סיכום מלא של הקורס עולם הכימיה

סיכום הקורס עולם הכימיה

תוכן עניינים

פרק – 1שיטות ומדידות …………………………………………………………………………………………………..7
מהי כימיה? הגדרות …………………………………………………………………………………………………….7
יחידות מדידה ……………………………………………………………………………………………………………8
מצבי צבירה …………………………………………………………………………………………………………….10
תוצאות מדידה …………………………………………………………………………………………………………10
פרק – 2מבנה האטום והטבלה המחזורית …………………………………………………………………………..12
מבט היסטורי …………………………………………………………………………………………………………..12
הרכב האטום……………………………………………………………………………………………………………13
חוק קולון…………………………………………………………………………………………………………….13
איזוטופים……………………………………………………………………………………………………………….14
אור והמבנה האטומי ………………………………………………………………………………………………….14
אטום בוהר………………………………………………………………………………………………………………15
הטבלה המחזורית……………………………………………………………………………………………………..16
אורביטלים…………………………………………………………………………………………………………..17
אלקטרונים בתת רמות ……………………………………………………………………………………………18
ספין אלקטרוני ……………………………………………………………………………………………………..19
כלל האוקטט ……………………………………………………………………………………………………………21
יונים………………………………………………………………………………………………………………………21
מגמות בטבלה המחזורית…………………………………………………………………………………………….22
גודל האטום (רדיוס אטומי)………………………………………………………………………………………23
אנרגיית יינון ………………………………………………………………………………………………………..24
האנרגיה הדרושה כדי לעקור אלקטרון מאטום מבודד……………………………………………………..24
זיקה אלקטרונית …………………………………………………………………………………………………..24
פרק – 3מבנה ותכונות של תרכובות יוניות ומולקולריות …………………………………………………………26
סימול לואיס ……………………………………………………………………………………………………………26
סדר הקשר …………………………………………………………………………………………………………..26
קשרים……………………………………………………………………………………………………………………27
קשר יוני………………………………………………………………………………………………………………27
מבני לואיס של יונים רב אטומיים………………………………………………………………………………28
קשר קוולנטי ………………………………………………………………………………………………………..28
אלקטרושליליות ……………………………………………………………………………………………………29
תרכובות מולקולריות …………………………………………………………………………………………………32
השוואה בין חומרים …………………………………………………………………………………………………..32
תמיסות של תרכובות יוניות ומולקולריות…………………………………………………………………….323
איזומרים ………………………………………………………………………………………………………………..33
גאומטריה מולקולרית – מודל 33…………………………………………………………………………..VSEPR
מבני לואיס וקוטביות ……………………………………………………………………………………………..34
תכונות המבוססות כל המבנה האלקטרוני והגאומטריה המולקולרית ………………………………….36
פרק – 4חישובים, תגובות והמשוואה הכימית………………………………………………………………………37
המול ומספר אבוגדרו …………………………………………………………………………………………………37
חישובי מולים, אטומים, מסה ומספר חלקיקים……………………………………………………………..37
מסת נוסחה ומסה מולרית …………………………………………………………………………………………..38
נוסחאות כימיות ……………………………………………………………………………………………………….38
המשוואה הכימית ……………………………………………………………………………………………………..39
איזון משוואה כימית ………………………………………………………………………………………………39
תגובות כימיות………………………………………………………………………………………………………….40
תגובות שיקוע……………………………………………………………………………………………………….40
תגובות עם חמצן ……………………………………………………………………………………………………40
תגובות חומצה – בסיס ……………………………………………………………………………………………41
תגובות חמצון – חיזור …………………………………………………………………………………………….41
כתיבת משוואות יוניות נטו ………………………………………………………………………………………….41
המרות באמצעות המשוואה הכימית ………………………………………………………………………………42
המרה בין מולים לגרמים …………………………………………………………………………………………42
המרה בין מולים של מגיבים למולים של תוצרים ……………………………………………………………42
פרק – 5מצבי החומר: גז, נוזל ומוצק…………………………………………………………………………………45
טבלת השוואה בין מצבי צבירה……………………………………………………………………………………..45
המצב הגזי ………………………………………………………………………………………………………………45
התיאוריה המולקולרית הקינטית של הגזים………………………………………………………………….46
חוק בויל ……………………………………………………………………………………………………………..47
חוק שארל ……………………………………………………………………………………………………………47
חוק אבוגדרו…………………………………………………………………………………………………………47
חוק הגזים המשולב ………………………………………………………………………………………………..47
חוק הגזים האידיאליים …………………………………………………………………………………………..48
חוק דלתון ללחצים חלקיים………………………………………………………………………………………48
הנפח המולרי של גז ………………………………………………………………………………………………..49
צפיפות הגזים ……………………………………………………………………………………………………….49
גזים אידיאליים לעומת גזים ממשיים………………………………………………………………………….49
סיכום המצב הגזי…………………………………………………………………………………………………..50
המצב הנוזלי…………………………………………………………………………………………………………….514
כוחות בין מולקולריים………………………………………………………………………………………………..52
ון דר ואלס …………………………………………………………………………………………………………..52
כוחות לונדון…………………………………………………………………………………………………………52
אינטראקציות דיפול-דיפול……………………………………………………………………………………….52
הגורמים המשפיעים על עוצמת כוחות ון דר ואלס…………………………………………………………..52
קשרי מימן …………………………………………………………………………………………………………..53
גרפים וטבלאות סיכום כוחות……………………………………………………………………………………….54
המצב המוצק……………………………………………………………………………………………………………59
מוצקים מולקולריים ………………………………………………………………………………………………59
