סיקור מקיף

הטבלה המחזורית תעבור בקרוב שינוי מהפכני

האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית החליט שינוי במשקלם האטומי של עשרה יסודות נפוצים – במקום מספר אחד יהיו ערכים שונים בתנאים שונים

מייקל וייזר, אוניברסיטת קלגרי, ממעדכני הטבלה המחזורית
מייקל וייזר, אוניברסיטת קלגרי, ממעדכני הטבלה המחזורית

לראשונה בהיסטוריה, יתבצעו שינויים במשקלם האטומי של חלק מהיסודות המנויים בטבלה המחזורית של היסודות הכימיים, הטבלה המוכרת המוצגת על קירותיהם של חדרי-לימוד לכימיה ועל הכריכות של ספרי כימיה בכל רחבי העולם.

בטבלה החדשה, המופיעה בהודעה שפורסמה החודש, יופיעו המשקלים האטומיים של עשרה יסודות – מימן, ליתיום, בור, פחמן, חנקן, חמצן, סיליקון, גופרית, כלור ותליום – בתבנית חדשה אשר תשקף באופן מדויק יותר את הופעתם של היסודות בטבע.

"מזה למעלה ממאה וחמישים שנים רבים למדו להשתמש במשקלים האטומיים הרגילים – ערכים בודדים – המצויים בכריכה הפנימית של ספרים ללימוד כימיה וע"ג הטבלה המחזורית של היסודות. עם התקדמות הטכנולוגיה גילינו שהמספרים המופיעים בטבלה אינם כה סטטיים כפי שחשבנו בעבר," אומר ד"ר Michael Wieser, פרופסור באוניברסיטת קלגרי, קנדה, אשר משמש גם כמזכיר של הוועדה על תפוצת איזוטופים ומשקלים אטומיים באיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית (IUPAC). ארגון זה מפקח על ההערכה והפצת המידע אודות ערכי המשקלים האטומיים.

שיטות אנליטיות מתקדמות מסוגלות למדוד את המשקל האטומי של רבים מהיסודות באופן מדויק, וסטיות קטנות אלו במשקל האטומי של היסודות חשובות במחקר ובתעשייה. לדוגמא, מדידות מדויקות של תפוצת האיזוטופים של פחמן תוכלנה לשמש בקביעת רמת הניקיון והמקור של מזון, כגון וניל ודבש. מדידות איזוטופיות של חנקן, כלור ויסודות אחרים משמשות למעקב אחר מזהמים בנחלים ובמי-תהום. בבדיקות של סמים בספורט, הורמונים משפרי-ביצועים, כגון טסטוסטרון, ניתנים לזיהוי בגוף האדם מאחר והמשקל האטומי של טסטוסטרון טבעי באדם מעט גבוה יותר מזה הסינתטי.

המשקלים האטומיים של עשרה יסודות אלו יבוטאו מעתה ואילך כמרווחים בעלי גבול עליון וגבול תחתון, דבר המשקף ביתר דיוק את הסטיות הקטנות הללו במשקל האטומי. השינויים הללו פורסמו בהודעה רשמית של הארגון.

לדוגמא, מקובל כי לאטום הגופרית יש משקל אטומי של 32.065. אולם, משקלו האטומי המעשי עשוי להיות כל משקל בין הערך 32.059 לבין הערך 32.076, בהתאם למקור הימצאותו של היסוד. "במילים אחרות, ידיעת המשקל האטומי המדוייק תוכל לשמש לפענוח המקורות וההיסטוריה של יסוד מסוים בטבע," אומר החוקר.

יסודות בעלי איזוטופ יציב יחיד אינם מפגינים סטיות במשקלים האטומיים שלהם. לדוגמא, המשקלים האטומיים הרגילים של פלואור, אלומיניום, נתרן וזהב הינם קבועים, והערכים שלהם ידועים בדיוק של יותר משש ספרות לאחר הנקודה העשרונית.

"למרות ששינוי זה מספק יתרונות רבים בהבנת הכימיה, ניתן לדמיין את האתגר העומד כעת בפניהם של מורים וסטודנטים שיצטרכו לבחור ערך יחיד מתוך רשימת ערכים בבואם לבצע חישוביי כימייה," אומר אחד מהשותפים לוועדה. "אנו מקוויים כי כימאים ומורים לכימיה יתייחסו לאתגר זה כהזדמנות ייחודית לעידוד העניין של תלמידים צעירים בכימיה ולייצר התלהבות עבור העתיד היצירתי של הכימיה."

