פוליטיקאי כזה ואחר.
#משימת חשיבה:
הטפלון הוא חומר שדוחה מים מאד, מה שנקרא "חומר הידרופובי". ניתן לראות זאת כששופכים מעט מים למחבת או לסיר המצופה טפלון. שימו לב שהמים מתחברים לטיפות ולא נשארים פזורים על פני כל המישור. הסיבה לכך היא הנטייה של המים להקטין את שטח המגע שלהם עם הטפלון, עד כמה שאפשר. הטיפות הללו שומרות על מגע מינימלי עם משטח הטפלון.
האם תוכלו לחשוב על שימוש מעניין וחדשני בתכונה זו של הטפלון?
כך פועל הטפלון (מתורגם):
https://youtu.be/uXaP43Zbz7U
בטון (Concrete ובצרפתית Béton) הוא חומר בנייה נפוץ במיוחד, שמאפשר בנייה חזקה ויציבה מאוד. הבטון מאפשר יכולת עיצוב גבוהה במיוחד, חוזק עצום ואטימות טובה מאוד.
קיימות מעל ל-100 תערובות שונות ליצירת בטון. לרוב הן יכללו בבטון המודרני תערובת של צמנט, חול, חצץ ומים. במצב הטבעי מתקשה תערובת הבטון, מתחזקת ומתמצקת, כלומר הופכת לבטון מוצק, בתוך 10 שעות.
מרבית הבטון בימינו מיוצר במפעלי בטון. מהמפעל נלקח הבטון אל אתרי הבנייה, באמצעות מערבל בטון, ששומר על הבטון מלהתייבש ולהפוך מוצק, על ידי עירבולו המתמיד ושמירתו בכך במצב נוזלי.
בפרויקטים גדולים, חלק גדול מהבטון לא מובא אל אתר הבנייה, אלא משמש ליציקת חלקי בניין במפעל עצמו. מרכיבים כאלו יועברו מהמפעל, כשהם בנויים לגמרי, בשלמותם או כחלקים שיורכבו באתר הבנייה עצמו.
היסטורית, אפשר הבטון עוד בימי האימפריה הרומית לבנות ערים גדולות. עוד כשפותח, בימי הרומאים, הצליחו להשתמש בו לבניה של מקדשים ובנייני פאר ענקיים. חלקם שרדו עד ימינו, כשהידועים שבהם הם הפנתיאון הרומי, מבנה הכיפה הגדול בעולם, והקולוסיאום - הבניין הגדול ביותר שבנו הרומים עם בטון. כבר אז נבנו מבטון מובילי מי הידועים כאקוודוקטים, גשרים, מעגנים, נמלים ובתי מרחץ.
בשנת 1756 הומצא הבטון המודרני, מערבוב של מלט, חלוקים ולבנים מפוררות. הממציא היה מהנדס בריטי בשם ג'ון סמיטון (John Smeaton). השיפור הזה הוביל עם הזמן ליכולת לבנות מבנים רבי קומות, מגדלי ענק וגורדי שחקים בגבהים מטורפים.
בימינו התווסף לבטון שימוש בחומרים ממוחזרים, כמו אפר שנכתש מתוצרי הלוואי של תחנות הכוח הפחמיות. כך חוצבים פחות, מצד אחד ומצד שני חוסכים באזורי פסולת מיותרים.
הנה הבטון וכיצד ניתן לשפרו בימינו (מתורגם):
https://youtu.be/znSeL66e8qE
תולדות השימוש בבטון:
https://youtu.be/0ZY4jx0m_Qg
כך השתמשו הרומים בבטון, בנו בעזרתו והגיעו לרמת חוזק ועמידות שלא תאומן:
https://youtu.be/_OvyEbsPLUU
ומצגת וידאו קצרה על הבטון הרומי המקורי:
https://youtu.be/_V1-7gxtT10
חומרים
הנחושת (Copper) היא אחד החומרים המרתקים והחשובים בהיסטוריה של המין האנושי.
מסתבר שכבר בימי קדם הבינו את הפוטנציאל הגדול של הנחושת. היא ככל הנראה הייתה המתכת הראשונה שהאדם החל לעבד לצרכיו. הסיבה לכך נעוצה ככל הנראה בעובדה שלעתים אפשר היה למצוא גושים של נחושת על פני האדמה.
כבר בתקופות קדומות הנחושת הייתה מצוינת ליצירת תכשיטים, כלי נשק, כלי אוכל ואפילו כלים לצרכים רפואיים. הרומאים, למשל, השתמשו בנחושת כמעט לכל דבר, מייצור של מטבעות ועד כלי בישול.
אגב, השם האנגלי "קופר" בא משמה בלטינית של הנחושת - "קופרום". מקור השם הזה הוא באי קפריסין, בו כרו בימי קדם הרבה מאוד נחושת.
בהמשך ההיסטוריה התגלו יתרונות רבים אחרים וחדשניים. את הנחושת ניתן לרקוע היטב, מה שאפשר להשתמש בה לתכשיטים.
בהמשך אף החלו לשזור ממנה כבלים דקים וגילו שהיא חומר מוליך מעולה של חשמל וחום.
די מהר גם הסתבר שהיא עמידה בפני שיתוך ומתערבבת היטב עם מתכות אחרות, מה שהפך אותה לחומר מעולה ליצירת סגסוגות מתכת שימושיות בשלל תחומים (סגוסגת היא שילוב של שני יסודות כימיים או יותר, שאחד מהם הוא מתכת ולכן היא יוצרת חומר בעל תכונות מתכתיות).
בין הסגסוגות המכילות נחושת ניתן למצוא את הניקל, המשמשת לייצור מטבעות ולהבים של טורבינות, את סגסוגת הארד, שממנה מייצרים בין השאר מדליות ופסלים וכמובן גם את סגסוגת הפליז - הסגסוגת השימושית בייצור של צינורות ואינספור חלקי מכונות.
#הפקת נחושת
את הנחושת ניתן להפיק ממאות מינרלים המכילים אותה. בין המתאימים להפקה של נחושת נמצא את הקָלְקוֹצִיט (שהיא נחושת גפרית), קוּפְרִיט (תחמוצת הנחושת), כמו גם המינרלים הצבעוניים ביותר מַלְכִיט (שצבעו כחול ירוק) ואָזוּרִיט (נחושת פחמתית שצבעה כחול).
למינרל הקָלְקוֹפִירִיט (תערובת של נחושת וברזל גפרי) יש נצנוץ צהוב מתכתי המזכיר זהב, מה שהעניק לו בהיסטוריה את הכינוי "זהב השוטים".
אחד ממרבצי הנחושת הגדולים בעולם נמצא ב"רצועת הנחושת" של זמביה וזימבבווה, בעבר רודזיה.
הנה הנחושת (עברית):
https://youtu.be/Q71xjKMGVwg
הנחושת היא גם חומר ציפוי עיצובי (מתורגם):
https://youtu.be/oorB5sxXx6Q
ומכרה קדום של נחושת:
http://youtu.be/cZJtrElE4Ic
אם בעבר נהגו לייצר את פחיות המשקה (Cans) מפלדה, החלו עם הזמן לעבור לייצור של פחיות משקה מאלומיניום
כיום מיוצרות מרבית פחיות השתייה בעולם מאלומיניום. היתרון הגדול של האלומיניום כחומר לייצור של פחיות משקה נעוץ בכך שלא נוצרת בו קורוזיה או חלודה. הוא גם לא משרה טעם במשקאות, מה שמבטיח ליצרנים חומר קלאסי למשקאות שלהם.