מוצקים יוניים ………………………………………………………………………………………………………59
מוצקים קוולנטיים (אטומריים(…………………………………………………………………………………60
מוצקים מתכתיים………………………………………………………………………………………………….60
סיכום תכונות החומרים מסוגים שונים …………………………………………………………………………..62
פרק – 6תמיסות…………………………………………………………………………………………………………..63
מידת מסיסות…………………………………………………………………………………………………………..64
חומרים הידרופילים והידרופובים ………………………………………………………………………………….64
תמיסות וקולואידים…………………………………………………………………………………………………..65
אפקט טינדל …………………………………………………………………………………………………………65
חישובי ריכוז מבוססי מולים ………………………………………………………………………………………..65
מיהול …………………………………………………………………………………………………………………….66
תמיסות מימיות………………………………………………………………………………………………………..66
סיכום – גרפי והגדרות ………………………………………………………………………………………………..66
פרק – 7אנרגיה, קצב ושיווי משקל ……………………………………………………………………………………68
תרמודינמיקה…………………………………………………………………………………………………………..68
החוק הראשון של התרמודינמיקה ……………………………………………………………………………..68
החוק השני של התרמודינמיקה………………………………………………………………………………….70
קינטיקה …………………………………………………………………………………………………………………74
מודל ההתנגשויות הפוריות ………………………………………………………………………………………74
אנרגיית שפעול………………………………………………………………………………………………………75
הגורמים המשפיעים על קצב התגובה ………………………………………………………………………….76
סיכום…………………………………………………………………………………………………………………….77
סיכום סוגי תהליכים ………………………………………………………………………………………………78
שיווי משקל ……………………………………………………………………………………………………………..78
שיווי משקל פיזיקלי ודינמי ………………………………………………………………………………………78
שיווי משקל כימי …………………………………………………………………………………………………..795
מאפייני מצב של שיווי משקל…………………………………………………………………………………….79
עיקרון לה שטלייה …………………………………………………………………………………………………80
סיכום – שיווי משקל ………………………………………………………………………………………………82
פרק – 8חומצות, בסיסים וחמצון-חיזור……………………………………………………………………………..88
חומצות ובסיסים ………………………………………………………………………………………………………88
תיאוריית ארניוס …………………………………………………………………………………………………..88
תיאוריית ברונסטד-לאורי………………………………………………………………………………………..88
סוגי חומצה ובסיס …………………………………………………………………………………………………90
תכונות חומצה – בסיס של מים …………………………………………………………………………………90
חוזק של חומצה ובסיס ……………………………………………………………………………………………90
חומצות……………………………………………………………………………………………………………….91
בסיסים……………………………………………………………………………………………………………….92
הולכה חשמלית של תמיסות חומצה ובסיס …………………………………………………………………..93
חומצות ובסיסים מצומדים………………………………………………………………………………………94
דיסוציאציה של חומצה-בסיס …………………………………………………………………………………..95
יוני הידורניום והידרוקסיד ………………………………………………………………………………………96
סולם מדידה 97…………………………………………………………………………………………………… pH
תרגילים לדוגמא ……………………………………………………………………………………………………98
סקאלות………………………………………………………………………………………………………………99
תגובות בין חומצה לבסיס ……………………………………………………………………………………… 100
סיכום – חומצות ובסיסים ………………………………………………………………………………………… 103
חמצון חיזור ………………………………………………………………………………………………………….. 108
יישומי חמזור …………………………………………………………………………………………………….. 109
תרגילים……………………………………………………………………………………………………………. 110
דרגות חמצון ……………………………………………………………………………………………………… 110
איזון משוואות חמצון-חיזור ………………………………………………………………………………….. 112
סיכום – חמצון חיזור …………………………………………………………………………………………… 112
פרק – 9הגרעין ורדיואקטיביות……………………………………………………………………………………… 117
רדיואקטיביות טבעית………………………………………………………………………………………………. 117
סימול גרעיני………………………………………………………………………………………………………….. 117
איזוטופים לא יציבים …………………………………………………………………………………………… 117
חלקיקי אלפא 117 ……………………………………………………………………………………………………..α
חלקיקי ביתא -118 …………………………………………………………………………………………………….β
חלקיקי ביתא +118 …………………………………………………………………………………………………….β
קרינת גמא 118 …………………………………………………………………………………………………………. γ6
קרינה מייננת…………………………………………………………………………………………………………. 119
תכונות עיקריות של סוגי הקרינה ………………………………………………………………………………… 119
משוואה גרעינית …………………………………………………………………………………………………….. 119
דעיכת אלפא………………………………………………………………………………………………………. 119
דעיכת ביתא ………………………………………………………………………………………………………. 119
פליטת פוזיטרון ………………………………………………………………………………………………….. 120
קרינת גמא ………………………………………………………………………………………………………… 120
חיזוי התוצרים של דעיכה גרעינית……………………………………………………………………………. 120
תכונות של רדיואיזוטופים ………………………………………………………………………………………… 120
מבנה גרעיני ויציבות…………………………………………………………………………………………….. 120
זמן מחצית החיים……………………………………………………………………………………………….. 121
ייצור אנרגיה גרעינית……………………………………………………………………………………………….. 123
ביקוע גרעיני ………………………………………………………………………………………………………. 123
היתוך גרעיני………………………………………………………………………………………………………. 124
כור תרבית ………………………………………………………………………………………………………… 124
תארוך רדיואקטיבי …………………………………………………………………………………………………. 124
יישומים רפואיים של רדיואקטיביות ……………………………………………………………………………. 124
טיפול בסרטן באמצעות קרינה………………………………………………………………………………… 124
רפואה גרעינית……………………………………………………………………………………………………. 1257

