תורת החלקיקים

מהם אטומים ומולקולות?

אטומים

אטומים הם החלקיקים הקטנים ביותר המרכיבים את החומר אשר ניתן לזהות על פי תכונות ייחודיות שלהם כגון מסה, נפח, תגובות כימיות אופייניות ועוד.

לדוגמה האטומים המרכיבים את היסוד נחושת שונים מהאטומים המרכיבים את ניסוד ברזל.

בשלב זה נתאר את האטומים ככדורים קשיחים ולא נתייחס להרכב הפנימי שלהם (נלמד על זה בנושא מבנה האטום) כפי שמתואר באיור מצד שמאל.

מולקולות

מולקולות הן חלקיקים המורכבים משנים או יותר אטומים המחוברים ביניהם בקשר חזק יחסית הנקרא קשר כימי.
לדוגמה, מים הם תרכובת המורכבת ממולקולות בעלות שני סוגי אטומים, מימן וחמצן המחוברים ביניהם קשר כימי. למולקולת מים יש שני אטומי מימן מחוברים לאטום חמצן אחד ולכן נוסחתה היא H2O (סמל “מוכנים” הוא מודל של מולקולת מים).
יסודות רבים מורכבים ממולקולות כגון מימן, חמצן, חנקן ועוד. במקרה של יסודות המולקולות מורכבות מאותו סוג אטום, לדוגמה חמצן מורכב משני אטומי חמצן ולכן נוסחתו היא:  O2

באיור מצד שמאל מתוארים נוסחאות ומודלים של מספר מולקולות

דוגמאות של אטומים
דוגמאות של אטומים
דוגמאות של מולקולות
סרטון הסבר על אטומים ומולקולות

איך ניתן לתאר מצבי צבירה בעזרת חלקיקים?

החומרים שאנו רואים וחשים הם צבר של מספר רב מאוד של חלקיקים, בין אטומים או מולקולות. ההבדל בתכונות בין מצבי הצבירה מוצק, נוזל או גז, קשור לחלקיקים המרכיבים אותם על פי מספר גדלים וביניהם: המרחק בין החלקיקים, כוחות המשיכה של החלקיקים, סוג התנועה ומהירות התנועה שלהם.

בטבלה המצורפת מתוארים מודלים של צבר חלקיקים (אטומים) במצבי הצבירה השונים והשוואה בין הגדלים שרשמנו לעיל.

בסרטון המצורף יש הסבר  יותר מפורט על הגדלים הללו.

תיאור מצבי צבירה על פי תורת החלקיקים
סרטון הסבר על מצבי הצבירה לפי תורת החלקיקים

איך מתארים יסודות, תרכובות ותערובות בעזרת חלקיקים?

ניתן לתאר את כל סוגי החומרים שלמדנו (יסודות, תרכובות, תערובת הומוגנית ותערובת הטרוגנית) כולל מצבי צבירה בעזרת מודלים של חלקיקים (בשלב זה כדורים המסמלים אטומים).

באיור מצד שמאל מתוארים דוגמאות של חלק מהחומרים (תערובות הומוגניות).

בסרטון המצורף יש הסבר יותר מפורט ודוגמאות רבות של מודל חלקיקי עבוד סוגים שונים של חומרים.

מודלים של תערובות הומוגניות
מודלים של תערובות הומוגניות

מודל חלקיקי של תערובת אטומי הליום וארגון, תערובת מים וחמצן במצב גז, ותערובת של ברזל, כרום ופחמן במצב מוצק שהוא ההרכב של החומר נרוסטה המוכר לנו מסירי הבישול.

סרטון הסבר על תיאור חומרים שונים בעזרת חלקיקים

תרגול

  1. התרגיל עוסק בתיאור החלקיקי של מצבי הצבירה. תבחרו את המילה הנכונה או תקבעו האם המשפט נכון או לא נכון

א. במצב מוצק החלקיקים קרובים מכיוון שכוחות המשיכה ביניהם (חזקים/חלשים)
ב. במצב גז המרחקים בין החלקיקים גדולים כי כוחות המשיכה ביניהם (חלשים/חזקים)
ג. בנוזל החלקיקים קרובים יותר מאשר במוצק כי כוחות המשיכה חזקים יותר (נכון/לא נכון)
ד. במוצק החלקיקים יכולים רק להתנדנד במקום אך לא להסתובב או לעבור למקום אחר (נכון /לא נכון)
ה. הנוזל יכול לתפוס את צורת הכלי כי יש לחלקיקים שלו יכולת תנועת מעתק (נכון/לא נכון)
ו. בנוזל החלקיקים לא יכולים להסתובב (נכון/לא נכון)
ז. מהירות התנועה של החלקיקים בגז נמוכה מזו בנוזל (הכון/לא נכון)
ח. אם נחמם חומר, מהירות החלקיקים שלו תגדל (נכון/לא נכון)
ט. אם נקרר גז, מהירות החלקיקים תקטן עד שכוחות המשיכה יהיו מספיק חזקים כדי ליצור נוזל (נכון/לא נכון)
י. תופעת הרתיחה מוסברת בכך שחלקיקים במצב נוזל מואצים על ידי חימום ועוברים למצב גז (נכון/לא נכון)
י”א. קירור נוזל יגרום לחלקיקיו לנוע  (מהר יותר/פחות מהר)   

2.להלן סדרה של מודלים המתארים חומרים שונים, תתאימו בין המודלים המוצעים לחומרים שבשאלות (תיעזרו בטבלה המחזורית):

   

מודלים של חומרים שונים
מס’שאלהתבחרו תשובה אחת בלבד
1234
1  Xe(g)n  גז קסנון מתאים למודל: ד’ ג’ב’ז’
2He(g) + Ne(g)n   גז הליום עם גז ניאון מתאים למודל: ו’ד’ג’ב’
3 KBr(s)n מלח אשלגן ברומי  מוצק מתאים למודל:ט’ח’א’ה’
4  He(g) + HCl(g) l הליום עם מימן כלורי במצב גז מתאים למודל:  
ז’ב’ג’ו’
5H2O(l)+ CO2(g)v  מים נוזלים עם פחמן דו חמצני גז מתאים למודל:ב’ו’י’ז’
6איור ט מתאים ל – S8(s)nLiF(s)nFe(s) + Ni(s)n Fe(s)n  
7האיור ו’ מתאים ל – CO2(g)+CH4(g)nH2O(l)+CH4(g)nCO2(g)+O2(g)nCCl4(l)+CO2(g)n
8האיורים המציגים רק יסודות טהורים הם: ג’, א’ ו-ד’ א’ ו- ד’ ב’ ו-ד’  א’, ח’ ו-ט’
9האיורים המציגים תרכובות טהורות הם :ה’ ו-ו’ה’ בלבדה’ ו-ח’ה’, ח’ ו-ט’
10האיורים המציגים תערובות אחידות בלבד הם : ז’, ט’, ו’ ו-ב’ט’, ז’, ח’, ו’ ו-ב’ט’, ב’, ו’ ו-ז’ ב’, ו’ ו-ז’ 
11האיורים המציגים תערובות לא אחידות הם :ט, י’  ו-ו’  ט ו-ח’ אף איורי’ בלבד 
12האיורים המראים רק מולקולות הם :ז’, ג’, ו’, ה ו-י’ י’, ח’ ו’, ה’, ג’ ו-א’ה’, א’, ו’, ג’, י’ י’, ג’, ה’ ו- ו’