יתרונות אלו הפכו את האלומיניום לחומר השימושי והנפוץ ביותר בעולם, לייצור של אריזות מזון ומשקאות. כיום מעריכים את מספר פחיות המשקה המיוצרות בכל שנה בעולם, בכמעט 300 מיליארד פחיות משקה.
אבל יתרונו הנוסף של האלומיניום הוא במיחזור הנוח והפשוט שלו. שוב ושוב ממחזרת התעשייה את אותו חומר ומייצרת פחיות משקה חדשות, שהן קלות לשינוע וחזקות מאד. מעריכים שבכל דקה ממוחזרות כיום מעל 100,000 פחיות שתייה בעולם.
כך מייצרים פחיות של משקאות:
http://youtu.be/V4TVDSWuR5E
וכך ממחזרים את האלומיניום של פחיות המשקה:
https://youtu.be/KmMP67eC2tg
על אף שלא ידעו אז על תגובה כימית, גילו האנשים כבר לפני אלפי שנים, שאם יערמו בבור נחושת (Copper) חמצנית ופחם ויבעירו את הפחם, ייפלט חום שיתיך את הנחושת ויגרום לה לזלוג לתחתית הבור.
כשכיבו את האש וקיררו את הבור, קיבלו כיכר נחושת נקייה. צורת הכיכר התקבלה מצורתה של תחתית הבור.
אפילו בארץ, בתמנע שליד אילת, התגלו שרידים של מכרות נחושת עתיקים, בני 3500 שנה. גם בהם התגלו בורות ששימשו בימי מצרים העתיקה להפקת הנחושת בשיטה קדומה זו.
כך מפיקים מתכות (מתורגם):
http://youtu.be/ag6XNGAWEdA?t=28s
הנה ניסוי להפקת נחושת באמצעים כימיים (עברית):
http://youtu.be/u4MW1vLGrGU
מכרה נטוש מהעבר:
http://youtu.be/cZJtrElE4Ic
וממצאים של מכרה עתיק:
http://youtu.be/AVtuxtIP4g4
רשת קורי העכביש (Spider Web) היא הרשת המורכבת שעכבישים טווים מחומר שהם מייצרים בגופם. רשתות אלה משמשות כמלכודות חרקים.
רשתות קורי העכביש הן מצורות הציד המתוחכמות בטבע. מרבית העכבישאים צדים את החרקים לתזונתם באמצעות קורי עכביש שכאלה ובאמצעות שיטה זו, של טוויית רשת לכידה.
רק מעטים משתמשים בקורים לצרכים אחרים, כמו רשת טיפוס, שהיא מעין סולם טבעי, או עטיפה של הטרף בתוך פקעת קורים שטוו מסביבו.
אבל איך הם מייצרים את קורי העכביש וממה הם עשויים בדיוק?
הקורים הללו הם בעצם חוטי חלבון חזקים במיוחד, שמייצר העכביש בתוך גופו, באמצעות "פטמות טוויה" (Spinneret), איברים שממוקמים אצלו בחלק התחתון של הבטן.
הנה עכביש לוכד דבורה שנתפסה בקורי העכביש:
https://youtu.be/6eBIeBgKNcY
עכבישת צרעה טווה קורים:
https://youtu.be/a69hql8A5MU
ליד נחלים קורה לא פעם שמיליוני עכבישים טווים קורים כדי ללכוד את היתושים הרבים שעל המים:
https://youtu.be/wWDgFXzgkSo
וקורי עכביש באורך של קילומטר שנפרסו אחרי שטפון באוסטרליה:
https://youtu.be/UOxw48Ze1CA
החומר החזק ביותר בעולם יהיה כנראה הבורופין (Borophene). זהו בחומר סינתטי, מלאכותי, שנוצר במעבדה ושלא ניתן למצוא בטבע.
הבורופין פותח בידי חוקרים אמריקאים ונחשף לעולם בשנת 2014. אפילו יותר מגראפין, חומר קל במיוחד שדומה לו במובנים שונים, נראה שהבורופין עשוי להיות החומר החזק ביותר בעולם.
את הבורופין מייצרים בתהליך של אידוי חומר בשם בורון ואז עיבוי שלו על יריעת כסף דקה. כיוון שבורון וכסף לא יוצרים תגובה כימית, נוצרת מעין יריעת בורון בעובי של אטום אחד והיא הבורופין.
כמו הגראפין, החומר הקל להפליא שפותח בשנים האחרונות ומהווה הישג מדעי לכשעצמו, גם הבורופין עשוי מיריעה דקה של אטומים. כל 36 אטומים שלו מסודרים כמשטח דו-ממדי, אותה יריעה שהוזכרה, כשבמרכזם חור בצורה הקסגון. המבנה הזה אינו רק יפה, אלא מקנה לו חוזק נדיר.
מה שמעניין הוא שבתהליך הזה נוצרות בבורופין תכונות שונות, שלא ניתן למצוא באטום הבורון, האטום שמרכיב אותו. למשל זה שלבורופין תכונות מתכתיות, על אף שהבורון הוא יסוד שאינו מתכתי. ניקח לדוגמה את המוליכות החשמלית שלו. בניגוד לבורון, שהוא רק מוליך למחצה, הבורופין מוליך חשמל מצוין. אבל הוא לא סתם מוליך חשמל, אלא שסידור האלקטרונים הייחודי שלו מאפשר זרימת אלקטרונים חד-כיוונית.
החוקרים רואים בעובדה זו פוטנציאל לשימושים עתידיים מגוונים, לצרכי הובלה חשמלית לכיוון אחד בלבד, כשהכיוון השני חסום ומאובטח נגד התחשמלות או העברת מתח חשמלי למקומות שאיננו רוצים.
הבורופין הוא הבטחה ענקית. כשילמדו כיצד ניתן ליישמו בתעשייה, הוא עשוי לשמש כחומר הבנייה של מבני ענק דקיקים, חזקים ויציבים להפליא.
כבר היום מדברים על שימוש בבורופין לצורך בניית "מעלית החלל", מתקן עתידני שיעלה בני-אדם אל מחוץ לאטמוספירה, ללא צורך בחלליות יקרות וצורכות אנרגיה (קראו עליה באאוריקה בתגית "מעלית חלל").
הנה בורופין - החומר החזק בתבל:
https://youtu.be/9WN_71PxjDs
ומעלית החלל שהבורופין יוכל להיות מחומרי הבנייה העיקריים שלה (מתורגם):
https://youtu.be/HQhmsDkZhQA
מהו השיש?
שיש (Marble) הוא סלע קשה, המשמש כבר אלפי שנים לבנייה, פיסול ועוד.
ללא השיש קשה לראות את האמנות העתיקה מתקיימת, במיוחד את אמנות הפיסול והבנייה העתיקים. זה במיוחד בולט לאור השתמרותו המעולה באדמה כממצא ארכאולוגי, כמעט ללא נזק ובמשך אלפי שנים.
ואכן, השיש היה חומר הגלם העיקרי לפיסול הקלאסי, ביוון העתיקה ובתקופה הרומית. הוא שימש לאותן מטרות גם בתקופת הרנסאנס, תקופה שהחייתה את סגנון הפיסול והעקרונות האמנותיים של התקופות העתיקות הללו.
