:: wikimiki.org ::

מים

מים

מים הם תרכובת שהמולקולה שלה מורכבת משני אטומים של מימן ואטום אחד של חמצן. סימולם הכימי של המים הוא H₂O.

תכונות כימיות-פיזיקליות

כימי בלחץ האוויר בגובה פני הים בכדור הארץ המים קופאים באפס מעלות צלזיוס ולפיכך הם במצב המוצק שלהם (המכונה "קרח") בטמפרטורות נמוכות מטמפרטורה זו. בין אפס מעלות למאה מעלות צלסיוס המים נמצאים במצב צבירה נוזלי. במאה מעלות צלזיוס המים רותחים ועוברים למצב צבירה גזי המכונה אדי מים. בגובה רב או למשל במקומות כמו פני השטח של מאדים, שם לחץ האוויר קטן בהרבה מזה של כדור הארץ (ליתר דיוק במאדים הוא אחוז אחד מזה של כדור הארץ) המים רותחים כבר בשבע מעלות צלזיוס ולכן נמצא מים במאדים במצב מוצק או גזי אך כמעט שלא במצב נוזלי. מטפסי הרים, למשל בגובה 5,000 מטרים בהימלאיה, יודעים שהמים רותחים בטמפרטורה של כשבעים מעלות. למים מספר תכונות כימיות ופיזיקליות מעניינות הנובעות בעיקר מהקיטוב של מולקולת המים:
- האנומליה של המים - בטמפרטורות שבין ארבע לאפס מעלות צלסיוס, המים מתפשטים בקירור, בשונה מרוב החומרים האחרים. כך קורה שהמים במצבם המוצק (קרח) צפופים פחות מהמים במצבם הנוזל.
- המים משמשים כממיס אוניברסלי של חומרים קוטביים ויוניים.
- המים, בעזרת תכונות חומציות-בסיסיות שלהם (⁺2H₂O → OH^-+ H₃O) ובעזרת יונים המומסים בהם מאפשרים הולכת חשמל (מים מזוקקים לא יעבירו חשמל בצורה טובה כל כך , היות וקבוע שיווי המשקל של התפרקות המים לחומצה ובסיס נמוך (בערך 10 בחזקת 14-)
- למים יש חום סגולי גבוה מאוד.

לשון

המילה היוונית למים היא הידרוֹס (Hydros). שורש זה מופיע בשמות ובמונחים כימיים רבים:
- חומר המופיע במצומד למולקולות מים נקרא הידרט (Hydrate). קרבוהידרט (הידרט של פחמן) ידוע בעברית כפחמימה.
- פירוק של מולקולה גדולה לשתי מולקולות קטנות, זאת באמצעות תגובה עם מים, נקרא הידרוליזה (Hydrolysis).
- תגובה הגורמת לסיפוח מולקולת מים למולקולה גדולה יותר נקראת הידרציה (Hydration), ובעברית: מיוּם. תגובה הגורמת לפליטת מולקולת מים ממולקולה גדולה יותר נקראת דהידרציה (Dehydration), ובעברית: אל-מיום.
- השם הלועזי של מימן הוא הידרוגן (Hydrogen, ביוונית: "יוצר מים"). גם משמו של המימן נגזרים מונחים כימיים רבים: הידרוגנציה, הידריד ועוד.
- ברפואה: אנהידרוזה (Anhydrosis) הוא חוסר יכולת לייצר זיעה. המילה הלטינית למים היא אקווה (Aqua), וגם שורש זה מופיע בכמה מונחים כימיים (תמיסה מימית, למשל, מסומלת באותיות aq), אך בעיקר במושגים מתחומים אחרים: אוקיינוס, אקווריום, ויסקי ועוד.

המים עבור החיים

ויסקי המים הם חומר חיוני לקיומם של כל צורות החיים הידועות. בעלי החיים והצמחים זקוקים למים לצורך קיום מחזור החיים שלהם. עובדה זו מתקשרת באופן ישיר לכך שהמים נפוצים בכדור הארץ, שכן היותו של כדור הארץ מקורם של כל החיים הידועים, תואם את היותם של המים תנאי הכרחי לחיים אלו. המים מהווים את רוב המסה של רוב היצורים החיים, וממלאים תפקידים רבים בגופם. התפקידים העיקריים הם שימוש כנוזל תוך תאי (ציטופלסמה) וכמרכיבו העיקרי של הדם, אך נחוצים גם לתפקידים משניים רבים אחרים, כגון ניקוי הגוף, הזעה והלחתה. למעשה, כל תא חי זקוק לכמות מסויימת של מים על מנת למנוע את מותו הוודאי. יצורים מסוימים מפיקים את הגזים הנחוצים לנשימתם (חמצן או פחמן דו־חמצני) מתוך המים. זימי הדגים הם האיבר הידוע ביותר המשמש להפקת גזי נשימה מומסים במים. מלבד השימושים הפנים־גופניים, יצורים שונים עושים שימוש במים למטרות חוץ־גופניות שונות. הדוגמה העיקרית לשימוש זה הוא משמעות המים כסביבת חיים עבור החיים הימיים: דגים, צמחי־מים וכו'. דוגמאות אחרות הן השימוש במים כסביבת־הטלת ביצים, כמקור מזון וכחיץ כנגד טורפים. את המים משיגים היצורים החיים באופנים שונים. בעלי החיים סופגים מים בגופם בעיקר באמצעות שתייה, בעוד הצמחים יונקים את רוב מימיהם בעזרת שורשיהם. המים דרושים ליצורים החיים בכמויות מסוימות, ובאיכות מסויימת. איכות זו נקבעת על־פי החומרים המומסים במים: אומנם, דורשים החיים כמויות משתנות של חומרים מומסים (כדוגמת מינרלים), אך מרבית החומרים המומסים במים (או חומרים רצויים בכמויות לא רצויות) הופכים את המים לבלתי שמישים או לא־בריאים.
פגיעה בשימוש מסויים של המים (לדוגמה - שתייה), אינה פוגעת בהכרח בשימושים אפשריים אחרים (לדוגמה - הטלת ביצים) הדוגמה הבולטת ביותר למים שאינם שמישים הם מי האוקיינוסים והימים המלוחים, אותם מסוגלים לשתות רק יצורי־מים מזנים מסוימים. סוגים אחרים של מים שאינם שמישים הם מים שזוהמו על־ידי התעשייה.

המים עבור האדם

המים משמשים את האדם למגוון רחב של פעולות, ביניהן:
- שתייה
- שטיפה
- בישול
- השקיה
- קירור
- המסה (עבור פעולות כגון דילול)
- ניקוז
- שיט
- הפקת אנרגיה
- שחייה
- רחצה
- צלילה
- דיג
- כיבוי אש פעולות אלו מחולקות לצריכה ביתית (ברובה שתייה, היגיינה ובישול), שימוש חקלאי (ברובה השקיה ומי־שתייה עבור חיות מבויתות), שימוש תעשייתי (ניקוז, קירור, המסה ועוד), שימוש עירוני (ברובה ניקוז), שימוש למטרות תחבורה (שייט), שימוש למטרות מחקר ושימוש למטרות פנאי (שייט, שחייה ועוד). השימוש החשוב ביותר במים, למרות שלא הגדול ביותר מבחינה כמותית, הוא השתייה. האדם זקוק למים מתוקים (כלומר - ללא אחוזי המלח הנפוצים באוקיינוסים), ולכן תלוי במים שמקורם במשקעים. צריכת המים לנפש אינה זהה עבור כל בני האדם, ותלויה במאפיינים אנושיים רבים, בשיטות ייצור, רמת חיים וכן הלאה. בזכות השימושים הרבים למים, קיימת השפעה הדדית הדוקה בין המים לבין תחומי הדמוגרפיה והכלכלה. קיומם של מים מתוקים לשתייה והשקיה כמו סמיכות לאזורי דייג וגישה לנתיבי תחבורה ימיים, עשוי להשפיע על נטיות ההתיישבות האנושיות. לרוב מעדיפים בני אדם התיישבות הסמוכה למקור מים מתוקים ובעלי נגישות לשטחי מים מלוחים, אם כי התפתחויות טכנולוגיות שונות (לדוגמה: שיפורים חקלאיים, פיתוח טכנולוגיות תחבורה וכו') משנות נטיות אלו. צורות ההתיישבות וניצול המים, מאידך, משנה את מצב המים. מלבד השינויים הברורים מאליהם (לדוגמה: שתייה גורמת למעבר מים לתוך גוף האדם), קיימים שינויים רבים ומורכבים של צורות המים. לדוגמה, הקמת סכר על־פני נהר עשויה להביא להסטת מסלולו. השפעות הדדיות אלו של האדם והמים מביאות לכך שהמים מהווים מרכיב ניכר של הפוליטיקה האנושית, גם אם באופן שאינו גלוי. נושאים כגון שליטה על מקורות מים וזיהומם הינם מכריעים ביותר במאבקי הכוח הפוליטיים השונים. למרות שבעולם המערבי אספקת המים הינה לרוב מובנת מאליה, לא כך המצב בארצות העולם השלישי. למיליארדים של בני אדם - רוב אוכלוסיית העולם, למעשה - אין גישה למים נקיים. המחסור החמור במים אינו מאפשר לתושבי אזורים אלו לשתות בכמות מספקת ולשמור על ההיגיינה, דבר המגביר את התחלואה. אחרים משתמשים במקורות מים מזוהמים, דבר שאף הוא גורם לתחלואה; רובם המוחלט של המקרים של כמה מחלות הנפוצות בעולם השלישי, כגון מלריה ודיזנטריה, נגרם כתוצאה ממים מזוהמים. בדיונים על מצבן של מדינות העולם השלישי נדחק לעתים קרובות נושא המים לשוליים; אין ספק שבעיות רבות הפוקדות המדינות העניות יוכלו להיפתר רק לאחר התייחסות רצינית למשבר המים.

