What triggers a chemical reaction? - Kareem Jarrah

מה מתחיל תגובה כימית? - קרים ג'רח

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

You know how sometimes you go to bake a cake

אתם יודעים איך לפעמים אתם מנסים לאפות עוגה

but your bananas have all gone rotten,

אבל הבננה שלכם נרקבה,

your utensils have rusted,

הסכו"ם שלכם החליד,

you trip and pour all of your baking soda into the vinegar jug,

אתם נופלים ושופכים את כל הסודה לאפיה לתוך קנקן החומץ.

and then your oven explodes?

ואז התנור שלכם מתפוצץ?

My friend, you and your chemical reactions have fallen victim to enthalpy and entropy

חברי, אתם והתגובות הכימיות שלכם נפלתם קורבן לאנתלפיה ואנטרופיה

and, boy, are they forces to be reckoned with.

ובחיי, הם כוחות שצריך להתחשב בהם.

Now, your reactants are all products.

עכשיו, המגיבים שלכם הם כולם תוצרים.

So, what are these "E" words, and what's their big idea?

אז, מהן מילות ה"א" האלו, ומה העניין הגדול?

Let's start with enthalpy,

בואו נתחיל עם אנטלפיה,

an increase or decrease of energy during a chemical reaction.

התגברות או הפחתה של אנרגיה במהלך תגובה כימית,

Every molecule has a certain amount of chemical potential energy

לכל מולקולה יש כמויות מסויימות של אנרגיה כימית פונטנציאלית

stored within the bonds between its atoms.

שאגורה בתוך הקשרים בין האטומים.

Chemicals with more energy are less stable,

כימיקלים עם יותר אנרגיה הם פחות יציבים,

and thus, more likely to react.

ולכן, יש יותר סיכוי שיגיבו.

Let's visualize the energy flow in a reaction,

בואו נדגים את זרימת האנרגיה בתגובה,

the combustion of hydrogen and oxygen, by playing a round of crazy golf.

הפיצוץ של מימן וחמצן, על ידי משחק של גולף משוגע.

Our goal is to get a ball, the reactant, up a small rise

המטרה שלנו היא לקחת כדור, המגיב, במעלה עליה

and down the other much steeper slope.

ובמורד השיפוע השני התלול בהרבה.

Where the hill goes up, we need to add energy to the ball,

במקום בו הגבעה עולה, אנחנו צריכים להוסיף אנרגיה לכדור,

and where it goes down, the ball releases energy into its surroundings.

וכשהוא יורד בגבעה, הכדור משחרר אנרגיה לסביבה.

The hole represents the product, or result of the reaction.

החור מייצג את התוצר, או תוצאה של התגובה.

When the reaction period ends, the ball is inside the hole,

כשהתגובה מסתיימת, הכדור בתוך החור,

and we have our product: water.

ויש לנו את התוצר שלנו: מים.

This, like when our oven exploded, is an exothermic reaction,

זה, כמו כשהתנור שלנו התפוצץ, זו תגובה אקזוטרמית,

meaning that the chemical's final energy is less than its starting energy,

מה שאומר שהאנרגיה הסופית של הכימיקל היא פחות מהאנרגיה ההתחלתית,

and the difference has been added to the surrounding environment

וההבדל הוסף לסביבה

as light and heat.

כאור וחום.

We can also play out the opposite type of reaction,

אנחנו יכולים גם לבצע את התגובה ההפוכה,

an endothermic reaction,

תגובה אנדוטרמית,

where the final energy is greater than the starting energy.

בה האנרגיה הסופית גדולה מהאנרגיה ההתחלתית.

That's what we were trying to achieve by baking our cake.

זה מה שאנחנו מנסים להשיג על ידי אפיית עוגה.

The added heat from the oven would change the chemical structure

החום המוסף מהתנור ישנה את המבנה הכימי

of the proteins in the eggs and various compounds in the butter.

של החלבונים בביצים וחומרים אחרים בחמאה.

So that's enthalpy.

אז זו אנתלפיה.

As you might suspect,

כמו שאתם משערים,

exothermic reactions are more likely to happen than endothermic ones

יש יותר סיכוי שתגובות אקזוטרמיות יתרחשו מאנדוטרמיות

because they require less energy to occur.

מפני שהן דורשות פחות אנרגיה כדי להתרחש.

But there's another independent factor that can make reactions happen:

אבל יש משתנה נוסף עצמאי שיכול לגרום לתגובות להתרחש:

entropy.

אנטרופיה.

Entropy measures a chemical's randomness.

אנטרופיה מודדת אקראיות כימית.

Here's an enormous pyramid of golf balls.

הינה פירמידה עצומה של כדורי גולף.

Its ordered structure means it has low entropy.

הסידור המובנה שלה אומר שיש לה אנטרופיה נמוכה.

However, when it collapses, we have chaos everywhere,

עם זאת, כשהיא קורסת, יש לנו כאוס בכל מקום,

balls bouncing high and wide.

כדורים מקפצים לכל הכיוונים.

So much so that some even go over the hill.

כל כך שכמה אפילו עוברים את הגבעה.

This shift to instability, or higher entropy,

המעבר לחוסר יציבות, או אנטרופיה גבוהה יותר,

can allow reactions to happen.

יכול לאפשר לתגובות להתרחש.

As with the golf balls, in actual chemicals

כמו עם כדורי הגולף, בכימיקלים אמיתיים

this transition from structure to disorder gets some reactants past the hump

המעבר ממבנה לחוסר סדר גורם לכמה מגיבים לעבור מכשול

and lets them start a reaction.

ונותן להן להתחיל תגובה.

You can see both enthalpy and entropy at play

אתם יכולים לראות שגם אנטלפיה וגם אנטרופיה במשחק

when you go to light a campfire to cook dinner.

כשאתם עומדים להדליק מדורה כדי לבשל ארוחת ערב.

Your match adds enough energy

הגפרור שלכם מוסיף אנרגיה מספיקה

to activate the exothermic reaction of combustion,

כדי להתחיל את התגובה האקזוטרמית של אש,

converting the high-energy combustible material in the wood

ממיר את החומר המאוד דליק בעץ

to lower energy carbon dioxide and water.

לפחמן דו חמצני ומים עם אנרגיה נמוכה יותר.

Entropy also increases and helps the reaction along

אנטרופיה גם מגבירה ועוזרת לתגובה

because the neat, organized log of wood

מפני שבול העץ המאורגן והיפה

is now converted into randomly moving water vapor and carbon dioxide.

מומר עכשיו לאדי מים שנעים רנדומלית ופחמן דו חמצני.

The energy shed by this exothermic reaction

האנרגיה שמושלת על ידי התהליך האקזוטרמי הזה

powers the endothermic reaction of cooking your dinner.

מתדלקת את התגובה האנדוטרמית של בישול ארוחת הערב שלכם.

Bon appétit!

בתאבון!