גאולוגית, השיש הוא סלע גבישי קשה ועמיד במיוחד. במהלך הדורות הוא שימש לבניית מקדשים וארמונות חזקים ויציבים, שאלמלא קרסו בהרס מכוון של כובשים וצבאות או ברעידות אדמה, היו ודאי עומדים עדיין במקומם.
הנה פסלים יווניים ורומיים משיש:
https://youtu.be/9HpVVgWk3m4
תולדות השיש, מסלע חצוב ועד פסלים עשויי שיש:
https://youtu.be/68h7mkJPTTc
כך מפסלים בשיש:
https://youtu.be/WbLqrsHJEVc
עוד על יצירת הפסלים משיש:
https://youtu.be/gyWeksAo8VM
כך פורסים את השיש במפעל למטרות בנייה:
http://youtu.be/59RVcFPXN_g
וכך משמש השיש בעיצוב המודרני היוקרתי ביותר:
https://youtu.be/pOOD4G8JZzM
שיש (Marble) הוא סלע קשה, המשמש כבר אלפי שנים לבנייה, פיסול ועוד.
ללא השיש קשה לראות את האמנות העתיקה מתקיימת, במיוחד את אמנות הפיסול והבנייה העתיקים. זה במיוחד בולט לאור השתמרותו המעולה באדמה כממצא ארכאולוגי, כמעט ללא נזק ובמשך אלפי שנים.
ואכן, השיש היה חומר הגלם העיקרי לפיסול הקלאסי, ביוון העתיקה ובתקופה הרומית. הוא שימש לאותן מטרות גם בתקופת הרנסאנס, תקופה שהחייתה את סגנון הפיסול והעקרונות האמנותיים של התקופות העתיקות הללו.
גאולוגית, השיש הוא סלע גבישי קשה ועמיד במיוחד. במהלך הדורות הוא שימש לבניית מקדשים וארמונות חזקים ויציבים, שאלמלא קרסו בהרס מכוון של כובשים וצבאות או ברעידות אדמה, היו ודאי עומדים עדיין במקומם.
הנה פסלים יווניים ורומיים משיש:
https://youtu.be/9HpVVgWk3m4
תולדות השיש, מסלע חצוב ועד פסלים עשויי שיש:
https://youtu.be/68h7mkJPTTc
כך מפסלים בשיש:
https://youtu.be/WbLqrsHJEVc
עוד על יצירת הפסלים משיש:
https://youtu.be/gyWeksAo8VM
כך פורסים את השיש במפעל למטרות בנייה:
http://youtu.be/59RVcFPXN_g
וכך משמש השיש בעיצוב המודרני היוקרתי ביותר:
https://youtu.be/pOOD4G8JZzM
מהו הסידן ולמה הוא תורם?
סידן (Calcium) הוא החומר ההכרחי ביותר לבריאות העצמות בגופנו. בנוסף, הוא גם מווסת ומזרז תהליכים חשובים נוספים בגופנו.
הסידן מסייע ומחזק את העצמות שלנו. אם נאכל ממנו יתחזקו העצמות שלנו ונהיה יציבים ובריאים יותר. הסידן שומר גם על העצמות וגם על מבנה וחוזק השיניים שלנו.
העצמות אמנם זקוקות לעוד מרכיב חיוני כדי להיות חזקות, שהוא בוויטמין D. חשיבותו היא מעצם העובדה שהוא מסייע בספיגת הסידן ובבניית העצמות.
החלב מכיל סידן רב והרבה ממנו נספג בגוף כשאוכלים מוצרי חלב. אכילת מוצרי חלב תורמת הרבה סידן, שחסר פעמים רבות לגופנו. מומלץ לאכול מוצרי חלב, רצויים אף יותר מוצרי חלב מועשרים בסידן וגבינות קשות.
סידן וויטמין D נכללים במאכלים כמו חלב, יוגורט, טחינה, דגים כמו סלמון, טונה וסרדינים ובירקות ירוקים, דוגמת תרד, פטרוזיליה ועלי רוקט.
גם דגנים מועשרים מצויינים לבניית עצם וכך גם ביצים. אפילו מיץ תפוזים שידוע בוויטמין C שבו, נמכר כיום כשהוא מועשר בוויטמין D ובסידן.
מי שאינו צורך חלב מסיבות בריאות נוהגים לקבל את הסידן ממקורות אחרים, כמו כרוב וברוקולי, שיש בהם הרבה סידן.
כך תורם הסידן להתפתחות העצמות שלנו ולגדילה (מתורגם):
https://youtu.be/yJoQj5-TIvE
על הסידן ותפקידו בגוף:
https://youtu.be/9f_-AxN5JPc
החשיבות שבצריכת מוצרים עתירי קלציום:
https://youtu.be/xgtMaz9r2QE
ובחיוך על מוצרי החלב שמציעים את הסידן בשפע אבל לא פעם הופכים פגי תוקף (עברית):
http://youtu.be/1TMSF9-4pEE
סידן (Calcium) הוא החומר ההכרחי ביותר לבריאות העצמות בגופנו. בנוסף, הוא גם מווסת ומזרז תהליכים חשובים נוספים בגופנו.
הסידן מסייע ומחזק את העצמות שלנו. אם נאכל ממנו יתחזקו העצמות שלנו ונהיה יציבים ובריאים יותר. הסידן שומר גם על העצמות וגם על מבנה וחוזק השיניים שלנו.
העצמות אמנם זקוקות לעוד מרכיב חיוני כדי להיות חזקות, שהוא בוויטמין D. חשיבותו היא מעצם העובדה שהוא מסייע בספיגת הסידן ובבניית העצמות.
החלב מכיל סידן רב והרבה ממנו נספג בגוף כשאוכלים מוצרי חלב. אכילת מוצרי חלב תורמת הרבה סידן, שחסר פעמים רבות לגופנו. מומלץ לאכול מוצרי חלב, רצויים אף יותר מוצרי חלב מועשרים בסידן וגבינות קשות.
סידן וויטמין D נכללים במאכלים כמו חלב, יוגורט, טחינה, דגים כמו סלמון, טונה וסרדינים ובירקות ירוקים, דוגמת תרד, פטרוזיליה ועלי רוקט.
גם דגנים מועשרים מצויינים לבניית עצם וכך גם ביצים. אפילו מיץ תפוזים שידוע בוויטמין C שבו, נמכר כיום כשהוא מועשר בוויטמין D ובסידן.
מי שאינו צורך חלב מסיבות בריאות נוהגים לקבל את הסידן ממקורות אחרים, כמו כרוב וברוקולי, שיש בהם הרבה סידן.
כך תורם הסידן להתפתחות העצמות שלנו ולגדילה (מתורגם):
https://youtu.be/yJoQj5-TIvE
על הסידן ותפקידו בגוף:
https://youtu.be/9f_-AxN5JPc
החשיבות שבצריכת מוצרים עתירי קלציום:
https://youtu.be/xgtMaz9r2QE
ובחיוך על מוצרי החלב שמציעים את הסידן בשפע אבל לא פעם הופכים פגי תוקף (עברית):
http://youtu.be/1TMSF9-4pEE
מהו מימן - הגז הנפוץ ביקום?