אמצעים לשימוש במים

כחלק מהשפעות האדם על המים, נוצר צורך של החברה האנושית להניע מים על מנת לשרת את מטרותיהם:
- בשאיבה של מים, משתמשים בני האדם בכלים שונים על מנת להעלות מים לפני השטח, כדי לעשות בהם שימוש.
- בהובלת מים משתמשים בכלים שונות כגון צינור, תעלה, אמת מים ומכלית על מנת לגרום למים לזרום מנקודה לנקודה.
- באגירת מים משתמשים באמצעים שונים כגון בריכה (מלאכותית), בור מים, באר, מגדל מים ומיכל מים על מנת לשמור על המים במקום מסויים, ולעשות בהם שימוש מאוחר.
- בפיזור מים משתמשים בני האדם באמצעים כגון ממטרה על מנת להתיז מים למקומות בהם הם דרושים. מלבד אלו, לעתים יש צורך בשינוי מצב המים בצורות שונות:
- חימום בכלים כגון תנור וקומקום משרת מטרות כדוגמת בישול או חליטה של צמחים
- קירור על־ידי כלים כגון מקרר משרת מטרות כגון שימוש במי־שתייה קרים באזורים חמים
- אידוי ורתיחה משרתים מטרות כדוגמת קירור מים או יצירת קיטור.
- הקפאת מים עשויה לשרת מטרות כגון שמירתם והובלתם או אגירה של חומר ברמת חום נמוכה.
- המסה של חומרים שונים במים עשויה ליצור תערובות שימושיות כגון סבון. כמו כן, עשוי להיות שימוש במים שאינו עוסק בשינוי ישיר שלהם. לדוגמה, ציפה עשויה להועיל לאדם בתחומים רבים, ובעיקר בתחום התחבורה (רכבים צפים הם המכונים כלי שייט). כמו כן, שיטת צלילה והשקעת עצמים במים (לאו דווקא של בני אדם), חיוניות למטרות שונות כגון מדידת נפח, דייג וכו'.

מתקני מים

האפשרויות להשיג מים, לאגור אותם ולהוביל אותם ממקום למקום הן שקבעו את מיקומם של יישובים, את אופיים, את אורח החיים בהם ואת התפתחותם הכלכלית והתרבותית. עד התקופה הרומית, לפני כאלפיים שנה, היו מרבית היישובים סמוכים למקורות מים כמו מעיינות ונחלים. אספקת המים של יישובים אחרים הייתה תלויה בבורות ובבריכות אגירה של מי גשמים. הצורך במים הביא לפיתוח של מתקנים שונים להשגתם: מתקנים להעברת מים, מתקני אגירה ומתקנים לניצול מי תהום.

מתקנים להעברת מים

אחד המתקנים הקדומים ביותר להעברת מים ממקום למקום הוא התעלה. התעלה נחצבה בקרקע ודופנותיה חוזקו בעזרת אבנים. תעלות גדולות הגיעו לאורך כמה קילומטרים, לרוחב של כשני מטרים ולעומק של קרוב לשלושה מטרים. המים שנאספו לתעלות היו מי שיטפונות או מים ממקורות קבועים כמו מעיינות ונחלים. זרימת המים בתעלות הייתה בכוח הכבידה. לעתים קרובות מקורות המים של תושבי הערים המבוצרות היו מחוץ לחומות. כדי להבטיח הספקת מים לעיר גם בעת מלחמה ומצור נחצבו נקרות – דרכי מעבר תת־קרקעיות אל מקורות המים. אחת הנקרות המפורסמות היא נקבת השילוח, שסיפקה מים לתושבי ירושלים הקדומה. עם הגידול באוכלוסיית האדם והתרחבות ההתיישבות עלה הצורך להעביר את המים אל יישובים ואל אדמות חקלאיות המרוחקים ממקורות המים. לצורך זה הוקמו אמות המים (אקוודוקטים). מקור השם הוא מהמילה "אמה" (שפחה), שאחד מתפקידיה היה להביא מים לצורכי הבית. אמות המים היו מורכבות מסדרה של תעלות בנויות, פתוחות או סגורות, המונחות על הקרקע או על גבי קשתות וגשרים. מקור המים היה בגובה רב יותר מהיעד שלהם, כדי שיזרמו בכוח הכבידה. לעתים חצתה האמה רכסי הרים בתוך מנהרות חצובות.

מתקנים לאגירת מים

חלק ממתקני האגירה בתקופות קדומות היו טבעיים, כמו גבים (בריכות הנוצרות בתוך שקעים בקרקע), אגמים ושטחי הצפה עונתיים. מתקני אגירה אחרים היו בנויים, כמו סכרים בריכות ובורות. הסכר הוא קיר בנוי באפיק נחל, שעוצר את הזרימה של המים. עצירת הזרימה יוצרת מאגר במעלה הנחל. את המים שנאגרו הובילו בדרך כלל בתעלות למקומות שונים על פי הצורך. סכרים שימשו הן לאגירת מי שתייה והן לאגירת מים להשקיה. שיטת ההשקיה הנפוצה בתקופות קדומות הייתה שיטת ההצפה: מהמאגר הובלו המים אל השדה שחולק לחלקות. לאחר שהציפו חלקה אחת עברו עודפי המים לחלקה נוספת, נמוכה יותר, וכך הלאה. הבריכות נבנו בדרך כלל סמוך למעיין או בתוואי של זרימת מי שטפונות. החיסרון העיקרי של אגירה בסכרים או בבריכות פתוחות היה התאדות חלק ניכר מכמות המים במאגר. היו גם בריכות תת־קרקעיות דמויות מנהרות, שהמים בהן נשמרו תקופות ארוכות יותר. אפשר למצוא בריכות כאלה לאורך מדרונות של ואדיות בנגב. בורות מים היו המאגרים התת־קרקעיים הנפוצים ביותר בארץ. חלק מהם משמשים לאגירת מים גם כיום. הבורות נחפרו בקרקע או נחצבו בסלע בעומקים שונים. צורתם הייתה כשל פעמון – רחבים בקרקעית והולכים וצרים כלפי מעלה בכיוון הפתח. המבנה הזה צמצם את התאדות המים והקל על כיסוי הבור, שנועד למנוע את זיהום המים. מי הגשמים נאספו אל הבור באמצעות תעלות פתוחות, מן הרחובות וגם מגגות הבתים. אגירת המים בבורות אפשרה הקמת יישובי קבע גם באזורים שאין בהם מעיינות או מקורות מים אחרים הזמינים כל השנה.