פרק  1 – שיטות ומדידות

מהי כימיה? הגדרות
הכימיה עוסקת במגוון הצורות של החומר, תכונותיו, ובשינויים החלים בו, באטומים ובמולקולות
ובשינויים שהם עוברים בטבע ובמעבדה. הכימיה היא מדע החומר (תקשורת בין החלקיקים המתבטאת
בכוח חשמלי (דחייה או משיכה.)
• חומר: כל דבר בעל מסה התופס נפח. אוסף חלקיקים.
• יסוד: אטום המורכב מסוג אטומים אחד. זוהי היחידה הקטנה ביותר של החומר שמקיימת את
תכונותיו. יסודות יכולים להיות אטומים, כמו , He , Li , Mgאו מולקולות כמו .O2
• אטום: היחידה הקטנה ביותר של החומר שמקיימת את תכונות החומר. לא ניתן להרכיבו, לפרקו
או לשנותו לחומר אחר בתהליכים כימיים רגילים.
• חומר טהור: מכיל רק מרכיב אחד. מים טהורים הם חומר טהור – הם מורכבים רק ממולקולות
מים.
• תרכובות: חומר המורכב לפחות משני יסודות. ניתן לפרק את התרכובת ליסודות המרכיבים אותה.
התכונות של התרכובת שונות מאלו של מרכיביה. לדוגמא – NaClנתרן גורם לכוויות על העור כיוון
שהוא מגיב עם המים בגוף, כלור הורס את מערכת הנשימה. אולם, התרכובת שלהם בעלת תכונות
שונות לחלוטין, והיא חומר חיוני לחיים. מקיימת את חוק ההרכב הקבוע/חוק היחסים הקבועים:
קיים יחס מספרי קבוע בין מסות היסודות המרכיבים את התרכובת. לדוגמא, יון כלור על כל יון
נתרן.
• תערובת: מערכת של שני חומרים לפחות, תרכובות או יסודות. בין המרכיבים אין קשרים. תכונות
התערובת הן מעין שילוב של תכונות רכיביה. לדוגמא, סלט, סגסוגת. טעם התערובת (תכונתה)
נקבעת על פי תכונות מרכיביה. לא מקיימת את חוק היחסים הקבועים: היחס בין…………….