הגז הנפוץ ביותר ביקום הוא המימן (Hydrogen). למעשה, כ-75% מהחומר ביקום הוא גז מימן והוא גם היסוד הראשון והקל בטבלה המחזורית.
המימן הוא גז דליק ביותר, המגיב באלימות עם כלור ועם פלואור. הוא האחראי לאחד האסונות המפורסמים בתולדות התעופה. במשך שנים רבות השתמשו במימן למילוי ספינות אוויר, בהיותו קל מהאוויר. אבל כשניצת המימן ששימש בספינת האוויר הינדנבורג, והתלקחה שריפה, שבה נהרגו 36 בני אדם, בשנת 1937, הופסק השימוש בו. זה היה סוף עידן הטיסות המסחריות בספינות אוויר. גם בלונים, שעד אז מולאו במימן הקל מהאוויר, עברו מאז לשימוש בהליום.
פצצת מימן היא פצצה החזקה פי 100 מפצצת אטום. פצצת מימן פועלת על עיקרון ההיתוך-מיזוג - שזה ההיפך המוחלט מהביקוע הגרעין, עליו עובדת פצצת האטום. המיזוג נוצר כששני גרעינים מתאחדים לגרעין אחד, שהמסה שלו מעט קטנה מסכום המסות של שני הגרעינים שמהם הוא מוזג. האנרגיה העצומה שנוצרת מההפרש שבין המסות היא שמקנה לפצצת המימן את כוח ההרס העצום שלה.
למימן טמפרטורת היתוך של 259.2°C- וטמפרטורת הרתיחה שלו היא 252.77°C-. הוא משמש כדלק להנעת טילים לחלל.
הנה סיפורו של גז המימן, הנפוץ כל כך ביקום:
https://youtu.be/cxFb4hmfVT0
כך יכול המימן שבמים להפוך לדלק שמניע מכוניות:
https://youtu.be/GMsIlQw_J4w
קבלו השוואה בין פצצת המימן והפצצה הגרעינית:
https://youtu.be/bwAh3Z0shsE
פצצת המימן הגדולה בהיסטוריה, פצצת הצאר מתוצרת רוסית:
https://youtu.be/4R7pZOAWQrk
וסרט תיעודי על הנעת המימן, שכמו בטילים וחלליות, מייצרת אנרגיה מכנית מגז מימן:
https://youtu.be/4AXU2wqQe00?long=yes
הגז הנפוץ ביותר ביקום הוא המימן (Hydrogen). למעשה, כ-75% מהחומר ביקום הוא גז מימן והוא גם היסוד הראשון והקל בטבלה המחזורית.
המימן הוא גז דליק ביותר, המגיב באלימות עם כלור ועם פלואור. הוא האחראי לאחד האסונות המפורסמים בתולדות התעופה. במשך שנים רבות השתמשו במימן למילוי ספינות אוויר, בהיותו קל מהאוויר. אבל כשניצת המימן ששימש בספינת האוויר הינדנבורג, והתלקחה שריפה, שבה נהרגו 36 בני אדם, בשנת 1937, הופסק השימוש בו. זה היה סוף עידן הטיסות המסחריות בספינות אוויר. גם בלונים, שעד אז מולאו במימן הקל מהאוויר, עברו מאז לשימוש בהליום.
פצצת מימן היא פצצה החזקה פי 100 מפצצת אטום. פצצת מימן פועלת על עיקרון ההיתוך-מיזוג - שזה ההיפך המוחלט מהביקוע הגרעין, עליו עובדת פצצת האטום. המיזוג נוצר כששני גרעינים מתאחדים לגרעין אחד, שהמסה שלו מעט קטנה מסכום המסות של שני הגרעינים שמהם הוא מוזג. האנרגיה העצומה שנוצרת מההפרש שבין המסות היא שמקנה לפצצת המימן את כוח ההרס העצום שלה.
למימן טמפרטורת היתוך של 259.2°C- וטמפרטורת הרתיחה שלו היא 252.77°C-. הוא משמש כדלק להנעת טילים לחלל.
הנה סיפורו של גז המימן, הנפוץ כל כך ביקום:
https://youtu.be/cxFb4hmfVT0
כך יכול המימן שבמים להפוך לדלק שמניע מכוניות:
https://youtu.be/GMsIlQw_J4w
קבלו השוואה בין פצצת המימן והפצצה הגרעינית:
https://youtu.be/bwAh3Z0shsE
פצצת המימן הגדולה בהיסטוריה, פצצת הצאר מתוצרת רוסית:
https://youtu.be/4R7pZOAWQrk
וסרט תיעודי על הנעת המימן, שכמו בטילים וחלליות, מייצרת אנרגיה מכנית מגז מימן:
https://youtu.be/4AXU2wqQe00?long=yes
מהם הגבישים?
גביש (Crystal) הוא חומר מוצק שמורכב מאטומים, מולקולות או יונים, שמסודרים בתבנית שחוזרת על עצמה ב-3 ממדים. רובנו מכירים גבישים בתור אבני חן צבעוניות ומבריקות ולרוב יפות במיוחד. חלקן טבעיות וחלק גדול מהן מיוצר על ידי אדם, בתהליכים כימיים.
אבני הבניין של מוצקים שונים ובמיוחד של מתכות, מרביתן בנויות מגבישים. אטומים של יסודות שונים בטבע מסתדרים בגבישים בזוויות שונות. גבישי ברזל למשל, נערכים בזווית ישרה. גבישי צורן לעומתם, מסודרים בזווית ישרה אך נטוייה באלכסונים.
יופיים של הגבישים השפיע מאד על האמנות ועל העיצוב המודרניים. מבנים רבים, פסלים ויצירות אמנות משתמשים באסתטיקה של הגבישים למרקמים ותבניות עיצוביות מדהימים.
כך נוצרים הגבישים בטבע (מתורגם):
https://youtu.be/PgSRAsgrKmg
הסיבה לאהבה שלנו לגבישים (עברית):
http://youtu.be/c9qjLl7mXsQ
מערה במקסיקו שיש בה גבישי ענק מדהימים ביופיים, שנוצרו בטמפרטורה ולחות גבוהים במיוחד:
http://youtu.be/wQSk179D-xY
סרט תיעודי על הגבישים הללו:
https://youtu.be/w0ztlIAYTCU?long=yes
ותכנית חינוכית על הגביש (עברית):
https://youtu.be/H684Khlfnrw?long=yes
גביש (Crystal) הוא חומר מוצק שמורכב מאטומים, מולקולות או יונים, שמסודרים בתבנית שחוזרת על עצמה ב-3 ממדים. רובנו מכירים גבישים בתור אבני חן צבעוניות ומבריקות ולרוב יפות במיוחד. חלקן טבעיות וחלק גדול מהן מיוצר על ידי אדם, בתהליכים כימיים.
אבני הבניין של מוצקים שונים ובמיוחד של מתכות, מרביתן בנויות מגבישים. אטומים של יסודות שונים בטבע מסתדרים בגבישים בזוויות שונות. גבישי ברזל למשל, נערכים בזווית ישרה. גבישי צורן לעומתם, מסודרים בזווית ישרה אך נטוייה באלכסונים.
יופיים של הגבישים השפיע מאד על האמנות ועל העיצוב המודרניים. מבנים רבים, פסלים ויצירות אמנות משתמשים באסתטיקה של הגבישים למרקמים ותבניות עיצוביות מדהימים.