מתקנים לניצול מי התהום

החיפוש אחר דרכים לניצול מי תהום נבע מכך שבחלק מהאזורים לא היו מקורות מים עיליים (מעיינות, אגמים, נחלים) שהיו זמינים בכל ימות השנה. מי תהום מצויים גם באזורים מדבריים. המתקנים השונים נועדו להעלותם על פני השטח. גבים מלאכותיים, המכונים בערבית "תמאיל", נחפרו בעומק לא רב באפיקי נחלים או בקרבת הים, במקומות שבהם מי התהום קרובים לפני הקרקע. מי התהום נקווים אל הגב, אך הם אוזלים במהירות בעקבות השימוש בהם. לאחר זמן מה מתמלא הגב מחדש. את הגבים יש לחדש מדי פעם, מכיוון שהם נסתמים על ידי הסחף המובא עם המים. בארות הן המתקנים הנפוצים ביותר לניצול מי התהום. אלו הן חפירות אנכיות שהעמיקו עד למפלס מי התהום. קוטר הבארות היה גדול, כדי להקל על מלאכת החפירה ועל ניקוי המים. קירות הבאר היו מחוזקות בדרך כלל באבנים. כמות המים שהופקה מהבאר הייתה תלויה בהצלחת החופרים להגיע לעורק מרכזי של מי תהום זורמים. כדי לנצל את מי התהום שבבארות היה צורך לשאוב אותם. חלק ממתקני השאיבה הופעלו בעזרת אנרגיית שרירי האדם או שריריהם של בעלי חיים. אחד ממתקני השאיבה הפשוטים והקדומים ביותר היה החבל והדלי. מתקני שאיבה משוכללים ויעילים יותר התבססו על גלגלת, בורג (כגון בורג ארכימדס) או מנוף.

זיהום המים

זיהום המים הוא מצב שבו ריכוזם של חומרים מסויימים (אולי רעילים) במים עולה, והמים אינם ממלאים עוד את תפקידם הקודם. למשל: מי נחל, שהיו בית גידול לדגים, סופגים חומרים זרים הגורמים להכחדת הדגה. בישראל בעיית זיהום המים נפוצה יחסית בגלל חוסר אכפתיות וחוסר מודעות. ידועים בזיהומם נחל הירקון ונחל הקישון. באסון המכביה התמוטט גשר שעבר מעל נחל הירקון, ואנשים שהיו עליו, ואשר באו במגע עם מימי הנחל, חלו ומתו. בנחל הקישון צללו צוללנים שחלו בסרטן, ומשרד הביטחון הכיר בתביעתם לפיצויים מן המדינה. קיים זיהום טבעי של מים, כתוצאה מהצטברות סחף, הפרשות בעלי חיים, אבק, חול, פיח ועוד, אך האחראי העיקרי לזיהום המים הוא האדם, אשר פעולות שונות שהוא מקיים עשויות לזהם את מקורות המים הקיימים.

המים בדתות

כבר בימי קדם ידע האדם שהמים נחוצים לחיים, שבלעדיהם אין חיים, ושעולמנו מיוחד בכך שיש בו מים נוזלים. כך ביהדות וכך גם אצל עמים אחרים ודתות אחרות. בסיפור בריאת העולם במקרא, ביום הראשון לבריאה, כשנבראו שמיים וארץ, המים כבר היו קיימים. שנאמר: "ורוח אלוהים מרחפת על פני המים". ביום השני הופרדו השמיים והארץ על המים שבהם זה מזה, וביום השלישי נקוו המים שעל הארץ, להבדיל בין ים ליבשה. תיאורים דומים, של שליטת כוח עליון על המים ושל "ארגון" והכוונה של המים, נמצאים גם במסורות עתיקות של עמים אחרים, כמו האכדים במזרח והאינדיאנים במערב. כולם הכירו בחשיבות המים ובכוחם הרב, כוח שיכול לפעול לשני כיוונים מנוגדים: האחד - כיוון של יצירה והענקת חיים בדרך של צמיחה ושגשוג, והשני - כיוון של הרס וחורבן על ידי שיטפונות וגשמי זעף. ביהדות המים הם מקור ברכה ונותנים חיים לאדם ולכל אשר לו, כאשר האדם נוהג כראוי. האל גומל להולכים בדרך הטובה - "והורדתי הגשם בעתו, גשמי ברכה יהיו". במיתולוגיה ההודית והבבלית יש אלים הממונים על המים ומעניקים אותם לאדם. לעומת זאת, יש שהמים משמשים כעונש. סיפור המבול מופיע גם אצל היוונים ואצל עמים אחרים. המבול הוא תיאור של מים עצומים הגורמים הרס וכיליון, ומקורו באמונה שהאדם נענש על חטאיו בידי כוח עליון. לא פלא אפוא שקיימת אצלנו וגם במסורות אחרות, למשל אצל שבטים אפריקאיים, "תפילת הגשם": בקשה מכוח עליון לכוון את המים לתועלת ולא לנזק. נוסף להכרה בחשיבות המים לחיים בכלל, נפוצה האמונה בכוחם המטהר. כשם שרחיצת הגוף במים מנקה אותו מלכלוך גשמי, כך מטהרים המים גם את הנפש מטומאה ומחטא. מטהר ביהדות מקובלים מנהגים רבים הקשורים בטיהור על ידי המים: נטילת ידיים, טבילה במקווה, הדחת הבשר, הגעלת כלים ומנהג התשליך בראש השנה. בנצרות ובדתות אחרות קיימת הטבלה של תינוקות והתזת מים מקודשים. ישנם מקורות מים שהם מקודשים במיוחד ומצווה לטבול בהם, כמו נהר הירדן אצל הנוצרים ונהר הגנגס אצל ההינדואים. עוד אמונות הקשורות במים: למים יש סגולה להבחין בין אדם אשם לחף מפשע, והם גם מסייעים לחזות את העתיד. משום כך, אצל עמים רבים במזרח ובמערב, שימשו המים למשפט, לניבוי ולכשפים. כך בקביעת גזר דין אצל הבבלים בעת העתיקה, כך אצל היוונים בניחוש של האורקל, וכך במשפטי המכשפות באירופה בימי הביניים. השיטות היו שונות: השקעת החשוד בתוך מים, הטלת אבנים למים, שתיית מים והתזת מים. האמונות והמנהגים הרבים סביב המים נפוצים בעולם כולו. הן בארצות שבהן המים במחסור והתושבים יודעים מניסיונם כי בלי מים אין חיים, והן בארצות שבהן יש מים בשפע רב מדי והאדם מתקשה לעמוד בפני כוח ההרס שלהם.

ראו גם

- זיהום מים
- זיהום הים
- בריכות לגידול דגים
- שלולית
- צמחי מים

קישורים חיצוניים

- אסף רוזנטל,
- השבחת מים,
- קטגוריה:חומרים כימיים als:Wasser ja:水 ko:물 ms:Air simple:Water th:น้ำ

תרכובת

בכימיה, תרכובת היא חומר הבנוי משני יסודות או יותר, הקשורים ביניהם בקשר כימי. לתרכובת תכונות כימיות משל עצמה, השונות מתכונות מרכיביה. דוגמה: NaCl (מלח בישול) הוא תרכובת של נתרן וכלור. יש להבדיל בין תרכובת לבין תערובת, שבה יש חומרים אחדים יחדיו, אך ללא קשר כימי ביניהם, כך שכל חומר שומר על תכונותיו הכימיות. סוגי תרכובות:
- תרכובת יונית (מלח)
- תרכובת עם קשר קוולנטי (בדרך-כלל בין שתי אל-מתכות) יש להבחין בין סגסוגת לבין תרכובת. סגסוגת היא תערובת של מתכות ולא תרכובת. בסגסוגת מתיכים מתכות שונות באופן כזה שהמבנה היסודי של המתכת, גביש המשתרע לכל גודלו של גרעין מתכת, נשאר ללא פגיעה. קטגוריה:כימיה ja:化合物 ko:화합물 simple:Chemical compound th:สารประกอบเคมี

מולקולה

מולקולה (או פרודה): מספר אטומים המחוברים ביניהם בקשר כימי. המולקולה היא החלק הקטן ביותר של תרכובת כימית ששומר על תכונותיה. מולקולה עשויה להיות מורכבת מאטומים זהים כמו מולקולת חמצן, O₂, שמורכבת משני אטומי חמצן, או מאטומים שונים כמו מולקולת מים H₂O. היא יכולה להיות מורכבת משני אטומים כמו מולקולת החמצן, מעשרות אטומים כמו מולקולת סוכר, או ממיליוני אטומים כמו מולקולת DNA. המולקולה יכולה להיות מתוארת ע"י הנוסחה האמפירית שלה שמתארת כמה אטומים מכל סוג יש בה. כך הנוסחה האנליטית של מים היא כאמור H₂O. אולם עבור מולקולות מסובכות הנוסחה האמפירית אינה מספיקה בשביל לתאר באופן ייחודי את המולקולה. כך אותה נוסחה אמפירית C₂H₆O יכולה לתאר שני חומרים בעלי תכונות שונות לחלוטין כמו אתנול שנוסחתו הכימית היא CH₃CH₂OH, ואתר דו-מתילי CH₃OCH₃.

