» «
הטבלה המחזורית
מהי הטבלה המחזורית בכימיה?



הטבלה המחזורית, או המערכה המחזורית היא טבלה שמציגה את כל היסודות או החומרים שקיימים בטבע. היא פותחה בשנת 1869 על ידי הכימאי הרוסי דימיטרי מנדלייב. הטבלה מציגה את החומרים על פי צפיפותם.

בטבלה המחזורית של מנדלייב היו טורים עבור כל קבוצה מ-7 קבוצות של יסודות. מאוחר יותר התגלו גם הגזים האצילים ונוספה קבוצה שמינית. בקצה השמאלי נמצאות המתכות ובקצה הימני - גזים אצילים. הצבעים בטבלה המחזורית מסמנים קבוצות. כל קבוצה כוללת יסודות בעלות תכונות כימיות דומות, כגון מתכות אלקליות, מתכות מעבר, מתכות אפורות, אל-מתכות, גזים אצילים ועוד.

היסודות בטבלה המחזורית מסודרים במדויק לפי המספר האטומי שלהם, כלומר מספר הפרוטונים בגרעין של כל יסוד ויסוד. כל שורה בטבלה מתאימה לקליפה של האלקטרונים. אם השורה הראשונה מתאימה לקליפה הראשונה, שבה יכולים להיות עד 2 אלקטרונים. לפיכך יהיו בשורה זו רק 2 יסודות ואלה יכילו אלקטרון אחד או שניים. בקליפה השנייה יהיו עד 8 אלקטרונים ולכן יהיו בה 8 יסודות שונים.

המסה האטומית, או המשקל האטומי, הם הסכום של מספר הפרוטונים והנייטרונים הבונים את הגרעין. המסה של האלקטרונים היא קטנה מאד ולכן המדענים מחשיבים אותה כזניחה ולא מחשבים אותה.

הדיוק של הטבלה הוא כה רב עד שהחוקרים יכלו לנבא בעזרתה בהצלחה גם את התכונות של יסודות שלא התגלו בתקופת מנדלייב.


הנה סיפורה של הטבלה המחזורית והגאונות של ממציאה מנדלייב (מתורגם):

http://youtu.be/fPnwBITSmgU?t=13s


סרטון אנימציה משעשע שמראה את התרומה של מנדלייב ללימודי הכימיה בכיתה:

http://youtu.be/Pzv89kvTPKQ


סרטון מדעי יותר, שמציג את חשיבותה ומשמעותה של הטבלה המחזורית (מתורגם):

http://youtu.be/MTrjhMDGi6c


ושיר היסודות שהוא המנון הטבלה המחזורית (עברית):

https://youtu.be/dw72mYLN-CI
נחושת
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
כסף
מהי מתכת הכסף?



הכסף היא מהמתכות יקרות הערך. בבית יש לנו לעתים תכשיטי כסף או כלי אוכל משפחתיים שעברו בירושה ועשויים כסף. גם ספורטאי מצטיין זוכה למדליית כסף, אם זכה במקום השני, אחרי מדליית זהב שבה זוכה המקום הראשון.

כמו הזהב, גם מתכת הכסף שימושית גם בתעשייה המודרנית. כמעט בכל מכשיר חשמלי ניתן למצוא כמות קטנה של כסף, כולל במחשבים, טלפונים ניידים, מצלמות, מכשירים רפואיים וכדומה.

מתכת הכסף התגלתה לפני כ-5000 שנה בטורקיה העתיקה. היא עובדה אז לראשונה והפכה מאז לאחת המתכות ששומרות על שוויין ולחומר ביד היוצרים, של תכשיטים וכלים שעשויים ביד אמן.


על מתכת הכסף:

http://youtu.be/jRwUmGpmF38


על היציבות של שווי הכסף:

http://youtu.be/8WbfdTyloYY
אלומיניום
למה האלומיניום היה פעם יקר מזהב?



מתכת האלומיניום (Aluminum) הופקה בפעם הראשונה במאה ה-19. הפקתה ממינרלים שכללו את היסוד הזה הייתה תהליך מורכב ויקר ביותר. משום כך היה מחירה של מתכת האלומיניום באותה תקופה יקר יותר ממחיר הזהב!

הדברים הגיעו לכך שמלכים כמו נפוליאון ה-3 מלך צרפת היו מגישים את האוכל בארוחות פאר בתוך צלחות אלומיניום. דוגמה נוספת ליוקרתו של החומר הזה, שהיום מצוי בכל תריס ישן בכמויות ענק ובזיל הזול - באמצע המאה ה-19 הוצגו מטילים מאלומיניום לצידם של יהלומי הכתר הצרפתי, בתערוכה העולמית שהתקיימה אז בפאריס.

כיום זול הרבה יותר להפיק ולייצר את האלומיניום ומשום כך ירד מחירו פלאים והוא חומר זול ושימושי מאד בתעשיה. עמידות, קלות משקל, גמישות, נגד חלודה, הולכת חשמל ותכונות נוספות של האלומיניום, הופכות אותו לחומר שימושי מאד בתעשייה המודרנית.


הנה סיפורו של האלומיניום ששינה את העולם:

https://youtu.be/yn9qhQSMCRk


כך מפיקים ומייצרים את האלומיניום (עברית):

http://youtu.be/Zz-Wn5L-Ra8


וכך מייצרים פחיות שתייה:

http://youtu.be/V4TVDSWuR5E

יסודות כימיים

נורת ניאון
איך פועלת נורת הניאון?



נורות הניאון שהומצאו בשנת 1911 עשויות משפופרות - צינורות זכוכית שמולאו בגזים. ישנם 5 חמישה גזים שבהם משתמשים בנורות הניאון והם: ניאון, קריפטון, קסנון, הליום וארגון. כשרוצים צבע אחר מהצבעים שלהם, משתמשים בשפופרות צבועות או בעירוב של כמה גזים בשפופרת אחת.

כשהגז מקבל חשמל משני צידי השפופרת, מתחיל תהליך של עירור האלקטרונים - האלקטרונים שלו מתחילים "להתלהב" ולשחרר פוטונים, שהם האור שאנו רואים. בהתאם לסוג הגז מתקבלים צבעי הניאון. ריבוי הצבעים הוא שמאפשר ליצור מנורות ניאון המון צבעים ושלטים צבעוניים.

בשנים האחרונות הולכות נורות הלד החסכוניות והמתוחכמות ומחליפות את נורות הניאון היקרות בשלטי הענק.


כך פועלות נורות הניאון:

http://youtu.be/zPDoBjlpxXY
חלודה
למה הברזל מחליד?



ודאי שמתם לב שחפצים מברזל שהושארו זמן רב בחוץ מתמלאים עם הזמן בחלודה, אבל מדוע מחליד הברזל בעצם?

ובכן, קודם בואו ניזכר שהאוויר שאנו נושמים מכיל אדים של מים וחמצן. החלודה נוצרת כשהברזל חשוף לאוויר. אז עובר הברזל תהליך שנקרא 'חמצון'. החימצון או החלודה מואצים מאד בסביבה עתירת מים אבל במידה מסוימת היא תמיד תתרחש, כשיש אוויר בסביבה.

לא רק הברזל עובר תהליך של חמצון. למעשה כל מתכת מחלידה ברמה כלשהי. במיוחד מתחמצנות מתכות כמו הברזל, האבץ והנחושת, בעוד שכסף, זהב ופלטינה הנקראים "מתכות אצילות" כמעט ואינם מתחמצנים.


הנה ניסוי למניעת חלודה, על ידי שמן שמונע מגע של המתכת עם חמצן:

http://youtu.be/I1bFxGRXlRc


ומצגת הסבר על היווצרות החלודה:

http://youtu.be/cn_Vom--b4A
מימן
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
זהב
איך הזהב נוצר?



הזהב היא אחד מהיסודות הכימיים. זוהי המתכת היפה והנדירה בכדור הארץ. היא מרתקת את בני האדם כבר אלפי שנים. בגלל שיש כה מעט ממנה, נעשו אינספור ניסיונות במהלך הדורות, להפוך עופרת לזהב. קראו לזה "אלכימיה" ורבים עסקו במחקר הזה ליצירת זהב, אך הוא לא הניב שום תוצאות. מדענים מעריכים שאם היינו מחברים את כל הזהב שאי-פעם נמצא בכדור הארץ, היינו יוצרים בקושי גוש ששווה לגודל של אולם התעמלות ממוצע.

התיאוריה גרסה זמן רב שהזהב נוצר בהתפוצצות של סופרנובה והוא הגיע לכדור הארץ כאבק מהחלל. בשנים האחרונות טוען מחקר אחר שהתנגשות של כוכבי נייטרון היא שגורמת לפיצוץ. הוא מייצר כה הרבה אנרגיה, שמופק ממנו אור עצום וקרינת גמא אדירה, אבל גם יסודות אחרים שביניהם גם זהב. החוקרים סבורים שהתנגשות כזו בין שני כוכבים נייטרון יכולה ליצור זהב בכמות ששווה ל-10 ירחים כמו הירח שלנו. זה המון זהב, לא?

כך או כך, החוקרים סבורים שבמהלך 4.5 מיליארד שנותיו, הגיע לכדור הארץ מהחלל זהב רב שנוצר בהתרחשויות "אלימות" שכאלה. הזהב הזה פשוט התרסק לו על פני כדור הארץ בפגיעת מטאוריטים והמתין לנו שנחשוף אותו. נסו רק לחשוב כמה זה מדהים שהזהב שבתכשיטים שלנו הוא חומר שנוצר לפני מיליארדי שנים בחלל.


