איך קוראים את "תעודת הזהות" של יסוד?
למדו לקרוא כל משבצת בטבלה המחזורית, לזהות מספר אטומי, מסה אטומית וערכיות, ולחלץ מידע על מבנה האטום.
משבצת יסוד: כרטיס מידע קומפקטי
• מהו שם היסוד
• כמה פרוטונים יש לו
• כמה הוא שוקל
• כמה אלקטרונים יש לו
• ועוד...
המידע הבסיסי בכל משבצת
הנה דוגמה טיפוסית למשבצת יסוד בטבלה המחזורית:
11 ← מספר אטומי
Na ← סמל היסוד
נתרן ← שם היסוד
22.99 ← מסה אטומית
כל פיסת מידע אומרת לנו משהו חשוב על היסוד!
מספר אטומי
מה זה? המספר הקטן למעלה (בדרך כלל).
מה הוא אומר?
- מספר הפרוטונים בגרעין
- גם מספר האלקטרונים (באטום ניטרלי)
- זה ה"תעודת זהות" של היסוד-כל יסוד יש לו מספר ייחודי
דוגמה: נתרן (Na) - מספר אטומי 11
← 11 פרוטונים
← 11 אלקטרונים (באטום ניטרלי)
סמל היסוד
מה זה? אות אחת או שתיים (האות הראשונה גדולה).
למה משתמשים בסמלים?
- קיצור בינלאומי-מובן בכל שפה
- רוב הסמלים מבוססים על שם לטיני
- קל לכתוב נוסחאות כימיות
דוגמאות:
• H = מימן (Hydrogen)
• Na = נתרן (Natrium בלטינית)
• Au = זהב (Aurum בלטינית)
• Fe = ברזל (Ferrum בלטינית)
שם היסוד
מה זה? השם המלא של היסוד (בעברית או אנגלית).
מהיכן באים השמות?
- תכונות: כלור (ירוק), ברום (סירחון)
- מקומות: גרמניום (גרמניה), פולוניום (פולין)
- מדענים: איינשטניום (איינשטיין), קוריום (קירי)
- אלים: טיטניום (טיטאנים), טוריום (Thor)
מסה אטומית
מה זה? המספר הגדול למטה (לפעמים עשרוני).
מה הוא אומר?
- משקל ממוצע של אטום היסוד
- נמדד ביחידות מסה אטומית (amu)
- כולל פרוטונים + נויטרונים (אלקטרונים כמעט לא שוקלים)
דוגמה: נתרן (Na) - מסה אטומית 22.99
← בערך 23 פעמים יותר כבד ממימן
איך לחשב מספר נויטרונים?
המשבצת לא מציינת ישירות כמה נויטרונים יש-אבל אפשר לחשב!
הנוסחה:
מספר נויטרונים = מסה אטומית (מעוגלת) - מספר אטומי
למה זה עובד?
• מסה אטומית = פרוטונים + נויטרונים (בערך)
• מספר אטומי = פרוטונים
• ההפרש = נויטרונים!
דוגמה: נתרן (Na)
• מסה אטומית: 22.99 ← מעגלים ל-23
• מספר אטומי: 11
• נויטרונים: 23 - 11 = 12 נויטרונים
נויטרונים = מסה (מעוגלת) − מספר אטומי
עכשיו אנחנו יודעים הכל על האטום: 11 פרוטונים, 11 אלקטרונים, 12 נויטרונים!
תרגול: קריאת "תעודת זהות" של יסודות
פחמן (C)
מספר אטומי: 6
← 6 פרוטונים, 6 אלקטרונים
מסה אטומית: 12.01
← מעוגלת: 12
← נויטרונים: 12 - 6 = 6
מיקום: מחזור 2, טור 14
חמצן (O)
מספר אטומי: 8
← 8 פרוטונים, 8 אלקטרונים
מסה אטומית: 16.00
← מעוגלת: 16
← נויטרונים: 16 - 8 = 8
מיקום: מחזור 2, טור 16
ברזל (Fe)
מספר אטומי: 26
← 26 פרוטונים, 26 אלקטרונים
מסה אטומית: 55.85
← מעוגלת: 56
← נויטרונים: 56 - 26 = 30
מיקום: מחזור 4, טור 8 (מתכת מעבר)
כלור (Cl)
מספר אטומי: 17
← 17 פרוטונים, 17 אלקטרונים
מסה אטומית: 35.45
← מעוגלת: 35
← נויטרונים: 35 - 17 = 18
מיקום: מחזור 3, טור 17 (הלוגן)
איך לדעת כמה אלקטרוני ערכיות יש?
אלקטרוני הערכיות הם האלקטרונים בקליפה החיצונית-הם קובעים איך היסוד מגיב.
שיטה 1: לפי מיקום בטבלה (קבוצות ראשיות)
מספר הטור (או ספרת האחדות) = מספר אלקטרוני הערכיות:
• טור 1 ← 1 אלקטרון ערכיות
• טור 2 ← 2 אלקטרוני ערכיות
• טור 13 ← 3 אלקטרוני ערכיות
• טור 14 ← 4 אלקטרוני ערכיות
• טור 15 ← 5 אלקטרוני ערכיות
• טור 16 ← 6 אלקטרוני ערכיות
• טור 17 ← 7 אלקטרוני ערכיות
• טור 18 ← 8 אלקטרוני ערכיות (או 2 להליום)
שיטה 2: בניית תצורה אלקטרונית
1. מספר המחזור = מספר קליפות
2. ממלאים קליפות לפי כלל 2, 8, 18, 32
3. הקליפה החיצונית = אלקטרוני ערכיות
דוגמה: כלור (Cl) - מחזור 3, טור 17 ← 3 קליפות, 7 אלקטרוני ערכיות ← 2, 8, 7
שאלה לחשיבה
למה המסה האטומית לא תמיד מספר שלם?