מולקולה חד אטומית

מולקולה חד-אטומית היא מולקולה בה נמצא אטום יחיד. האטום המרכיב את המולקולה הוא בד"כ גז אציל. הסיבה לכך שגזים אצילים יוצרים מולקולה חד אטומית היא בכך שהשאיפה הטבעית של האטומים למילוי רמת האנרגיה האחרונה, הקרויה גם "רמת הערכיות", לא קיימת אצלם מכיוון שרמת הערכיות שלהם כבר מלאה, והם לא פעילים מבחינה כימית. למולקולה החד-אטומית ישנה חשיבות גדולה בחקירת קשרים כימיים ובגילוי קשר ואן דר וואלס.

ראו גם

- מיון החלקיקים קטגוריה:כימיה קטגוריה:חלקיקים מרוכבים als:Molekül ja:分子 ko:분자 simple:Molecule th:โมเลกุล

מימן

מימן (Hydrogen) הוא יסוד כימי, גז בטמפרטורת החדר. המימן מסומל כ־H ומספרו האטומי הוא 1. מקור השם מיוונית: Hydro = מים, Genesis = יוצר.

תכונות

המימן בטמפרטורת החדר ובלחץ של 1 אטמוספירה הוא גז חסר צבע, אל-מתכתי ודליק מאוד. המימן הוא מרכיב במולקולת המים ובכל תרכובת אורגנית. המימן יכול להגיב כמעט עם כל היסודות. יון מימן הינו למעשה פרוטון בודד. נוכחות של יוני מימן בתמיסה מימית נקראת חומציות; חומצה היא למעשה כל חומר הנוטה לתרום יוני מימן לחומרים אחרים. מימן הוא היסוד הקל ביותר. בתנאי טמפרטורה ולחץ רגילים המימן הוא מולקולת גז דו אטומית,> עם טמפרטורת היתוך של 259.2°C- וטמפרטורת רתיחה של 252.77°C-. בלחץ כבד ביותר, כמו הלחץ המצוי בענק גז, מולקולת המימן מאבדת את זהותה והמימן הופך למתכת נוזלית. בלחץ נמוך ביותר, כמו הלחץ הנמצא בחלל, המימן נוטה להתקיים כמולקולה בעלת אטום בודד.

שימושים

גז המימן משמש לתעשייה, תחבורה, הנעת טילים לחלל ובמעבדות מחקר. גז המימן משמש לשימושים שונים גם בתעשייה כגון יצור אמוניה וכוהל. שימושים נוספים:
- ייצור חומצת מלח.
- בעבר השתמשו במימן בהפרחת ספינות אוויר ובלונים כיוון שהוא קל מהאוויר, אך שימוש זה פחת מאוד בגלל שהוא דליק מאוד.
- דאוטריום, איזוטופ של מימן המכיל נייטרון אחד, משמש בשימושים גרעיינים להאטת הנייטרונים. בדאוטריום משתמשים בכימיה ובביולוגיה בניסויים על השפעות איזוטופים.
- טריטיום, איזוטופ של מימן המכיל שני נייטרונים, מיוצר בכורים גרעיניים ובעזרתו בונים פצצות מימן. חוזים שכשיפותחו בעתיד תהליכי הפקה זולים שלו, הוא יהווה תחליף נקי ואלגנטי לנפט, לסולר, לפחם ולגז טבעי. היום כבר פותחו מנועי מכוניות שמבוססים על מימן, ויש ניסויים בהם ברחבי העולם. גם תחנות כוח שיבוססו על מימן תוכננו.

היסטוריה

המימן התגלה במאה ה-15 על ידי פרצלסוס. הנרי קבנדיש גילה אותו שוב ב-1766 וחקר את תכונותיו. את שמו המדעי "הידרוגניום" נתן לו לוואזיה ב-1783. פירוש השם הוא יוצר-מים ומכאן גם נגזר שמו העברי.

צורה בטבע

מימן הוא אחד היסוד הנפוץ ביותר ביקום, מרבית החומר הקיים ביקום הינו מימן הנמצא הוא נמצא במגוון כוכבים, בענקי גז ובריכוזים גדולים של גז בין כוכבי שמהווים את השלב הראשון בהתפתחות כוכבים. באטמוספירת כדור הארץ מימן נמצא בריכוזים זעירים (חלקיק אחד מתוך מליון). המקור הנפוץ ביותר למימן בכדור הארץ הוא מים (H₂O). מקורות אחרים הם חומרים אורגניים כמו פחם, גז טבעי ודלקי מאובנים אחרים. מתאן (CH₄) הוא מקור חשוב למימן. ישנן מספר טכניקות שבעזרתן ניתן להפיק מימן, שביניהן פירוק פחמימות בעזרת חום, אלקטרוליזה של מים, תגובה בין בסיס חזק בתמיסה מימית לבין אלומיניום ועוד. ניתן להפיק מימן בצורה מסחרית ממתאן וקיטור בטמפרטורות גבוהות (700-1100 מעלות צלזיוס) כך:

\ CH_ + H_2O_ \rarr CO_ + 3H_

ניתן להפיק מימן נוסף בעזרת הפחמן החד חמצני שנוצר בעזרת קיטור כך:

\ CO_ + H_2O_ \rarr CO_ + H_

אמצעי זהירות

המימן הוא גז דליק ביותר. המימן מגיב באלימות עם [[כלור]] ועם [[פלואור.

ראו גם

- הטבלה המחזורית

קישורים חיצוניים

- [http://stwww.weizmann.ac.il/tech-center/mot-net/teachers/edna-lebel/Hydrogen.htm מידע כללי על מימן] -באתר המחלקת להוראת המדעים במכון ויצמן
-
- [http://wis-wander.weizmann.ac.il/site/HE/weizman.asp?pi=439&doc_id=2417&interID=1033&sq=1033 המוציא דלק מן המים] - על שיטת הפקת מימן חדשה במכון ויצמן
- [http://www.snunit.k12.il/heb_journals/chimia/55009.html שימושי המימן] - באתר "סנונית"
- [http://lib.cet.ac.il/Pages/sub.asp?kwd=2760 מגוון נושאים על מימן] - בספריה הוירטואלית של מט"ח
- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/H/index.html אינדקס תכונות המימן] - ב-Webelements (באנגלית) קטגוריה:יסודות כימיים קטגוריה:אל-מתכות ja:水素 ko:수소 ms:Hidrogen simple:Hydrogen th:ไฮโดรเจน

חמצן

חמצן (Oxygen) הוא יסוד כימי שמספרו האטומי 8 וסמלו הכימי O.

תכונות

טמפרטורת ההתכה של חמצן היא 218.79- מעלות צלזיוס וטמפרטורת הרתיחה שלו היא 182.96- מעלות צלזיוס. מסתו האטומית 15.9994 וסידור האלקטרונים שלו הוא 2,6. הערכיות של החמצן היא 2-. החמצן הוא יסוד אל-מתכתי המופיע בצורתו הטבעית כמולקולת O₂, ובטמפרטורת החדר כגז. לחמצן נוזלי ומוצק צבע כחול בהיר ולאוזון (O₃) נוזלי ומוצק צבע כחול כהה. לצורה אלוטרופית חדשה של חמצן, O₄ יש צבע אדום כשהיא מוצקה. O₄ מופק בהפעלת לחץ של 20 גיגא-פסקל על O₂. צורה זו של חמצן היא חומר מחמצן חזק יותר מאוזון או חמצן אטמוספרי.

שימושים

חמצן הוא היסוד האלקטרושלילי ביותר אחרי פלואור ולכן הוא משמש לעיתים קרובות כחומר מחמצן. חמצן נוזלי הוא חומר מחמצן בטילים. תערובת 50% חמצן ו-50% גז צחוק (N₂O) משמשת כחומר הרדמה ברפואת שיניים. החמצן משמש גם לתהליכים תעשייתיים שונים, בהם הוא משמש דלק, כגון ריתוך, ייצור פלדה והפקת מתנול.

היסטוריה

חמצן התגלה על ידי כימאי ופילוסוף פולני (Michał Sędziwój) במאה ה-16. מאוחר יותר חמצן התגלה שוב על ידי הכימאי השוודי קרל וילהלם שלה בשנת 1772, אך עבודתו לא פורסמה עד לאחר שהאנגלי ג'וזף פריסטלי "גילה" באופן עצמאי את החמצן ב1774. פריסטלי פרסם את ממצאיו ב-1775 ושלה ב-1777.