כך נוצרים הגבישים בטבע (מתורגם):
https://youtu.be/PgSRAsgrKmg
הסיבה לאהבה שלנו לגבישים (עברית):
http://youtu.be/c9qjLl7mXsQ
מערה במקסיקו שיש בה גבישי ענק מדהימים ביופיים, שנוצרו בטמפרטורה ולחות גבוהים במיוחד:
http://youtu.be/wQSk179D-xY
סרט תיעודי על הגבישים הללו:
https://youtu.be/w0ztlIAYTCU?long=yes
ותכנית חינוכית על הגביש (עברית):
https://youtu.be/H684Khlfnrw?long=yes
מהו האירוג'ל - החומר הקל ביותר בעולם?
האירוג'ל (Aerogel) הוא חומר מלאכותי מוצק, בעל צפיפות נמוכה במיוחד ש-99.8% ממנו הוא אוויר. מדובר בחומר שהרכיב הנוזלי שבו הוחלף באוויר, שהוא קל במיוחד.
בזכות המבנה המיקרוסקופי המיוחד שלו, לאירוג'ל יכולת בידוד מעולה (יש לו חסינות לחום של עד 1300 מעלות צלסיוס!) ויכולת לשאת משקל כבד במיוחד.
על אף שהאירוג'ל יוצר לראשונה בשנת 1931 על ידי הכימאי סטיבן קיסטלר, הוא פותח ושופר בעשורים האחרונים הן על ידי נאס"א, לטובת משימות בחקר החלל והן על ידי מדענים בסין, שהצליחו לשפר את תכונותיו עוד יותר.
כיום זוכה האירוג'ל לשימושים מגוונים בתעשיות כמו הקוסמטיקה והצבעים, בחומרי בידוד לבניין ובתעשייה הכימית לסוגיה. בחלל השתמשו בו בשנים האחרונות באיסוף אבק וגרגרי חול מכוכב הלכת מאדים.
הנה הדגמה של הארוג'ל, החומר הקל בעולם, ועד כמה הוא קל:
http://youtu.be/j2Ny_00t30I
וסרטון שמדגים את חוזקו של הארוג'ל ולפיכך את השימושים שלו בתעשיה:
http://youtu.be/WREnMOheOMI
האירוג'ל (Aerogel) הוא חומר מלאכותי מוצק, בעל צפיפות נמוכה במיוחד ש-99.8% ממנו הוא אוויר. מדובר בחומר שהרכיב הנוזלי שבו הוחלף באוויר, שהוא קל במיוחד.
בזכות המבנה המיקרוסקופי המיוחד שלו, לאירוג'ל יכולת בידוד מעולה (יש לו חסינות לחום של עד 1300 מעלות צלסיוס!) ויכולת לשאת משקל כבד במיוחד.
על אף שהאירוג'ל יוצר לראשונה בשנת 1931 על ידי הכימאי סטיבן קיסטלר, הוא פותח ושופר בעשורים האחרונים הן על ידי נאס"א, לטובת משימות בחקר החלל והן על ידי מדענים בסין, שהצליחו לשפר את תכונותיו עוד יותר.
כיום זוכה האירוג'ל לשימושים מגוונים בתעשיות כמו הקוסמטיקה והצבעים, בחומרי בידוד לבניין ובתעשייה הכימית לסוגיה. בחלל השתמשו בו בשנים האחרונות באיסוף אבק וגרגרי חול מכוכב הלכת מאדים.
הנה הדגמה של הארוג'ל, החומר הקל בעולם, ועד כמה הוא קל:
http://youtu.be/j2Ny_00t30I
וסרטון שמדגים את חוזקו של הארוג'ל ולפיכך את השימושים שלו בתעשיה:
http://youtu.be/WREnMOheOMI
מי גילה את החמצן שנותן לנו חיים?
היה זה הכומר ומדען החובב האנגלי ג’וזף פריסטלי שגילה לראשונה את קיומו של החמצן (Oxygen). זה קרה במהלך אחד הניסויים שערך מעת לעת להנאתו.
הזמן הוא אוגוסט 1774, כשפריסטלי מחמם אבקה אדומה, היום אנו מכירים אותה בתור כספית חמצנית. על פני הזכוכית של פעמון הזכוכית שבו ערך את הניסוי, הוא רואה שהחום יצר מעין קרום כסוף. זו כספית, הוא קבע לעצמו לאחר בדיקה מהירה.
אבל היה שם עוד משהו... את הגז שהשתחרר בחימום, לא הצליח פריסטלי לזהות. הסקרנות הובילה אותו לעשות כל מיני נסיונות, שבהם הוא בחן את התנהגות הגז, עם תגובות שהכיר מגזים ידועים.
לפתע, כשנר דולק הוכנס על ידו לתוך הגז, הבחין פריסטלי במשהו מרהיב - שלהבת הנר התלקחה בעוצמה. פריסטלי חשב שזה מעניין ועכשיו החליט לבדוק את השפעת הגז החדש שנוצר קודם, על עכבר שיכניס אל תוך הפעמון. העכבר החל לקפץ ולהתנועע בחדווה משמחת. זה לא רעיל, רשם לעצמו פריסטלי והחליט לנשום מעט מהגז הזה. גם הוא חש את ההשפעה המאוששת שלו. זה היה החמצן.
אגב, מעניין שלא פריסטלי היה הראשון שגילה את החמצן. זמן קצר לפניו ערך שולייה של רוקח בשוודיה, בחור בשם קארל שלה, ניסויים וגילה אותו. אבל "במדע, כמו במדע", עשית ולא פרסמת - לא עשית! - פריסטלי שמיהר לפרסם את קיומו של החמצן, זכה להיות מי שחתום על גילוי החמצן.
זמן קצר אחרי פריסטלי, עתיד חוקר צרפתי בשם לבואזיה לתת לגז החדש את השם "אוקסיג’ן", שפירושו ביוונית "יוצר חומצות". זה קרה לאחר שערך מחקרי המשך על הגז החדש שגילו ג’וזף פריסטלי וקארל שלה. בניסויים שעשה עם חומרים כמו פחמן וגופרית, מצא לבוזיאה שתוצרי הבעירה הללו נמסים במים ויוצרים חומצות, בכל מצב צבירה שהם נמצאים בו. לכן הוא נתן לגז את השם החדש.
איש לא ידע אז שבהמשך יתגלה החמצן, אותו יסוד גזי דו-אטומי, חסר צבע וריח, שיקבל את הסימן O, כגז החיים של כולנו. כיום אנו יודעים שהחמצן מהווה כ-20% מהאטמוספירה והוא היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ. אבל עוד יותר חשוב - בזכות החמצן יש חיים על פני הכוכב שלנו, כדור הארץ, ובלעדיו לא היינו חיים ולא ייתכנו חיים בעולם.
הנה סיפורו של החמצן (עברית):
https://youtu.be/pDy7bpafHDg
סיפור גילוי החמצן בידי פריסטלי:
https://youtu.be/T1vGBFIw7I0
כך עובדת מערכת הנשימה כדי לספק חמצן לגוף (מתורגם):
https://youtu.be/GVU_zANtroE
והצד הכימי של החמצן:
https://youtu.be/b4wveY2-lCo
היה זה הכומר ומדען החובב האנגלי ג’וזף פריסטלי שגילה לראשונה את קיומו של החמצן (Oxygen). זה קרה במהלך אחד הניסויים שערך מעת לעת להנאתו.