הנה המקור של הזהב (מתורגם):

https://youtu.be/jf_4z4AKwJg


כך מתנגשים כוכבי ניוטרונים דחוסים ומייצרים זהב:

https://youtu.be/yC7p_Bey5lU


עוד על תאוריית התפוצצות הסופרנובה שיוצרת זהב:

https://youtu.be/i94K1wckWY8


והנה דוגמה לערך העצום שנותן המין האנושי לזהב המופלא (עברית):

https://youtu.be/L--1uK7IS_I


חמצן
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
מהי הכספית, מתכת "מי הכסף"?



כספית (Mercury) היא מתכת שנקראה ביוונית "מי הכסף", משום צבעה והנוזליות שמאפיינת אותה בטמפרטורת החדר. היא גם בעלת יכולת "להתקדם במרחב", מה שהקנה לה את השם "מרקורי", כשמו של האל השליח מהמיתולוגיה היוונית.

הכספית היא רעילה מאד ויכולה לגרום לבעיות רפואיות שונות. מצד שני, היא משמשת לשימושים שונים, כשהמוכר מביניהם הוא מדחום הכספית, שמתבוסס על התכונה שלה להתקדם בטמפטורות שונות. מסגסוגת שמכילה כספית יצרו בעבר גם את האמלגם שמצוי בסתימות שיניים.

בשל החשש מהרעלת כספית אסרו מדינות שונות על שימוש בסתימות שיניים מאמלגם. באחרונה גם נאסר בישראל על שימוש במדחומי כספית, בגלל הסכנה שבפיזור הכספית הרעילה שבהם, במקרה של שבר.

בימי קדם שימשה הכספית גם ליצירה של צבעים עתיקים. בשילוב של כספית עם גופרית יצרו את צבע הוורמיליון שצבעו אדום-כתום. זאת בניגוד לצבעי התכלת והארגמן שנוצרו מחסרי חוליות ימיים.


הנה הכספית:

https://youtu.be/oL0M_6bfzkU


בישול של חביתה על כספית. החביתה כמובן רעילה:

https://youtu.be/uB7gzJnfP4Q


תפקידה החשוב של הכספית בהמצאת הברומטר, מדחום, ובתגליות מתחום המשקל (מתורגם):

https://youtu.be/EkDhlzA-lwI?t=5s


והסכנה הבריאותית שנגרמת מהכספית שבמאכלי ים:

https://youtu.be/wd8djXPrbhg
מה זה רדיום ומתי גילה אותו הזוג קירי?



רדיום (Radium, בעברית: אורית) הוא יסוד כימי רדיואקטיבי, פי מיליון יותר רדיואקטיבי מהאורניום. הרדיום התגלה בפאריס על ידי הפיזיקאית הפולנית מארי קירי ובעלה הצרפתי פייר קירי ב-1898 בעפרת אורניום. השניים הפיקו מהעפרה את כל האורניום וגילו שעדיין נשארה רדיואקטיבי. כך הסיקו על קיום יסוד רדיואקטיבי שטרם התגלה - זה היה הרדיום (ביחד עם יסוד נוסף שגילו שם - הפולוניום). הם זכו על כך בפרס נובל (ובהמשך חייה, לאחר מותו של פייר, זכתה מארי קירי בפרס נובל נוסף והיתה האישה הראשונה שזכתה בשני פרסי נובל).

בהמשך המחקר גילו חוקרים שהרדיום גורם למחלות קשות ולכן פסק השימוש בו לשימושים מסחריים, כגון ייצור של צבעים שזוהרים בחושך. קיים גם חשש שמותה של מארי קירי, מגלת הרדיום, נגרם מטיפול לא זהיר ברדיום. את יומני המחקר שלה עד היום מתקשים לקרוא, בגלל הרדיואקטיביות המסוכנת שבהם.

בתחילת המאה העשרים השתמשו ברדיום נוכלים רבים כדי למכור לציבור "תרופות פלא" למניעת מחלות ולשיפור כח הגברא. כתוצאה מבורות בתחום הרפואה באותה תקופה מתו אנשים רבים.

גילוי הרדיום והרדיו-אקטיביות השפיעו על פיתוחים מדעיים רבים, כולל הפצצה הגרעינית והמצאות רבות בתחום הרפואה.


הנה הרדיום וחומרים נוספים שהתגלו עם הזמן כקטלניים (מתורגם):

https://youtu.be/gKfjHTk8KrY


ומארי קירי מגלת הרדיום:

http://youtu.be/3KmJsKuJws4


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

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.