צורה בטבע ותפקיד ביולוגי

חמצן הינו אחד היסודות הנפוצים בטבע ומהווה 21% מהאוויר על פני כדור הארץ. לחמצן חשיבות מכרעת עבור קיום החיים הארציים, מסיבות רבות שחלקן:
- החמצן הטהור משמש לנשימת עולם החי, הזקוק לו על מנת לשרוף מזון ולהפיק אנרגיה לקיום חייו.
- החמצן מהווה חלק ממולקולת הפחמן הדו-חמצני (CO₂), הדרוש לתהליך הפוטוסינטזה, המאפשר את קיומו של עולם הצומח.
- החמצן הוא מרכיב במולקולת המים (H₂O), החיוניים לכל קיום אורגני.
- אחד הביטויים של החמצן בטבע הוא גז האוזון (O₃), המסנן קרינה אולטרה סגולה. תהליך ההתרכבות של חומר אורגני עם חמצן נקרא בעירה, וכתוצר שלו משתחרר פחמן דו-חמצני (בבעירה במחסור בחמצן - פחמן חד-חמצני). תהליך זה, כאמור, הוא המאפשר המרת מזון לאנרגיה, בתהליך הנקרא נשימה אירובית (בניגוד לנשימה אנאירובית). ביצורים מורכבים המכילים מחזור דם, ישנם תאים מיוחדים שתפקידם לסייע בהעברת החמצן לכל חלקי הגוף, ונקראים תאי דם אדומים. את תהליך הבעירה גילה הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה. במאה ה-18 האמינו הבריות כי כשהחומר בוער הוא פולט גז לא נראה בעל מסה שלילית המכונה פלוגיסטון. לבואזיה הוכיח בניסוייו כי הבעירה אינה אלא התרכבות של החומר הבוער עם החמצן שבאויר. תוצר תהליך התרכבות של חמצן עם חומר נקרא תחמוצת (לדוגמא: פחמן דו-חמצני, תחמוצת החנקן, תחמוצת הסידן וכד'). תהליך השיתוך של ברזל נקרא קורוזיה (corossion), ונחשב לתהליך הפוגע ביעילותן של מתכות מעובדות עבור האדם.

מבנה מולקולת החמצן

למולקולות חמצן, כאמור, מבנה דו-אטומי. במולקולה זו נוצר קשר מיוחד, שאינו הקשר הקוולנטי הכפול המתבקש. במולקולה זו קיים קשר קוולנטי יחיד, ושני אלקטרונים בודדים שאינם בזוג: . . :O - O: .. .. במולקולה זו מתקיימת פרמגנטיות החמצן: המשיכה בין האטומים גדולה בהרבה מבקשר קוולנטי יחיד, בזכות האלקטרונים הבודדים. למעשה, מדובר בקשר קוולנטי אחד ושני קשרים תלת-אלקטרניים, המתוארים בצורה הבאה: ... :O --- O: ...

אמצעי זהירות

חשיפה לריכוזי חמצן הגבוהים מריכוזו באוויר מסוכנת ויכולה לגרום לעיוורון. נגזרות מסוימות של חמצן, כמו אוזון (O₃), מי חמצן (H₂O₂), על תחמוצות שונות ועוד הם חומרים מסוכנים. נגזרות חמצן נוטות ליצור בגופנו רדיקלים חופשיים, בעיקר בתהליכים מטבוליים. מכיוון שהם יכולים לגרום נזק לתאים ולDNA, הם עלולים לגרום לסרטן ולהזדקנות (בניגוד לסרטן, זהו תהליך טבעי).

קישורים חיצוניים

- [http://lib.cet.ac.il/Pages/item.asp?item=7302 חמצן בספריה הוירטואלית של מט"ח]
- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/O/index.html חמצן ב-Webelements (אנגלית)]
- [http://www.josephpriestley.info מידע על ג'וזף פריסטלי (אנגלית)] קטגוריה:יסודות כימיים קטגוריה:אל-מתכות als:Sauerstoff ja:酸素 ko:산소 ms:Oksigen simple:Oxygen th:ออกซิเจน

כימיה

הכימיה היא המדע העוסק בחומר: מבנהו, תכונותיו, והגילגולים בין החומרים השונים. לכימיה שני תחומי מחקר עיקריים:
- מבנה החומר- בתחום זה נחקרים החלקיקים הבונים כל חומר ופעולות הגומלין ביניהם הגורמים לייחודו של החומר ולרב-גוניותו.
- סוגי החומר- בתחום זה ממויינים סוגי החומר השונים, ומזוהות התכונות - המבדילות והמשותפות - שלהם. הכימיה נחלקת לכמה מדעי משנה:
- כימיה אנליטית
- כימיה אורגנית
- כימיה אנאורגנית
- כימיה פיזיקלית
- ביוכימיה
- סטויכיומטריה
- סטריאוכימיה
- אלקטרוכימיה לתחומים מסוימים השייכים לפיזיקה באופן מסורתי קשר הדוק לכימיה. החשובים שבהם הינם תרמודינמיקה וקינטיקה. את תורת הכימיה פיתח לראשונה הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה שגילה את סוד הבעירה. במאה ה-18 האמינו הבריות כי כשהחומר בוער הוא פולט נוזל לא נראה המכונה פלוגיסטון, לבואזיה הוכיח בניסויו כי הבעירה אינה אלא התרכבות של החומר הבוער עם החמצן שבאויר. יתר על כן, הוא הכניס לכימיה שיטות שקילה מדויקות והפך אותה למדע מדויק. הוא הראה כי בעת תהליכים כימיים חומר לא אובד ולא נוצר יש מאין. משקל התוצרים בתהליך שווה למשקל המגיבים (החומרים המקוריים). במאה ה-19 החלה להתפתח התורה האטומית, לפיה כל חומר בנוי מחלקיקים יסודיים המכונים אטומים, המחולקים לסוגים שונים. על-פי תורה זו, יש להבדיל בין שלושה סוגים של חומרים:
- יסוד, שמרכיביו הם אטומים מסוג מסויים בלבד.
- תרכובת, שבה מצטרפים אטומי יסודות שונים באמצעות קשר כימי לכלל מולקולות, שהן אבני הבניין של התרכובת.
- תערובת, שבה שני חומרים מתערבבים בלא חיבור של המולקולות שלהם. את היסוד לתורה הזו הניח האנגלי ג'ון דלטון. שני אנשי מדע נוספים שתרמו תרומה מכרעת להתפתחות הכימיה במאה ה-19 היו השוודי ברצליוס והרוסי מנדלייב. ברצליוס זיהה יסודות כימים אחדים ופיתח תאוריה להסברת הקשר הכימי- הכוחות המצמידים את האטומים במולקולות זה לזה. הוא הניח את היסוד לכימיה האנליטית, והחל למדוד את המסות האטומיות של היסודות, כלומר, לקבוע על פי כמה כבד האטום שבכל יסוד מאטום המימן, שהוא הקל ביסודות. מנדלייב מיין את כל היסודות שהיו ידועים בזמנו לפי מאסה אטומית עולה, הא מצא מחזוריות בתכונות האטומיות שלהם, הוא המציא את הטבלה המחזורית של היסודות וניבא בעזרתה בהצלחה את תכונותיהם של כמה יסודות שלא היו ידועים עד אז. במאה ה-19 אף נתגלה כי אטומים בתמיסה צורתם צורת יונים, ונעשה שימוש בזרם חשמלי כדי להפריד תרכובות ליסודותיהן - שיטה הנקראת אלקטרוליזה. פותחה שיטת הספקטרוסקופיה ובעזרתה זוהו כמה יסודות חשובים. נמצא כי כמה תרכובות אורגניות - חומרים שמוצאם מן החי, מורכבים מאותם יסודות, והחלה להתפתח הכימיה האורגנית. תגובה כימית היא תהליך בו משתנה החומר בהרכבו (סידור האטומים או כמויותיהם היחסיות ברמת המולוקולות).