הזמן הוא אוגוסט 1774, כשפריסטלי מחמם אבקה אדומה, היום אנו מכירים אותה בתור כספית חמצנית. על פני הזכוכית של פעמון הזכוכית שבו ערך את הניסוי, הוא רואה שהחום יצר מעין קרום כסוף. זו כספית, הוא קבע לעצמו לאחר בדיקה מהירה.
אבל היה שם עוד משהו... את הגז שהשתחרר בחימום, לא הצליח פריסטלי לזהות. הסקרנות הובילה אותו לעשות כל מיני נסיונות, שבהם הוא בחן את התנהגות הגז, עם תגובות שהכיר מגזים ידועים.
לפתע, כשנר דולק הוכנס על ידו לתוך הגז, הבחין פריסטלי במשהו מרהיב - שלהבת הנר התלקחה בעוצמה. פריסטלי חשב שזה מעניין ועכשיו החליט לבדוק את השפעת הגז החדש שנוצר קודם, על עכבר שיכניס אל תוך הפעמון. העכבר החל לקפץ ולהתנועע בחדווה משמחת. זה לא רעיל, רשם לעצמו פריסטלי והחליט לנשום מעט מהגז הזה. גם הוא חש את ההשפעה המאוששת שלו. זה היה החמצן.
אגב, מעניין שלא פריסטלי היה הראשון שגילה את החמצן. זמן קצר לפניו ערך שולייה של רוקח בשוודיה, בחור בשם קארל שלה, ניסויים וגילה אותו. אבל "במדע, כמו במדע", עשית ולא פרסמת - לא עשית! - פריסטלי שמיהר לפרסם את קיומו של החמצן, זכה להיות מי שחתום על גילוי החמצן.
זמן קצר אחרי פריסטלי, עתיד חוקר צרפתי בשם לבואזיה לתת לגז החדש את השם "אוקסיג’ן", שפירושו ביוונית "יוצר חומצות". זה קרה לאחר שערך מחקרי המשך על הגז החדש שגילו ג’וזף פריסטלי וקארל שלה. בניסויים שעשה עם חומרים כמו פחמן וגופרית, מצא לבוזיאה שתוצרי הבעירה הללו נמסים במים ויוצרים חומצות, בכל מצב צבירה שהם נמצאים בו. לכן הוא נתן לגז את השם החדש.
איש לא ידע אז שבהמשך יתגלה החמצן, אותו יסוד גזי דו-אטומי, חסר צבע וריח, שיקבל את הסימן O, כגז החיים של כולנו. כיום אנו יודעים שהחמצן מהווה כ-20% מהאטמוספירה והוא היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ. אבל עוד יותר חשוב - בזכות החמצן יש חיים על פני הכוכב שלנו, כדור הארץ, ובלעדיו לא היינו חיים ולא ייתכנו חיים בעולם.
הנה סיפורו של החמצן (עברית):
https://youtu.be/pDy7bpafHDg
סיפור גילוי החמצן בידי פריסטלי:
https://youtu.be/T1vGBFIw7I0
כך עובדת מערכת הנשימה כדי לספק חמצן לגוף (מתורגם):
https://youtu.be/GVU_zANtroE
והצד הכימי של החמצן:
https://youtu.be/b4wveY2-lCo
מהי ההתנדפות מבחינה כימית?
קרה לכם שנוזל שמזגתם לתוך כלי התנדף אחרי זמן מה? זוכרים שהתפלאתם שלא היה חם ובכל זאת הנוזלים התאדו? אז כיצד קורה שהנוזלים שבכלי הולכים ונעלמים?
התשובה הפשוטה היא שנוזלים מתנדפים לגז. תמיד, גם כשלא טמפרטורה גבוהה או חום השמש הם שגורמים לכך בצורת אידוי.
כמו אידוי או התאדות, המילים הנרדפות שלה, התנדפות (Evaporation) היא תהליך בו חומר נוזלי הופך לגז. זהו שינוי ממצב צבירה נוזל למצב צבירה גזי.
תהליך ההתנדפות הוא תהליך שבו ניתקים חלקיקים מפני הנוזל והופכים לגז. לרוב אנו אכן מכירים את התהליך הזה מרתיחה, כשהנוזל מתאדה. אבל האמת היא שהתנדפות מתרחשת גם בטמפרטורות שהן נמוכות מנקודת הרתיחה.
אנו מזהים שנוזל התנדף ולא רתח בכך שאין בו בועות המרמזות על רתיחה ובכל זאת הוא עדיין הולך ומתמעט.
יש חומרים שונים שנוטים להתנדף, כמו בושם, או דלקים שונים.
#למה מתרחשת ההתנדפות?
רובנו משתמשים במילים הנרדפות להתנדפות, שהן התאיידות, התאדות או אידוי. הן נתפסות בדרך כלל כתהליכים הקשורים בחום שגורם לנוזל להפוך לאדי גז.
אבל מבחינה כימית, נוזל מתנדף לגז כשחלק מהאטומים או המולקולות שלו, הנמצאים במצב צבירה נוזלי, מקבלים אנרגיה המספיקה כדי שיתנתקו משארית החומר שבכלי ויעברו למצב צבירה של גז.
והאנרגיה הזו היא כמעט תמיד חום. אז ברור שחום גבוה, ודאי רתיחה, מייצרים התנדפות. אבל גם חום יחסי מייצר אותה. היא פחותה, אבל קיימת. נסו להשאיר כוסות מים בבית, כשאתם נוסעים לטיול או חופשה ארוכים ותיווכחו בכך.
#במה שונה ההתנדפות מגז?
התנדפות או התאיידות מתרחשת, גם אם לאט, בכל טמפרטורה שהיא. למעשה, ההתנדפות היא מצב תמידי הנוצר מהתאיידות וזרמי עיבוי הסמוכים לפני המים ולמולקולות המים המרכיבות אותם.
ההתנדפות שונה מרתיחה, בה משנים מים בטמפרטורה של 100°C צלזיוס ולחץ של אטמוספירה אחת, מצב צבירה מנוזלי לגז. ואכן, ברתיחה שמייצרת התנדפות קיצונית, עוזבות את הנוזל במהירות מולקולות רבות. המולקולות הללו נמצאות על פני השטח ומקבלות אנרגיה יתרה לכך, כשבסיום התהליך הן הופכות לאדים.
הנה התנדפות המים, אפילו בטמפרטורת החדר:
https://youtu.be/G8R5SESF5H4
על ההתנדפות בצורת האידוי או ההתאדות המוכרת:
https://youtu.be/2iXqoLPjSTg
למה בשמים מסוימים מתנדפים במהירות? (עברית)
https://youtu.be/gX9QD9MEurM
קרה לכם שנוזל שמזגתם לתוך כלי התנדף אחרי זמן מה? זוכרים שהתפלאתם שלא היה חם ובכל זאת הנוזלים התאדו? אז כיצד קורה שהנוזלים שבכלי הולכים ונעלמים?
התשובה הפשוטה היא שנוזלים מתנדפים לגז. תמיד, גם כשלא טמפרטורה גבוהה או חום השמש הם שגורמים לכך בצורת אידוי.
