כימיה

הדגמה במרכז AHHAA בטרטו: פחמן דו-חמצני מוצק (קרח יבש) עובר דרך מים צבעוניים, נאסף בצנרת ומציף בועת סבון. זו דוגמה לשינויים פיזיקליים וכימיים שניתן לצפות בהם.

כִימְיָה
כימיה היא מדע הטבע שעוסק בהרכב החומר, במבנה שלו, בתכונותיו ובשינויים שהוא עובר כאשר הוא בא במגע עם חומרים אחרים. לעתים קוראים לה "מדע מרכזי" כי היא מסבירה עקרונות שמשפיעים על ביולוגיה, גאולוגיה, הנדסת חומרים ועוד.

מבנה ותכונות
הרכב החומר וקשרים בין אטומים (חלקיקים קטנים מאוד) קובעים אם חומר יהיה קשה, דליק או מתמוסס במים. לדוגמה, פלדה קשיחה יותר מברזל בשל סידור אטומים שונה. תכונות אלו מסבירות מדוע עץ נשרף וכיצד מלח או סוכר נמסים במים.

תגובה כימית
תגובה כימית היא שינוי שבו מולקולות (קבוצות אטומים) מתארגנות מחדש. החומרים שמתחילים בתגובה נקראים מגיבים, והתוצרים שנוצרים נקראים תוצרים. במסה ובמספר האטומים לא נרשמת יצירה או השמדה לפי חוק שימור המסה. בתגובות נוצרים או נשברים קשרים כימיים, ולעתים נפלטת או נספגת אנרגיה.

המילה כימיה הגיעה דרך אלכימיה, שמקורה בערבית (אלכימיאא) וכוללת השפעות יווניות ואפשר גם קשר למצרים העתיקה. אלכימאים חקרו שינויים בחומר ותיארו תגובות רבות בצורה שיטתית.

בתחילת הדרך היו רעיונות כמו ארבעת היסודות (אדמה, מים, אוויר ואש). במאה ה-17 הופיעה תאוריית הפלוגיסטון כדי להסביר בעירה, אך היא הוחלפה בסוף המאה ה-18 על ידי העבודה של אנטואן לבואזיה. לבואזיה הראה שהבעירה היא שילוב של חומר עם חמצן ושחוק המסה נשמר.

במאה ה-19 נבנתה התורה שאומרת שחומרים בנויים מאטומים. ג'ון דלטון הניח את היסודות לתאוריה. ברצליוס תרם למדידות מסות אטומיות, ומנדלייב ארגן את הטבלה המחזורית וניבא יסודות חסרים.

מושגים בסיסיים
אטום הוא היחידה הבסיסית של יסוד כימי. בליבה יש פרוטונים ונייטרונים, ובחוץ מקיפים אלקטרונים. מאפייני האטום קובעים את התנהגות היסוד.

יסוד מוגדר לפי מספר הפרוטונים בגרעין שלו. בטבלה המחזורית מסודרים היסודות לפי המספר האטומי והם מקיימים תכונות מחזוריות.

תרכובת היא חומר שבו יש יחס קבוע של יסודות, למשל מים (מימן וחמצן). מולקולה היא יחידת החומר הקטנה ביותר ששומרת על התכונות הכימיות.

קשרים כימיים מחברים אטומים במולקולות. הקשר יכול להיות יוני (מבוצע על ידי מטענים חשמליים) או קוולנטי (שיתוף אלקטרונים). סוג הקשרים משפיע על תכונות החומר.

יון הוא אטום או קבוצה שנושאת מטען חשמלי אחרי שאיבדה או קלטה אלקטרון. יונים יוצרים מבנים גבישיים כמו מלחים.

חומרים יכולים להיות מוצק, נוזל או גז. מצב הצבירה נקבע על ידי אנרגיה, טמפרטורה ולחץ. חלק מהחומרים יכולים לעבור מצבים אלה בתנאים שונים.

תגובות כימיות מלוות בשינוי אנרגיה. תגובה אקסותרמית משחררת אנרגיה. תגובה אנדותרמית סופגת אנרגיה. כדי שהתגובה תתחיל יש לעבור אנרגיית שפעול, האנרגיה הדרושה למעבר.

כימיה מחולקת לתחומים כמו כימיה אורגנית (חומרים מבוססי פחמן), אי-אורגנית, ביוכימיה, כימיה פיזיקלית וכימיה אנליטית. כל תחום מתמקד בסוג חומר או בשיטות מחקר שונים.

לימודים ומקצוע
כימיה נלמדת בתיכון ובאוניברסיטה ככימיה כללית בתחילה. כימאים מתמחים בתחומי משנה כדי לעבוד במחקר, בתעשייה ובאקדמיה.

הדגמה ב-AHHAA: קרח יבש (פחמן דו-חמצני מוצק) עובר דרך מים צבעוניים ויוצר בועת סבון. זה מראה שינוי שניתן לראות בקלות.

כימיה היא המדע של חומרים והשינויים שלהם. היא מסבירה למה דברים נראים או מתנהגים כך.

אטום הוא חלקיק קטן מאוד הבונה כל חומר. האטום מורכב מגרעין ומאלקטרונים. (אלקטרון: חלקיק זעיר עם מטען שלילי.)

יסוד הוא סוג של אטום. למשל פחמן או חמצן. היסוד נקבע לפי כמה פרוטונים יש בגרעין.

מולקולה היא קבוצה של אטומים שקושרים זה לזה. תרכובת היא חומר שעשוי ממולקולות מסוימות, כמו מים.

יון הוא אטום שנשאף אלקטרון או איבד אלקטרון, ולכן יש לו מטען חשמלי.

תמונה של שינוי: מגיבים מתחברים ויוצרים תוצרים חדשים. לדוגמה, שריפה היא תגובה שכוללת חמצן.

חומרים יכולים להיות מוצק, נוזל או גז. לדוגמה, מים יכולים להיות קרח, מים או אדי מים.

כדי שתגובה תתרחש צריך לתת אנרגיה. לפעמים נוצרת אנרגיה, ולפעמים היא נספגת.

יש סוגים שונים של כימיה. למשל כימיה של חיים (ביוכימיה) וכימיה של חומרים לא אורגניים. כימיקאים לומדים ועושים ניסויים.