ראו גם

נושאים בכימיה - רשימת הכימאים

קישורים חיצוניים

- [http://stwww.weizmann.ac.il/g-chem/learnchem/ כימיה ותעשייה כימית בשירות האדם]
- [http://pubs.acs.org/cen/whatstuff/stuff.html מקור מידע על חומרים שונים]
- [http://www.iupac.org/dhtml_home.html האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית] קטגוריה:מדעים מדויקים
- als:Chemie ja:化学 ko:화학 ms:Kimia simple:Chemistry th:เคมี

פני הים

גובה פני הים הוא גובהם של פני הים (או האוקיינוס) במקום שבו הם פוגשים ביבשה. גובה פני הים מושפע מגורמים כגון גאות ושפל, ולכן נלקח הערך הממוצע שלו. גם תוך התחשבות בתופעות אלה, מדובר בנתון שקשה לקבוע את ערכו המדויק. גובה פני הים אינו אחיד לחלוטין על-פני כל הימים. גובה פני הים של האוקיינוס השקט, במקום שבו פוגשת אותו תעלת פנמה, גדול בעשרים סנטימטר מהגובה המקביל באוקיינוס האטלנטי. עוד יש להביא בחשבון את העלייה בגובה פני הים עקב ההתחממות הגלובלית, שמשפיעה על נתון זה בשתי דרכים:
- גידול בכמות המים בימים עקב הפשרת הקרחונים היבשתיים.
- התפשטות המים עקב עליית הטמפרטורה שלהם. גובה פני הים נותן, חרף מגבלותיו, אמת מידה משותפת סבירה למדידת גבהים על-פני כדור הארץ כולו, ולכן נהוג למדוד את גובהם של מקומות גאוגרפיים, כגון הרים ומכתשים, ביחס לגובה פני הים. גובהם של מקומות הנמצאים מעל פני הים, מצוין בסימן פלוס, או במילים "מעל פני הים". גובהם של מקומות הנמצאים מתחת לפני הים, מצוין בסימן מינוס, או במילים "מתחת פני הים". המקום הגבוה ביותר מעל פני גובה הים הוא הר אוורסט (Everest) או בשמו המקומי Chomolungma. גובהו 8848+ מטר (או, על פי מקורות אחרים, 8850+ מטר). המקום הנמוך ביותר מתחת לפני הים ביבשה הוא ים המלח. פני גובה המים שלו 417.5- מטר. השינויים בגובה פני הים הם שינויים מינוריים מבחינתם של מרבית בני האדם, אך יש להם חשיבות גדולה למטוס שנדרש לטוס בגובה נמוך מעל פני הים, ובפרט מטוס המתקרב לנחיתה על-גבי נושאת מטוסים. תכונות פיזיקליות שונות, ובפרט לחץ האוויר, משתנות עם שינוי הגובה שבו נמדדת התכונה. הערך המקובל שניתן לתכונה מסוימת, כגון מהירות הקול או טמפרטורת הרתיחה של המים, הוא ערכה בגובה פני הים. קטגוריה:גאוגרפיה

מעלות צלזיוס

יחידות מידה לטמפרטורה#מעלות צלזיוס|יחידות מידה לטמפרטורה

קרח

קרח הוא צורת המוצק של מים. המעבר בין המצב הנוזלי של מים אל מצב קיפאון מתרחש בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס (בסביבה אטמוספרית סטנדרטית). כמו בכל נוזל אחר, נקודת הקיפאון של המים יורדת כשנמצאים בתוכם מומסים. בארצות קרות מנצלים עובדה זו בחורף לשם מניעת הצטברות קרח על הכבישים והמדרכות, זאת באמצעות פיזור גרגירי מלח בישול על הכבישים הקפואים. המלח מתמוסס במים, מוריד את נקודת הקיפאון, ועתה נדרשת טמפרטורה נמוכה יותר בכדי שיקפאו. בניגוד לכל חומר אחר, כאשר מים הופכים למוצק, כלומר לקרח, הנפח שלהם גדל ולא קטן כמו שאר החומרים. תופעה זו מכונה בשם האנומליה של המים. ניתן להבחין בה כשמקפיאים בקבוק המלא במים עד גדותיו; אם הבקבוק לא עשוי מחומר גמיש הוא יתפוצץ, שכן נפח הקרח גדול מנפח המים. העובדה, שנפח הקרח גדול מנפח המים שמהם נוצר, פירושה שמשקלו הסגולי של קרח קטן מהמשקל הסגולי של המים, ולכן הקרח צף על פני המים. זו הסיבה לכך שקרחונים צפים בים, והיא המניע לפרויקט חבקוק, פרויקט של הצי הבריטי במלחמת העולם השנייה, שמטרתו הייתה הקמתה של נושאת מטוסים עשויה קרח, כך שלא ניתן להטביעה. נושאת מטוסים קרח יבש הוא כינויו של המצב המוצק של פחמן דו-חמצני, והוא אינו קשור לקרח המימי.

ראו גם

- שלג
- ברד
- גשם קטגוריה:מים קטגוריה:מטאורולוגיה als:Eis ja:氷 simple:Ice

נוזל

נוזל הוא מצב צבירה בו נפח החומר נקבע תמידית תחת תנאי טמפרטורה ולחץ, ואשר צורתו נקבעת לרוב לפי צורת הכלי בו הוא מוכל. אם נוזל נמצא במנוחה, בשדה אחיד של כוח המשיכה, הלחץ

\ p

בכל נקודה נקבע לפי: :

\ \rho gh=p

כאשר

\rho

היא צפיפות הנוזל (בהנחה כי היא קבועה),

\ h

הוא עומק הנקודה תחת פני הנוזל ו-

\ g

היא תאוצת הנפילה החופשית. יש לשים לב כי הנוסחה יוצאת מנקודת הנחה כי הלחץ על פני הנוזל העליונים הוא אפס. לנוזלים יש תכונת מתח פנים ונימיות; לרוב הם מתרחבים כאשר הם מחוממים, ומתכוווצים בקירור. עצמים הטבולים בנוזל נתונים להשפעה של כושר ציפה (buoyancy). נוזלים הופכים לגז בנקודת הרתיחה האופיינית להם, וובנקודת הקיפאון הופכים למוצק. בתהליך זיקוק נוזלים יכולים להיפרד אחד מן השני, מאחר והם מתאדים כל אחד לפי נקודת ההרתחה שלו. קוהזיה (תאחיזה) בין מולקולות של נוזל אינה מספקת כדי למנוע מפני השטח הגלויים מלהתאדות. מחקר התכונות של נוזלים היה רווח במאות ה-17 ו ה-18 בייחוד באיטליה וצרפת. במדינות אלה התפתחו ענפי ההידרוסטטיקה וההידרודינמיקה המתארים את משוואות המצב של נוזל ואת תנועתו. ידועה במיוחד תרומתם של משפחת ברנולי לפיתוח תורת הנוזלים. למחקר זה היו גם השלכות מעשיות חשובות מאוד: הבוכנה ההידראולית, שכיום רוב המכונות הגדולות והציוד המכני ההנדסי משתמשים בהן מבוססות על עקרון שימור הלחץ בנוזל ניוטוני (נוזל אי-דחיס וחסר צמיגות). הבוכנה ההידראולית היא אחד הכלים היעילים ביותר שיש להפקת כוח גדול באמצעות הפעלת כוח קטן. כאשר החלו מחקרים תרמודינמיים על הגז התגלה הקשר שבין שני מצבי הצבירה והחלה להתפתח תורה אטומיסטית המסבירה את תכונות הגז ונוזל באמצעות ההנחה שהם מורכבים ממולקולות.

ראו גם

- מצבי צבירה אחרים של החומר: מוצק, גז ופלסמה
- התאדות
- הידרוסטטיקה
- הידרודינמיקה
- משוואת ברנולי
- צמיגות קטגוריה:כימיה ja:液体 ko:액체 ms:Cecair simple:Liquid

רתיחה

נקודת רתיחה היא הטמפרטורה שבה הופך חומר ממצב צבירה נוזל למצב גז. אך קיימת טעות נפוצה, שחושבים שרק בנקודת הרתיחה, הנזול מתאדה. דבר זה איננו נכון. מים מתאדים אפילו ב-30 מעלות צלסיוס. עובדה שהזיעה שלנו מתאדה אף על פי שגופנו אינו מגיע ל-100 מעלות צלסיוס. נקודת הרתיחה היא בעצם הטמפרטורה שבה לחץ אדים של נוזל כלשהו משתווה ללחץ האטמוספרי שמופעל עליו, ולא הטמפרטורה שבה הנוזל מתחיל להתאדות. נקודת הרתיחה תלויה בלחץ האטמוספרי שבו מתרחש התהליך. ככל שהלחץ הסביבתי נמוך יותר, טמפרטורת הרתיחה נמוכה יותר (למשל טמפרטורת הרתיחה של המים יורדת מ-101 מעלות צלזיוס בים המלח ל-69 באוורסט). בדרך כלל, כשמצוינת טמפרטורת הרתיחה של חומר מסוים, הכוונה היא לטמפרטורת הרתיחה בלחץ סביבתי של אטמוספירה אחת, שהוא הלחץ בגובה פני הים. טמפרטורת הרתיחה של המים היא 100 מעלות צלזיוס, בגובה פני הים. בסיר לחץ אוטמים את הסיר, כדי להגביר את הלחץ של האדים. פעולה זו מעלה את טמפרטורת הרתיחה בתוך הסיר ומאפשרת בישול מהיר יותר. נקודת הרתיחה נקראת כך בדרך כלל כאשר דנים בחומרים המהווים מוצק או נוזל בטמפרטורת החדר. כאשר דנים בחומרים המהווים גז בטמפרטורת החדר, מתייחסים בדרך כלל לנקודת הניזול שלהם. למשל כאשר מדברים על חנקן.