כמו אידוי או התאדות, המילים הנרדפות שלה, התנדפות (Evaporation) היא תהליך בו חומר נוזלי הופך לגז. זהו שינוי ממצב צבירה נוזל למצב צבירה גזי.
תהליך ההתנדפות הוא תהליך שבו ניתקים חלקיקים מפני הנוזל והופכים לגז. לרוב אנו אכן מכירים את התהליך הזה מרתיחה, כשהנוזל מתאדה. אבל האמת היא שהתנדפות מתרחשת גם בטמפרטורות שהן נמוכות מנקודת הרתיחה.
אנו מזהים שנוזל התנדף ולא רתח בכך שאין בו בועות המרמזות על רתיחה ובכל זאת הוא עדיין הולך ומתמעט.
יש חומרים שונים שנוטים להתנדף, כמו בושם, או דלקים שונים.
#למה מתרחשת ההתנדפות?
רובנו משתמשים במילים הנרדפות להתנדפות, שהן התאיידות, התאדות או אידוי. הן נתפסות בדרך כלל כתהליכים הקשורים בחום שגורם לנוזל להפוך לאדי גז.
אבל מבחינה כימית, נוזל מתנדף לגז כשחלק מהאטומים או המולקולות שלו, הנמצאים במצב צבירה נוזלי, מקבלים אנרגיה המספיקה כדי שיתנתקו משארית החומר שבכלי ויעברו למצב צבירה של גז.
והאנרגיה הזו היא כמעט תמיד חום. אז ברור שחום גבוה, ודאי רתיחה, מייצרים התנדפות. אבל גם חום יחסי מייצר אותה. היא פחותה, אבל קיימת. נסו להשאיר כוסות מים בבית, כשאתם נוסעים לטיול או חופשה ארוכים ותיווכחו בכך.
#במה שונה ההתנדפות מגז?
התנדפות או התאיידות מתרחשת, גם אם לאט, בכל טמפרטורה שהיא. למעשה, ההתנדפות היא מצב תמידי הנוצר מהתאיידות וזרמי עיבוי הסמוכים לפני המים ולמולקולות המים המרכיבות אותם.
ההתנדפות שונה מרתיחה, בה משנים מים בטמפרטורה של 100°C צלזיוס ולחץ של אטמוספירה אחת, מצב צבירה מנוזלי לגז. ואכן, ברתיחה שמייצרת התנדפות קיצונית, עוזבות את הנוזל במהירות מולקולות רבות. המולקולות הללו נמצאות על פני השטח ומקבלות אנרגיה יתרה לכך, כשבסיום התהליך הן הופכות לאדים.
הנה התנדפות המים, אפילו בטמפרטורת החדר:
https://youtu.be/G8R5SESF5H4
על ההתנדפות בצורת האידוי או ההתאדות המוכרת:
https://youtu.be/2iXqoLPjSTg
למה בשמים מסוימים מתנדפים במהירות? (עברית)
https://youtu.be/gX9QD9MEurM
מהם הרדיקלים החופשיים המזיקים לגופנו?
עם שם שמזכיר קבוצת מהפכנים לטינית או להקת רוק מרמת אביב, "רדיקלים חופשיים" (Free Radicals) הוא כינוי עתיר דמיון ואפילו מרגש לחומרים שהמדע מצא שמזיקים לגופנו ופוגעים בבריאות שלנו.
בואו נמשיך רגע עם הדמיון - דמיינו שהרדיקלים החופשיים הם מעין שבטים ברברים, לוחמים אלימים, חסרי רחמים, צמאי דם וביזה, הפושטים על עיר שלווה בימי הביניים. הם נכנסים לתוכה, מחסלים את מגיניה, בוזזים את הרכוש ומרעילים את הבארות לזמן רב.
כל שנותר למי שנשארו בחיים לאחר מכן הוא חיים של עוני, חולשה ואובדן.
כך בדיוק חשבו מדענים שקורה בגופנו, הגוף האנושי החשוף לפשיטות חוזרות ובאות של רדיקלים חופשיים שכאלו. הוא מותקף שוב ושוב, הולך ונחלש, מזדקן ולא יכול לצבור כוח מחדש. ככל שהם באים יותר הוא ייחלש מהר יותר ויהפוך פחות ופחות בריא.
אז ההנחה הייתה שהגורם להזדקנות או לפחות המנגנון העיקרי שאחראי לה הוא הצטברות של נזק בתאי הגוף שגורם לנו החמצון. והחמצון הזה, אמרו לנו שנים רבות, הוא תגובה כימית ותוצאה של פעילות תרכובות דוגמת רדיקלים חופשיים.
החִמצוּן יום-יומי ושולף לפי המדענים אלקטרונים מהמולקולות שבגופנו, הופך אותן עצמן לרדיקלים חדשים ובסופו של דבר מסַכן והורס בהדרגה את רקמות ואיברי הגוף ופוגע קשות בתפקודו הכללי.
אבל אילו מולקולות החימצון הורס? - מדובר בין השאר בחלבונים, פחמימות, שומנים, כמו גם במרכיבים חיוניים אחרים בתאים שבגוף ואפילו, החזיקו חזק - אפילו פוגע ישירות בדנ"א שלנו.
רק כוח אחד יכול לעצור אותם. נוגדי החמצון (Antioxidant), "צבא ההגנה לגוף", החומרים שנלחמים בתוך גופנו ב"רדיקלים החופשיים".
נוגדי החמצון מהווים את המרכיב המשמעותי ביותר כנגד השפעת החִמצוּן שיוצרים הרדיקלים החופשיים ורק הם יכולים לתת להם "פייט" הולם ומענה הגנתי ובריא של גופנו לנזקי הרדיקלים החופשיים והלא חיוביים הללו. רכובים על גב מזון בריא וכמוסות מולאי ויטמינים יוקרתית - ככל שיהיו יותר מהם בגופנו, הרדיקלים ייבלמו.
#טוויסט בעלילה
אבל הפתעה... יש סיכוי שהאמת היא לא בדיוק ואולי אפילו כלל לא כזו.
מסתבר שחוקר משנות ה-40 של המאה ה-20 בשם דֶנהַם הֶרמן הוא שאחראי לתיאוריית ההזדקנות כתוצאה מנזקי הרדיקלים החופשיים והחִמצוּן שהם יוצרים. הוא, לפי הטענה, בכלל לא מהתחום והגיע אליו אחרי קריאה אקראית של מגזין של אשתו... חקר, פרסם והקהילה המדעית התרשמה.
מסתבר שעם השנים לא הצליחו מדענים אחרים לשחזר בניסויים חוזרים את ממצאי הניסויים שהרמן ערך. יותר מזה - עד שנות ה-70 לא נמצאה הוכחה של ממש להשפעת הזנה של בעלי חיים בנוגדי חִמצוּן על הארכת תוחלת חייהם.
מסוכן יהיה מצידנו לטעון שתיאוריית הרדיקלים החופשיים היא מופרכת מהיסוד. אבל נראה שרדיקלים חופשיים הם לא תמיד מזיקים כמו שסיפרו לנו, ועוד יותר מזה שנוגדי החִמצוּן ה"נלחמים" בהם אינם טובים תמיד, או לפחות מספיקים.