שאלה מצוינת!
הסיבה: המסה האטומית היא ממוצע של כל האיזוטופים של היסוד.
מה זה איזוטופ?
איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד (אותו מספר פרוטונים), אבל עם מספר שונה של נויטרונים.
דוגמה: כלור (Cl)
• איזוטופ Cl-35: 17 פרוטונים + 18 נויטרונים = מסה 35
• איזוטופ Cl-37: 17 פרוטונים + 20 נויטרונים = מסה 37
בטבע, 75% מהכלור הוא Cl-35, ו25% הוא Cl-37.
חישוב הממוצע:
(35 × 0.75) + (37 × 0.25) = 26.25 + 9.25 = 35.5
(השפע המדויק הוא 75.76% ו-24.24%, ולכן הערך בטבלה הוא 35.45)
המסה האטומית בטבלה היא תמיד ממוצע משוקלל של האיזוטופים!
יוצא מן הכלל:
מספר יסודות (כמו פלואור) יש להם רק איזוטופ אחד יציב-אז המסה שלהם קרובה מאוד למספר שלם.
שאלה לחשיבה
איך אפשר לדעת מהטבלה אם אטום ניטרלי מכיל 17 אלקטרונים?
באטום ניטרלי מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים, ולכן צריך לחפש יסוד שמספרו האטומי 17. בטבלה זהו כלור, ולכן אטום כלור ניטרלי מכיל 17 אלקטרונים, 17 פרוטונים ו-7 אלקטרוני ערכיות.
דוגמאות לקריאת מידע מהטבלה
| יסוד | מספר אטומי | פרוטונים | אלקטרונים | נויטרונים | ערכיות |
|---|---|---|---|---|---|
| מימן (H) | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| הליום (He) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 (מלא) |
| ליתיום (Li) | 3 | 3 | 3 | 4 | 1 |
| פחמן (C) | 6 | 6 | 6 | 6 | 4 |
| נתרן (Na) | 11 | 11 | 11 | 12 | 1 |
| אלומיניום (Al) | 13 | 13 | 13 | 14 | 3 |
| כלור (Cl) | 17 | 17 | 17 | 18 | 7 |
| ארגון (Ar) | 18 | 18 | 18 | 22 | 8 (מלא) |
* נויטרונים חושבו לפי: מסה מעוגלת − מספר אטומי
מהמיקום בטבלה למידע על האטום
רק ממיקומו של יסוד בטבלה אפשר לדעת המון!
- מספר המחזור (שורה) ← כמה קליפות אלקטרונים
- מספר הטור (עמודה) ← כמה אלקטרוני ערכיות (בקבוצות ראשיות)
- צד שמאל ← מתכת
- צד ימין ← אל-מתכת
- קו גבול ← מתכתון
- טור 1 ← מתכת אלקלית (תגובתית מאוד)
- טור 17 ← הלוגן (תגובתי מאוד)
- טור 18 ← גז אציל (כמעט לא מגיב)
לדוגמה: אשלגן (K)
• מחזור 4 ← 4 קליפות
• טור 1 ← 1 אלקטרון ערכיות, מתכת אלקלית
• צד שמאל ← מתכת
• למטה בטור 1 ← תגובתי מאוד
כל זה בלי לפתוח ספר!
סיכום: איך לקרוא משבצת
צעדים לקריאת "תעודת זהות" של יסוד:
- מספר אטומי ← כמה פרוטונים וכמה אלקטרונים
- מסה אטומית (מעוגלת) ← פרוטונים + נויטרונים
- נויטרונים = מסה מעוגלת − מספר אטומי
- מחזור ← כמה קליפות
- טור ← כמה אלקטרוני ערכיות (קבוצות ראשיות)
- מיקום ← מתכת / אל-מתכת / מתכתון
כמה יסודות יש להם סמלים שלא תואמים את השם שלהם באנגלית או עברית. למה?
הסמלים מבוססים על שמות לטיניים עתיקים
- Na (נתרן) ← Natrium (לטינית)
- K (אשלגן) ← Kalium (לטינית)
- Fe (ברזל) ← Ferrum (לטינית)
- Au (זהב) ← Aurum (לטינית)
- Ag (כסף) ← Argentum (לטינית)
- Pb (עופרת) ← Plumbum (לטינית)
- Cu (נחושת) ← Cuprum (לטינית)
- Hg (כספית) ← Hydrargyrum (יוונית: "כסף נוזלי")
היסודות האלה היו ידועים מהעת העתיקה-לפני שהמדע המודרני התפתח.
כשהטבלה המחזורית נוצרה במאה ה-19, החליטו לשמור על הסמלים המסורתיים במקום לשנות אותם.
שאלה לחשיבה
קיבלתם יסוד עם מספר אטומי 19 ומסה אטומית 39.10. מה תוכלו לדעת עליו?
מספר אטומי 19 = 19 פרוטונים ו-19 אלקטרונים (באטום ניטרלי). מסה מעוגלת 39 פחות 19 = 20 נויטרונים. היסוד נמצא במחזור 4 (4 קליפות) ובטור 1 (אלקטרון ערכיות אחד). זהו אשלגן (K) - מתכת אלקלית תגובתית.