כל העולם סביבנו מורכב מחלקיקים מיקרוסקופיים. בשילוב, הם יוצרים חומרים פשוטים ומורכבים בעלי תכונות ואופי שונים. איך להבדיל אחד מהשני? מה מאפיין כימיקלים מורכבים?
מהות החומר
המדע מכיר 118 יסודות כימיים. כולם מייצגים אטומים, החלקיקים הקטנים ביותר שיכולים להגיב. התכונות הכימיות של היסודות תלויות במבנה שלהם. באופן עצמאי, הם לא יכולים להתקיים בטבע ובוודאי יתאחדו עם אטומים אחרים. אז הם יוצרים חומרים פשוטים ומורכבים.
הם נקראים פשוטים אם הם מורכבים רק מסוג אחד של אטומים. לדוגמה, חמצן (O) הוא יסוד. שניים מהאטומים שלו, המחוברים זה לזה, יוצרים מולקולה של חומר פשוט חמצן עם הנוסחה O2. כאשר משלבים שלושה אטומי חמצן למולקולה, מתקבל אוזון - O3.
חומר מורכב הוא שילוב של יסודות שונים. לדוגמה, למים יש את הנוסחה H2O. כל אחת מהמולקולות שלה מורכבת משני אטומי מימן (H) ואטום חמצן אחד. בטבע יש הרבה יותר חומרים כאלה מאשר פשוטים. אלה כוללים סוכר, מלח,חול וכו'
חומרים מורכבים
תרכובות מורכבות נוצרות כתוצאה מתגובות כימיות, עם שחרור או ספיגה של אנרגיה. במהלך תגובות כאלה, מאות תהליכים שונים מבוצעים בעולם, רבים מהם חשובים באופן ישיר לחייהם של אורגניזמים חיים.
בהתאם להרכב, חומרים מורכבים מחולקים לאורגניים ולא-אורגניים. לכולם מבנה מולקולרי או לא מולקולרי. אם היחידה המבנית של החומר היא אטומים ויונים, אלו תרכובות לא מולקולריות. בתנאים רגילים, הם מוצקים, נמסים ורותחים בטמפרטורות גבוהות. אלה יכולים להיות מלחים או מינרלים שונים.
בסוג אחר של מבנה, שני אטומים או יותר מתחברים ויוצרים מולקולה. בתוכו, הקשרים חזקים מאוד, אך הוא מקיים אינטראקציה חלשה עם מולקולות אחרות. הם מגיעים בשלושה מצבי צבירה, בדרך כלל נדיפים, לעתים קרובות בעלי ריח.
תרכובות אורגניות
יש כשלושה מיליון תרכובות אורגניות בטבע. הם מכילים פחמן. בנוסף לכך, תרכובות מכילות לעתים קרובות מתכות מסוימות, מימן, זרחן, גופרית, חנקן וחמצן. למרות שבאופן עקרוני, פחמן מסוגל לשלב כמעט עם כל יסוד.
חומרים אלה הם חלק מאורגניזמים חיים. אלו הם חלבונים יקרי ערך, שומנים, פחמימות, חומצות גרעין וויטמינים. הם נמצאים במזון, בצבעים, בדלקים, באלכוהול, בפולימרים ובתרכובות אחרות.
לחומרים אורגניים, ככלל, יש מבנה מולקולרי. בהקשר זה, הם קיימים לעתים קרובות במצבים נוזליים וגזים. יש להם נקודות התכה ורתיחה נמוכות יותר מאשר תרכובות אנאורגניות ויוצרות קשרים קוולנטיים.
פחמן משתלב עם אלמנטים אחרים, ויוצר שרשראות סגורות או פתוחות. התכונה העיקרית שלו היא היכולת להומולוגיה ואיזומריזם. הומולוגיות נוצרות כאשר צמדים CH2 נוספים לזוג CH2 (מתאן), ויוצרים תרכובות חדשות. ניתן להמיר מתאן לאתאן, פרופאן, בוטאן, פנטן וכו'.
איזומרים הם תרכובות עם אותה מסה והרכב, אך שונים באופן שבו האטומים מחוברים. בהקשר זה, גם המאפיינים שלהם שונים.
תרכובות אי-אורגניות
תרכובות אנאורגניות אינן מכילות פחמן. החריגים היחידים הם קרבידים, קרבונטים, ציאנידים ותחמוצות פחמן, לדוגמה, גיר, סודה, פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני וכמה תרכובות אחרות.
יש פחות תרכובות אנאורגניות מורכבות בטבע מאשר אורגניות. הם מאופיינים במבנה לא מולקולרי וביצירת קשרים יוניים. הם יוצרים סלעים ומינרלים ונמצאים במים, באדמה ובאורגניזמים חיים.
בהתבסס על תכונות החומרים, ניתן לחלק אותם ל:
- oxides - הקשר של יסוד עם חמצן עם מצב חמצון של מינוס שניים (המטיט, אלומינה, מגנטיט);
- מלחים - הקשר של יוני מתכת עם שארית חומצית (מלח סלעים, לפיס, מלח מגנזיום);
- חומצות - הקשר של מימן ושריד חומצי (גופרית, סיליקית, חומצה כרומית);
- בסיסים - הקשר של יוני מתכת ויוני הידרוקסיד (סודה קאוסטית, סיד שפוי).