מה שבטוח הוא שלחברות ותאגידי ענק היה אינטרס להדהד את התיאוריה המוכרת. מעל חצי מאוכלוסיית ארה"ב נוטלת נוגדי חימצון בכל יום, במסגרת צריכת תוספי המזון של המולטי ויטמינים היקרים. הסכומים שהם מרוויחים מזה הם אדירים
#לסיכום
אאוריקה לא מנסה להיכנס לוויכוחים בין מדענים או לפצח תרמיות מדעיות, אם היו כאן כאלה. ברור הוא שנוגדי חימצון אינם מזיקים לגוף ולכן אתם המשיכו בתזונה ככל האפשר עשירה בהם. לא בטוח, עם זאת, שקנייה של תוספי מזון וקפסולות של נוגדי חימצון שווה את ההוצאה הגדולה.
במקומה שווה אולי להקפיד על תזונה נכונה וצריכה של פחות קלוריות ובעיקר פחות קלוריות ממזון מטוגן, רווי בשמן, של מזון מעובד או מתועש. אלה בבירור גורמים לנו לירידה משמעותית בבריאות, בין אם ביצירת רדיקליים חופשיים ובין אם באופן אחר שעדיין לא מובן לחלוטין.
הנה הרדיקלים החופשיים (מתורגם):
https://youtu.be/GDaoFn0RtwU
הסבר ויזואלי של פעילות הרדיקל החופשי והנזק החמצוני שהוא גורם (עברית):
https://youtu.be/9wQt_yIDKeE
וסרטון תיעודי קצר על רדיקלים חופשיים (מתורגם):
https://youtu.be/vCm_CRKKk88
עם שם שמזכיר קבוצת מהפכנים לטינית או להקת רוק מרמת אביב, "רדיקלים חופשיים" (Free Radicals) הוא כינוי עתיר דמיון ואפילו מרגש לחומרים שהמדע מצא שמזיקים לגופנו ופוגעים בבריאות שלנו.
בואו נמשיך רגע עם הדמיון - דמיינו שהרדיקלים החופשיים הם מעין שבטים ברברים, לוחמים אלימים, חסרי רחמים, צמאי דם וביזה, הפושטים על עיר שלווה בימי הביניים. הם נכנסים לתוכה, מחסלים את מגיניה, בוזזים את הרכוש ומרעילים את הבארות לזמן רב.
כל שנותר למי שנשארו בחיים לאחר מכן הוא חיים של עוני, חולשה ואובדן.
כך בדיוק חשבו מדענים שקורה בגופנו, הגוף האנושי החשוף לפשיטות חוזרות ובאות של רדיקלים חופשיים שכאלו. הוא מותקף שוב ושוב, הולך ונחלש, מזדקן ולא יכול לצבור כוח מחדש. ככל שהם באים יותר הוא ייחלש מהר יותר ויהפוך פחות ופחות בריא.
אז ההנחה הייתה שהגורם להזדקנות או לפחות המנגנון העיקרי שאחראי לה הוא הצטברות של נזק בתאי הגוף שגורם לנו החמצון. והחמצון הזה, אמרו לנו שנים רבות, הוא תגובה כימית ותוצאה של פעילות תרכובות דוגמת רדיקלים חופשיים.
החִמצוּן יום-יומי ושולף לפי המדענים אלקטרונים מהמולקולות שבגופנו, הופך אותן עצמן לרדיקלים חדשים ובסופו של דבר מסַכן והורס בהדרגה את רקמות ואיברי הגוף ופוגע קשות בתפקודו הכללי.
אבל אילו מולקולות החימצון הורס? - מדובר בין השאר בחלבונים, פחמימות, שומנים, כמו גם במרכיבים חיוניים אחרים בתאים שבגוף ואפילו, החזיקו חזק - אפילו פוגע ישירות בדנ"א שלנו.
רק כוח אחד יכול לעצור אותם. נוגדי החמצון (Antioxidant), "צבא ההגנה לגוף", החומרים שנלחמים בתוך גופנו ב"רדיקלים החופשיים".
נוגדי החמצון מהווים את המרכיב המשמעותי ביותר כנגד השפעת החִמצוּן שיוצרים הרדיקלים החופשיים ורק הם יכולים לתת להם "פייט" הולם ומענה הגנתי ובריא של גופנו לנזקי הרדיקלים החופשיים והלא חיוביים הללו. רכובים על גב מזון בריא וכמוסות מולאי ויטמינים יוקרתית - ככל שיהיו יותר מהם בגופנו, הרדיקלים ייבלמו.
#טוויסט בעלילה
אבל הפתעה... יש סיכוי שהאמת היא לא בדיוק ואולי אפילו כלל לא כזו.
מסתבר שחוקר משנות ה-40 של המאה ה-20 בשם דֶנהַם הֶרמן הוא שאחראי לתיאוריית ההזדקנות כתוצאה מנזקי הרדיקלים החופשיים והחִמצוּן שהם יוצרים. הוא, לפי הטענה, בכלל לא מהתחום והגיע אליו אחרי קריאה אקראית של מגזין של אשתו... חקר, פרסם והקהילה המדעית התרשמה.
מסתבר שעם השנים לא הצליחו מדענים אחרים לשחזר בניסויים חוזרים את ממצאי הניסויים שהרמן ערך. יותר מזה - עד שנות ה-70 לא נמצאה הוכחה של ממש להשפעת הזנה של בעלי חיים בנוגדי חִמצוּן על הארכת תוחלת חייהם.
מסוכן יהיה מצידנו לטעון שתיאוריית הרדיקלים החופשיים היא מופרכת מהיסוד. אבל נראה שרדיקלים חופשיים הם לא תמיד מזיקים כמו שסיפרו לנו, ועוד יותר מזה שנוגדי החִמצוּן ה"נלחמים" בהם אינם טובים תמיד, או לפחות מספיקים.
מה שבטוח הוא שלחברות ותאגידי ענק היה אינטרס להדהד את התיאוריה המוכרת. מעל חצי מאוכלוסיית ארה"ב נוטלת נוגדי חימצון בכל יום, במסגרת צריכת תוספי המזון של המולטי ויטמינים היקרים. הסכומים שהם מרוויחים מזה הם אדירים
#לסיכום
אאוריקה לא מנסה להיכנס לוויכוחים בין מדענים או לפצח תרמיות מדעיות, אם היו כאן כאלה. ברור הוא שנוגדי חימצון אינם מזיקים לגוף ולכן אתם המשיכו בתזונה ככל האפשר עשירה בהם. לא בטוח, עם זאת, שקנייה של תוספי מזון וקפסולות של נוגדי חימצון שווה את ההוצאה הגדולה.
במקומה שווה אולי להקפיד על תזונה נכונה וצריכה של פחות קלוריות ובעיקר פחות קלוריות ממזון מטוגן, רווי בשמן, של מזון מעובד או מתועש. אלה בבירור גורמים לנו לירידה משמעותית בבריאות, בין אם ביצירת רדיקליים חופשיים ובין אם באופן אחר שעדיין לא מובן לחלוטין.
הנה הרדיקלים החופשיים (מתורגם):
https://youtu.be/GDaoFn0RtwU
הסבר ויזואלי של פעילות הרדיקל החופשי והנזק החמצוני שהוא גורם (עברית):
https://youtu.be/9wQt_yIDKeE
וסרטון תיעודי קצר על רדיקלים חופשיים (מתורגם):
https://youtu.be/vCm_CRKKk88