אוניברסיטת קלגרי תרמה, וממשיכה לתרום רבות במחקר של סטיות במשקל האטומי. פרופסור H. Roy Krouse ייסד את המעבדה לאיזוטופים יציבים במחלקה לפיסיקה ולאסטרונומיה בשנת 1971. מחקר קודם שלו ביסס את הטווח הטבעי הנרחב של משקלם האטומי של יסודות חשובים, ביניהם פחמן וגופרית. כיום, חוקרים באוניברסיטה בתחומי הפיסיקה, מדעי-הסביבה, הכימיה והגיאולוגיה משתמשים בסטיות של ערכי המשקלים האטומיים בכדי להתחקות אחר המקורות של מטאוריטים, בכדי לקבוע את המקורות למזהמים המצויים באוויר ובמים, ובכדי לחקור את מסלולו של הגז פחמן דו-חמצני בתווך גיאולוגי. שינוי משמעותי זה בהצגה של המשקלים האטומים מבוסס על עבודה שנערכה בין השנים 2010-1985 אשר מומנה ע"י IUPAC, אוניברסיטת קלגרי וחברים ומוסדות אחרים המיוצגים בוועדה.

נקבע כי שנת 2011 תהיה שנת הכימיה הבינלאומית, ובה יוצגו השינויים בטבלת המשקלים האטומיים של היסודות, כחלק מהפעילויות המוקדשות לשנה זו.

הידיעה הרשמית מהארגון

עוד בנושא באתר הידען:

5 תגובות

  1. אריה, גם אותי איכזב בלשון ההמעטה הכותרת "מהפכני". אפילו לא שינוי כגון הכנסת יסודות לא יציבים חדשים שהתגלו (לא שזה גילוי מהפכני כבר…), אלא פירוט רב יותר במקום הערך המשוקלל שהיה מובא עד עתה…

    נקווה שיהיו כתבות יותר "מסעירות" ומעניינות בנוא בכימיה בעתיד.

  2. "שינוי מהפכני" – הגדר מהפכני… כבר ציפיתי לראות חידושים על מבנה היקום. מדובר בשינוי פעוט להתרשמותי הלא כימאית. כותרת שקרית.

  3. אורן תודה על ההבהרה. אין לי שום ידע בכימיה למעט זכרונות מלפני עשרות שנים ממה שלמדנו קצת בתיכון. אז אני מבין שבגדול צדקתי והדבר היחיד שטעיתי בו שחשבתי שבטבלה מופיע המשקל השכיח ולמעשה מופיע המשוקלל.

  4. אריה, טעות קטנה בידע הקודם שלך. איזוטופים הם יסוד בעלות מספר אטומי זהה (מספר פרוטונים זהה) אבל מסה אטומית שונה (מספר הניוטרונים שונה), כאשר מסץ האלקטרונים מוזנחת. נהוג להחשיב את היסוד הנפוץ (בניגוד לאיזוטופים שלו) כאטום בעל כמות הניוטרונים השווה לפרוטונים ואכן הוא בד"כ הנפוץ ביותר אך זה לא תמיד כך, בעיקר ביסודות הקלים. במימן האטום הנפוץ ביותר הינו בעל פרוטון אחד וללא ניוטרונים.
    לכן הוחלט שבטבלה המחזורית מובא הערך המשוקלל (לפי מידת תפוצתם של כל האיזוטופים בטבע) – ולא היסוד השכיח ביותר כמו שחשבת. אכן, לעתים האיזוטופים האחרים כל כך שכיחים שכמעט השפעתם במשקל המשוקלל האטומי אינה מורגשת.

    הצעתם הינה לפי דעתי לציין עבור היסודות לכל איזוטופ (או לפחות הנפוצים שבינהם) את תפוצתם ומשקלם בנפרד. כך שלא נשתמש בחישובים במשקל המשוקלל (אלא אם לא ידוע אחרת) אלא נתאים את החישובים בהתאם לשימושים ומקור האטום (למשל עבור מימן).
    אכן לכל סטודנט, מהנדס וכימאי הדבר לא ישנה רבות, מלבד חוסר הצורך לחפש את המידע בספרות ונגישות למידע בטבלה המחזורית. אך עבור תלמידי תיכון הדבר יהווה עוד הבנה מלאה יותר של עולם הכימיה. אני מאמין שהם מקווים שהדבר יקרוץ לתלמידים נוספים הלומדים כימיה בתיכון למשל לראות את העולם היישומי יותר של הכימיה (מעבר להבנה טובה יותר) ולמשוך אותם לתחום זה.

  5. ילמדוני רבותי הכימאים. אם הבנתי נכון – השונות של המשקל האטומי נובעת מתערובות שונות של איזוטופים. והרי היה תמיד ידוע שלאיזוטופים משקל אטומי שונה. אז בעבר שמו בטבלה את המשקל האטומי של האיזוטופ השכיח ביותר (שהוא גם היציב ביותר? באם יש אי יציבות) נכון? אם אני צודק אז כל מה שעשו זה החליטו לרשום את הטווח שהוא בעצם כל מה שבין המשקל האטומי הכבד ביותר לבין הקל ביותר. זה לא בעצם חידוש מסעיר אלא סתם רישום בטבלה של הטווח לשם הנוחיות. ואת כל היישומים הנובעים מידיעת הטווח, למשל ידיעת המקור של היסוד כפי שהוסבר במאמר – יכלו לבצע גם לפני כן, גם אם זה לא היה רשום בטבלה, כי המידע היה קיים. האם אני צודק?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן