בחיים, אנחנו מוקפים במגוון של גופים וחפצים. למשל, בתוך הבית זה חלון, דלת, שולחן, נורה, כוס, ברחוב - מכונית, רמזור, אספלט. כל גוף או חפץ מורכבים מחומר. מאמר זה ידון מהו חומר.
מהי כימיה?
זהו מדע הטבע, החוקר חומרים אורגניים ואי-אורגניים, המבנה, התכונות והטרנספורמציות שלהם כתוצאה מתגובות כימיות. הכימיה שייכת לאחד התחומים העצומים של מדעי הטבע ועוסקת בחקר יחסי הגומלין בין מולקולות ואטומים. הוא נותן מושג ברור של מהו חומר, והוא קשור מאוד עם פיזיקה וביולוגיה, ולכן שייך למדעי הטבע.
חשיבות הכימיה בחיי האדם
מינרלים, אורגניזמים חיים, סלעים והאטמוספירה מורכבים מיחסים שונים של אותם יסודות. ההבדל העיקרי בין הטבע החי לדומם הוא אילו מולקולות נוצרו מיסודות כימיים מסוימים. הבסיס לפעילות החיונית של הביוספרה שלנו יהיהמחזור של יסודות כימיים.
חיי אדם בלתי אפשריים ללא מוצרים תעשייתיים (מזון, ויטמינים, תרופות, מוצרי קוסמטיקה, סיבים מלאכותיים, חומרי בניין, לכות וצבעים שונים, דשנים מינרליים ועוד הרבה יותר).
מולקולות ואטומים
כל החומרים מורכבים מחלקיקים קטנים מאוד הנקראים מולקולות (מלטינית - מסה). כל המולקולות מורכבות מחלקיקים מיקרוסקופיים אפילו יותר - אטומים, או ליתר דיוק, גרעינים, המוקפים באלקטרונים פנימיים וחיצוניים היוצרים קשרים כימיים. לאטומים יש מסה מסוימת, ולכן הרכב החומר קבוע. המאפיינים העיקריים של מבנה המולקולה התגלו במהלך מחקר מדעי על תגובות כימיות, ניתוח תרכובות כימיות ויישום שיטות פיזיקליות. אטומים במולקולות מחוברים בקשרים כימיים. חלקיקים מיקרוסקופיים במולקולה יכולים להיות בעלי מטען חיובי או שלילי.
המושג של חומר
מהו חומר? החומר נחשב לזה שממנו מורכבים כל הגופים והעצמים בטבע הסובב. כל החומרים מכילים מולקולות, ומולקולות, בתורן, מורכבות מאטומים. למשל, מסמר ברזל יהיה גוף, וברזל יהיה חומר. לכל חומר יש קבוצה מסוימת של תכונות פיזיקליות וכימיות.
מאפיינים פיזיים כוללים תכונות המבדילות בין חומר אחד למשנהו. אלה כוללים: מצטברמצב, צפיפות, מסיסות, צבע, ברק, טמפרטורה (רתיחה או התכה), מוליכות חשמלית.
מאפיינים כימיים - התכונות של חומרים להגיב ולהתבטא בתהליכים כימיים (תגובות).
משימת הכימיה היא להכיר את התכונות הפיזיקליות והכימיות של החומר.
זנים של חומרים
יש סוגים של חומרים שהם פשוטים ומורכבים. חומרים פשוטים הם חומרים המורכבים מאטומים של יסוד כימי אחד. לדוגמה, מולקולות של גזים אינרטיים (ניאון, ארגון, חמצן, ברום, יוד). חומרים מורכבים כוללים את כל החומרים שנוצרו עקב שילוב של אטומים שונים (מים, מלח שולחן, פחמן דו חמצני, אשלגן פרמנגנט, סוכרוז). חומרים פעילים - חומרים בתגובות כימיות שיכולים להפחית את מתח הפנים כאשר הם מרוכזים על פני השטח.
חומר אורגני
קטגוריה זו כוללת את כל החומרים המכילים פחמן. יוצאי דופן הם קרבידים, תחמוצות פחמן, קרבונטים וציאנידים וגזים המכילים פחמן.
מולקולת החומר הסכריד מורכבת משלושה יסודות והיא מקור האנרגיה העיקרי של אורגניזמים חיים. חד סוכרים הם תרכובות שאינן עוברות התגבשות. אוליגוסכרידים (סוכרוז, לקטוז, מלטוז) מורכבים משתיים, שלוש או ארבע מולקולות חד-סוכרים. נתון להתגבשות. פוליסכרידים (גליקוגן, עמילן, ערבנים, קסילנים) אינם ממותקים בטעמם ואינם מתמוססים במים. תפקידם העיקרי הואחיבור, הדבקה וקשירה של תאים. ליפידים הם קבוצה של תרכובות הנמצאות בכל התאים החיים. הם נראים כמו שרשראות פחמן פשוטות או שרידים של מולקולות מחזוריות. הם מחולקים לשומנים (טריגליצרידים ונייטרליים) וליפואידים. אלו אתרים קשים. חומצות שומן (סטארית, ריצין) נמצאות גם באורגניזמים חיים. ליפואידים הם חומרים דמויי שומן שחשובים בשל המבנה שלהם. הם יוצרים שכבות בעלות אוריינטציה ברורה. אנזימים כוללים מאיצים ביולוגיים פעילים של תהליכים בעלי אופי חלבוני. הם אינם נהרסים על ידי תגובות ושונים מזרזים כימיים בכך שהם מסוגלים להגביר את קצב התגובה בתנאים רגילים.
חומרים לא אורגניים
חומרים אי-אורגניים כוללים: מים, חמצן, פחמן, מימן, חנקן, אשלגן, סידן, נתרן, זרחן, גופרית.
מים הם ממס ומייצב חיוניים. יש לו יכולת חום חזקה ומוליכות תרמית. הסביבה המימית טובה להתרחשות של תגובות כימיות בסיסיות. הוא שקוף ועמיד כמעט בדחיסה.
חנקן הוא חלק מהרבה תרכובות שאינן חלבוניות. גופרית לוקחת חלק פעיל בבנייתם. רוב היצורים החיים מכילים זרחן בצורת מינרלים. אשלגן נמצא בתאים בצורה של יונים. זה מפעיל את האיזון של אנזימי חלבון. נתרן הוא חלק מהדם וממלא תפקיד מרכזי בוויסות מאזן המים של האורגניזם כולו. הברזל לוקח חלק פעיל בתהליכי הנשימה, הפוטוסינתזה ומהווה מרכיב בהמוגלובין. בתזונהאדם מקבל 2 מ ג נחושת כל יום. המחסור בו חושף אנמיה, פגיעה בתיאבון ומחלות לב. מנגן משפיע על תהליכי ההתחדשות בצמחים. אבץ מפרק חומצה פחמנית. בורון משפיע על הצמיחה של אורגניזמים שונים. בהיעדרו באדמה, פרחים ותעלות מוליכות מתים בצמחים. מוליבדן משמיד טפילים באופן פעיל וצבר פופולריות רחבה בייצור יבולים.
מה ההבדל בין חומרים לא אורגניים לאורגניים?
אין הבדלים חיצוניים חזקים במיוחד בין שתי קבוצות החומרים הללו. ההבדל העיקרי טמון במבנה, שבו לחומרים אנאורגניים יש מבנה לא מולקולרי, ולחומרים אורגניים יש מבנה מולקולרי.
לחומרים אי-אורגניים מבנה לא מולקולרי, ולכן הם מאופיינים בנקודות התכה ורתיחה גבוהות. הם אינם מכילים פחמן. אלה כוללים גזים אצילים (ניאון, ארגון), מתכות (סידן, סידן, נתרן), חומרים אמפוטריים (ברזל, אלומיניום) ואי-מתכות (סיליקון), הידרוקסידים, תרכובות בינאריות, מלחים.
חומרים אורגניים בעלי מבנה מולקולרי. יש להם נקודות התכה נמוכות למדי ומתפרקים במהירות בעת חימום. מורכב בעיקר מפחמן. חריגים: קרבידים, קרבונטים, תחמוצות פחמן וציאנידים. פחמן מאפשר היווצרות של מספר עצום של תרכובות מורכבות (יותר מ-10 מיליון ידועות בטבע).
רוב המחלקות שלהם שייכות למקור ביולוגי (פחמימות, חלבונים, שומנים, חומצות גרעין). תרכובות אלו כוללות חנקן, מימן, חמצן, זרחן וגופרית.
כדי להבין מהו חומר, אתה צריך לדמיין איזה תפקיד הוא ממלא בחיינו. באינטראקציה עם חומרים אחרים, הוא יוצר חומרים חדשים. בלעדיהם, הפעילות החיונית של העולם הסובב היא בלתי נפרדת ובלתי מתקבלת על הדעת. כל החפצים מורכבים מחומרים מסוימים, ולכן הם ממלאים תפקיד חשוב בחיינו.