ראו גם

- נקודה משולשת קטגוריה:תכונות כימיות ja:沸点 ko:끓는점 th:จุดเดือด

גז

גז הוא מצב צבירה של החומר, בו המולקולות אינן צמודות (ישנו רווח ביניהן) אלא רחוקות אחת מהשנייה, המשיכה ביניהן נמוכה, והן נעות בחופשיות יחסית. גז, בדומה לנוזל, מסוגל לזרום, ואינו מתנגד לשינוי בצורתו. בניגוד לנוזל, לגז אין נפח קבוע, והוא נוטה להתפשט כדי למלא את כל הנפח שהוקצב לו (עקרון אבוגדרו).האנרגיה הקינטית של גז גדולה מזו של נוזל או מוצק, אך קטנה מזו של הפלסמה. מקור המילה גז היא כנראה בדרך בה איית מחדש כימאי פלמי את המילה היוונית כאוס, כפי שזו נשמעה בפיו. גזים נבדלים במשוואת המצב שלהם. ככל שהגז נמצא בטמפרטורה הקרובה יותר לטמפרטורת הרתיחה שלו, הוא קרוב יותר למצב הנוזל. בטמפרטורות נמוכות נוצרים קשרים חזקים יותר בין המולקולות. חוק אבוגדרו אומר שבתנאי לחץ וטמפרטורה שווים, כמות שווה של גז אידיאלי תתפוס את אותו נפח ולא משנה גודל המולקולה. עבור גזים בלתי אידיאליים, קשר זה, הקרוי משוואת המצב, משתנה. גז ון-דר-ולס הנו דוגמא לגז בלתי אידיאלי. מולקולות הגז יכולות להיות בעלות מבנים מגוונים, המשפיעים על האנרגיה הפנימית של הגז. הגז יכול להיות למשל חד אטומי, כפי שנפוץ בגזים אצילים, דו-אטומי, למשל כלור, חמצן או חנקן, או בעל מבנה מורכב יותר, אשר עשוי לערב מבנה מרחבי, למשל מולקולת המים, שהיא תלת אטומית כפופה. למבנה מולקולת הגז יש השפעה על דרגות החופש שלה, כלומר על יכולת התנועה של האטומים במולקולה זה ביחס לזה. לגז חד אטומי אין דרגות חופש נוספות כלל, פרט למיקומה ומהירותה של המולקולה. בגז דו-אטומי, יכולים האטומים להתקרב ולהתרחק זה מזה, בדומה לקפיץ. זו דרגת חופש אחת. המיקום המרחבי של הקו המחבר את האטומים אינו משנה, מכיוון שאין למה להשוותו. עבור גזים בעלי מספר רב יותר של אטומים, דרגות החופש סבוכות יותר. פרט למרחקים בין המולקולות, משנות גם הזוויות שבין הקווים המחברים את האטומים. כמות הגז נמדדת במול מולקולות.

ראו גם:

- גז אידאלי
- גז אציל
- גז בישול

דוגמאות לכמה גזים נפוצים

- מתאן
- הליום
- מימן
- חמצן
- פחמן דו-חמצני ja:気体 ko:기체 ms:Gas simple:Gas th:แก๊ส

מאדים

מאדים הוא כוכב הלכת הרביעי מהשמש. זהו כוכב הלכת החיצוני הקרוב ביותר לכדור הארץ ואחד מכוכבי הלכת הקטנים ביותר במערכת השמש. כמו כן הוא כוכב הלכת הארצי הרחוק ביותר מהשמש. צבע פניו של מאדים אדום בשל ריבוי בתחמוצות ברזל בקרקעו, ומכאן שמו העברי. שמו בלעז הוא מרס (מארס, Mars), על שמו של אל המלחמה במיתולוגיה הרומית (המקביל לארס מהמיתולוגיה היוונית). שם זה ניתן לו בשל מראהו האדום בשמי הלילה, שהרי הצבע האדום מתקשר למלחמה. כן הקנה לו צבעו יוצא-הדופן את הכינוי "כוכב הלכת האדום". למאדים שני ירחים קטנים, פובוס ודימוס, שניהם קטנים ובעלי צורה משונה. אלו כנראה אסטרואידים שנלכדו ע"י כוח המשיכה של מאדים. סימולו מייצג את המגן והחנית של האל מרס: עיגול עם חץ קטן (יוניקוד: ♂).

מידע כללי

קוטרו של מאדים 6,721 ק"מ והוא משלים סיבוב אחד סביב צירו אחת ל־24 שעות ו-37 דקות. מאדים משלים הקפה אחת סביב השמש כל 686.98 יום במהירות ממוצעת של 24.13 ק"מ/שנייה. צפיפותו הממוצעת 3.95 גרם לסמ"ק. למאדים רק רבע מפני השטח של כדור הארץ ומסתו היא רק עשירית ממסתו של כדור הארץ. פני המאדים מלאים במכתשים ומרבית הקרח בקטבים הוא קרח יבש הנוצר מקפיאת פחמן דו־חמצני. השינוי בגודלן ובצורתן של המדבריות על פני המאדים נעוץ ברוחות העזות המזיזות ענני חול גדולים ממקום למקום. ציר הסיבוב של מאדים נטוי בזווית של 25 מעלות ביחס למישור ההקפה שלו סביב השמש. האטמוספירה עליו דלילה מאוד וכמות המים בה נמוכה. במאדים נמצא גם ההר הגבוה ביותר במערכת השמש, הר הגעש אולימפוס מונס - גובהו 25 ק"מ.

היסטוריה

בזמנים קדומים, כמות אדי המים באטמוספירה הייתה גדולה יותר, אלא שעקב מחסור באוקיינוסים וצורות חיים שיקלטו את אדי המים והחמצן, נקלטו אדי המים והחמצן בקרקע של מאדים, העשירה בברזל, הברזל התחמצן ומכאן צבעו האדום של כוכב הלכת. למאדים שני ירחים קטנים, פובוס ודימוס (במיתולוגיה היוונית: שני אלים מדרגה נמוכה יותר שנלוו לארס. פירוש שמותיהם הוא "פחד" ו"אימה"). קוטרם של שני הירחים אינו עולה על קילומטרים בודדים וכנראה שהם אסטרואידים שנלכדו ע"י כוח המשיכה של מאדים.

אטמוספירה

האטמוספירה של מאדים דקה: לחץ האוויר בפני השטח הוא רק 20 מיליבאר, כ-5% בלבד מהלחץ הממוצע שעל-פני כדוה"א. גובהה של האטמוספירה הוא כ-11 ק"מ. האטמוספירה של מאדים מורכבת מ-95% פחמן דו חמצני, 3% חנקן, 1.6% ארגון ומעט חמצן ומים. ב-2003 נמצא גם מתאן באטמוספירה. נוכחתו של גז המתאן באטמוספירה של מאדים מסקרנת מאוד היות שגז זה אינו יציב. הדבר מצביע על כך שצריך להיות (או שהיה צריך להיות במאות השנים האחרונות) מקור לגז זה על כוכב הלכת. פעילות וולקנית, התנגשויות שביטים, וקיום חיים בצורת מיקרואורגניזמים כגון מתנוגנים עשויים להיות המקור לכך, אך אלו עדיין לא נמצאו.

מים על מאדים

הקוטב הצפוני של מאדים מכוסה במים קפואים. תגלית חדשה מראה כי בקוטב הצפוני יש לפחות אותה כמות מים כמו זו שהתגלתה בקוטב הדרומי והדבר מגביר את התקוות לאיתור עקבות של חיים מיקרוסקופיים בעבר. מדענים מעריכים שהקרח נמצא ממש מתחת לפני השטח של כוכב הלכת. זאת משום שחלליות מחקר זיהו כמויות גדולות של מימן, והדרך היחידה בה יכולה להיות כמות כה גדולה של מימן היא במולקולות מים. מעריכים שכמות המים מגיעה עד 80-90% ממסת הסלע, ושהקרח מפוזר באופן אחיד בכל אזור הקוטב הצפוני. ככל הנראה, המים הקפואים נמצאים בעומק של לא יותר מ־30 סנטימטרים מתחת לפני הקרקע. כמות זו של מים מעלה את האפשרות שבעבר, במידה ומאדים היה חם יותר בעברו, יתכן והתקיימו עליו חיים מיקרוסקופיים. הממצאים פורסמו בכתב העת סיינס, ולצורך המחקר נעשה שימוש בתצלומים שצילמו החלליות מארס גלובל סרוויר ומארס אודיסי – שתיהן מקיפות עדיין את מאדים. מארס אודיסי גילתה לראשונה עדויות על מים בקוטב הדרומי של מאדים ב-2002. המדענים מצאו כשליש יותר מים באזור הקוטב הצפוני לעומת הכמות שהתגלתה עד כה בקוטב הדרומי. הקוטב הצפוני

מחקר רובוטי

מארינר 4

במסגרת תוכנית מארינר שוגרו מספר גשושיות מחקר אל עבר כוכבי הלכת הפנימיים במערכת השמש. מארינר 4 שוגרה ב-28 בנובמבר 1964, והגיעה למרחק מינימלי של 9,844 ק"מ ממאדים ב-14 ביולי 1965. החל ממרחק 16,900 ק"מ ועד שעברה את הכוכב והתרחקה ל-11,900 ק"מ, צילמה תמונות כל 48 שניות, אותן איכסנה על סרט הקלטה ושידרה מאוחר יותר אל כדור הארץ.

ויקינג

שתי משימות, שכללו לווין צילום ורכב נחיתה כל אחת. ויקינג-1 שוגרה ב-20 באוגוסט 1975, הגיעה אל מאדים ב-19 ביוני 1976, ושיחררה את רכב הנחיתה ב-20 ביולי 1976. ויקינג-2 שוגרה ב-9 בספטמבר 1975, הגיעה אל מאדים ב-7 באוגוסט 1976, ושיחררה את רכב הנחיתה ב-3 בספטמבר 1976.

Mars 96

חללית מחקר רוסית ששוגרה ב-16 בנובמבר 1996, אך שיגורה נכשל והיא נפלה חזרה אל כדור הארץ. מרבית המשימות הרוסיות לחקר המאדים נכשלו בדרך זו או אחרת.

Mars Global Surveyor

לווין צילום וחישה מרחוק. הגיע אל מאדים בסוף 1997, ומאז מספק מידע מדעי רב.

Pathfinder

נחתת ורכב מחקר קטן (באורך כ-50 ס"מ) שהיא נשאה, שנחתה על מאדים ב-4 ביולי 1997.

נחתת הקוטב של מאדים

Mars Polar Lander שוגרה ב-3 בינואר 1999, אך עקבותיה אבדו ב-3 בדצמבר 1999. ככל הנראה הנחתת התרסקה בעת הנחיתה.

Mars Express

לווין מחקר אירופי. שוגר ב-2 ביוני 2003, ונכנס למסלול סביב מאדים ב-25 בדצמבר 2003. חללית זו נשאה איתה את הנחתת הבריטית ביגל 2, שנקראה על שם ספינתו של צ'ארלס דרווין, הביגל. הנחתת אבדה כאשר חדרה לאטמוספירת מאדים.

Mars Exploration Rovers

ב־3 בינואר 2004 נחת במכתש גוסב במאדים רכב השטח הרובוטי ספיריט, וב־25 בינואר 2004 נחת רכב תאום שלו, אופורטיוניטי. שני הרכבים מצוידים בכלי לשיוף סלעים ובמגוון מכשירי מדידה, לרבות מצלמת זום חזקה וספקטרומטר מדגם מוסבאואר לגילוי ההרכב הכימי של הסלעים והאדמה. ב־2 במרץ 2004 הודיעה נאס"א במסיבת עיתונאים כי אופורטיונטי גילה עדויות חד משמעיות לקיומם של מים בעבר על פני כוכב הלכת. פירוש הדבר, שהטמפרטורות ולחץ האוויר היו גבוהים בהרבה מאשר אלו השוררים כיום במאדים, ולפיכך היו יכולים להיווצר עליו חיים. אין עדויות לקיום חיים, ומכשירי החללית גם לא יכולים לגלות אם היו חיים בעבר. לפיכך יש מבין המדענים השותפים בפרויקט כאלו הדורשים שיגור חללית למאדים שתחפור ותביא דוגמאות סלעים לכדור הארץ. שלושה ימים אחר כך, ב־5 במרץ 2004, הודיעה נאס"א במסיבת עיתונאים נוספת כי גם ספיריט, הרכב התאום של אופורטיוניטי, הפועל במכתש גוסב, מרחק חצי מאדים, בצידו השני של קו המשווה, מצא עדויות למים, אף כי גם אם היו שם מים בעבר, כמותם הייתה קטנה מזו שהיו באזור שבו פועל אופורטיוניטי.

מחקר מאוייש

מאדים הוא כוכב הלכת שגורם התעניינות על כדור הארץ, יותר מכל כוכב לכת אחר במערכת השמש. אחת הסיבות: האפשרות להאריץ אותו, כלומר להפוך אותו לכוכב לכת שישררו בו תנאים שיאפשרו לבני־אדם להגיע אליו ברבות הימים ולהשתכן בו. עד שנת 2030 מתכוונת נאס"א לשלוח אליו חללית מאויישת, באם ימצא לכך התקציב. עלות מבצע מסוג זה מוערכת בעד 300 מיליארדי דולרים, וההערכה היא כי יידרש לכך שיתוף פעולה בינלאומי. ב־14 בינואר 2004 הכריז נשיא ארה"ב ג'ורג' וו בוש על חזרה לירח, והקמת בסיס קבע על פניו שישמש כנקודת יציאה למסע מאויש למאדים. עד כה טרם נשלחו אסטרונאוטים אל מאדים, אך הן סוכנות החלל האמריקאית והן גופים אחרים כבר חוקרים במרץ את האפשרות לבצע משימה מאויישת למאדים. משימה כזו מציבה מספר אתגרים, הנובעים ברובם מאורך המשימה, הצפוי להיות כשנתיים. זאת עקב אופי מסלולי כדור הארץ ומאדים סביב השמש, הגורם לכך ששני הכוכבים קרובים ביותר זה לזה פעם ב-26 חודשים, מה שיוצר הזדמנויות שיגור סביב מועד זה. האתגרים הם:
- אספקת מים ומזון. חושבים שניתן יהיה לגדל מזון בחללית או על פני המאדים. כיום כבר ידוע שככל הנראה קיימת כמות נכבדה של מים קפואים בעומק קטן מתחת לפני השטח של מאדים.
- אספקת חמצן. משערים שניתן יהיה להפיק אותו על ידי פירוק מים למימן וחמצן.
- דלק לטיסה חזרה. לא ניתן יהיה לשאת את הדלק עם הרכב המשוגר עקב הכמות הגדולה, אך נראה שניתן יהיה, כאמור, לזקק מימן על פני המאדים שישמש כדלק. לחלופין, מציעה כיום נאס"א להשתמש בדלק חמצן/מתאן, כאשר המתאן יזוקק מתוך האטמוספירה המאדימית.
- קרינה קוסמית. הן במהלך הטיסה, שצפוייה לארוך חצי שנה, והן על פני המאדים, שחסר שדה מגנטי כמו זה של כדור הארץ, צפויים האסטרונאוטים להיות חשופים לקרינה קוסמית מסרטנת. נבחנים מספר פתרונות לנושא, כמו שדה מגנטי מלאכותי, או קירות מחומרים עשירים במולקולות מים, הידועות ביכולת הספיגה של קרינה שלהן. נשיא ארצות הברית, ג'ורג' בוש הבן, הכריז לאחר אסון הקולומביה על תוכנית לחזרה אל הירח עד 2020, ומאוחר יותר שליחת אסטרונאוטים אל מאדים, שצפוייה להיות סביב 2035.

ראו גם

- הפנים במאדים
- אולימפוס מונס

קישורים חיצוניים

- [http://marsrovers.nasa.gov/home/index.html החלליות לחקר המאדים] באתר נאס"א
- קטגוריה:אסטרונומיה קטגוריה:מערכת השמש als:Mars (Planet) ja:火星 ko:화성 ms:Marikh simple:Mars (planet) th:ดาวอังคาร