Transcript מצגת של PowerPoint

‫מסלול כימיה ‪ -‬יוזמות‬
‫דבורה ברוט‬
‫עדנה פרידמן ‪ -‬אולפנא תורנית חורב ובי"ס תהילה ירושלים‬
‫מיכאל קויפמן ‪ -‬מקיף עינות הירדן קיבוץ עמיר ואורט מגדים כרמיאל‬
‫ד"ר אירה ריימן ‪ -‬עין כרם אזורי חקלאי‪ ,‬אורט גבעת רם ובי"ס דתי‬
‫‪ -‬תיכון בן גוריון נס ציונה‪ ,‬אולפנת בהר"ן‬
‫לבנות "פלך"‪ ,‬ירושלים‬
‫נאוה תמם‬
‫‪ -‬גימנסיה ריאלית ראשון לציון‬
‫מנחה‪ :‬זיוה בר‪-‬דב‬
‫מבוא‬
‫שנת ‪ 2011‬הוכרזה כשנת הכימיה העולמית על ידי ‪. IUPAC‬‬
‫במסגרת זו פיתחנו ערב חשיפה להורי התלמידים בכיתות י'‬
‫לפני בחירת מגמה‪.‬‬
‫מטרת הפעילות היא לגרום למעורבות גדולה יותר של‬
‫התלמידים בהצגת הכימיה כמקצוע הקשור לחיי היומיום‪.‬‬
‫בניסויים האלה הוצאנו את הכימיה מן המעבדה‪ ,‬והראנו איך‬
‫היא משתלבת בחיינו‪.‬‬
‫מהלך הפעילות‬
‫הפעילות מורכבת מ‪ 7 -‬תחנות שבהן מוצג ניסוי בהנחיית‬
‫קבוצת תלמידים‪.‬‬
‫הכיתה תתחלק ל‪ 8-‬קבוצות‪ 7 ,‬קבוצות ינחו את התחנות‪,‬‬
‫והקבוצה השמינית תשמור על הסדר הכללי‪.‬‬
‫התלמידים יבצעו את הניסוי ויסבירו להורים את הרקע‬
‫המדעי‪.‬‬
‫ההורים יתחלקו ל‪ 7 -‬קבוצות (כמספר התחנות)‪ .‬כל קבוצת‬
‫הורים תעבור מתחנה לתחנה בסיום ההדגמה‪ .‬כל ניסוי ימשך‬
‫כ‪ 10 -‬דקות‪.‬‬
‫כימיה וחשמל‬
‫מר גמיש‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫תגובות שיקוע‬
‫צבעי מים‬
‫הנר‬
‫חומרים בשקית‬
‫‪7‬‬
‫‪3‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫הלבנה זה‬
‫שם המשחק‬
‫‪4‬‬
‫רמזור‬
‫ניסוי ‪" 1‬מר גמיש"‬
‫המקור‪ :‬פולימרים סינטטיים חומרים כבקשתך‪ ,‬נאוה מילנר‪ ,‬מכון ויצמן למדע‬
‫ציוד וחומרים‪:‬‬
‫‪ 15‬סמ"ק דבק פלסטי ‪ -‬פולי‪-‬ויניל אלכוהול‪ , PVA ,‬בכוס פלסטיק חד‪-‬פעמית‬
‫מים מזוקקים‬
‫‪ 2‬משורות של ‪ 10‬מ"ל‬
‫‪ 10‬מ"ל של תמיסת בורקס‪Na2B4O7 , 4% ,‬‬
‫מקל זכוכית‬
‫מהלך הניסוי‪:‬‬
‫לכוס פלסטיק המכיל ‪ 15‬סמ"ק דבק פלסטי ‪ -‬פולי‪-‬ויניל אלכוהול‪, PVA ,‬‬
‫הוסיפו ‪ 3‬מ"ל מים מזוקקים וערבבו בעזרת מקל זכוכית‪.‬‬
‫הוסיפו ‪ 10‬מ"ל תמיסת הבורקס וערבבו היטב‪ .‬המשיכו לערבב עד קבלת‬
‫גוש חומר אחיד‪.‬‬
‫מותר להוציא את הגוש מהכוס ולגעת בו‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 1‬מר גמיש"‬
‫הסבר להורים‪:‬‬
‫הדבק הפלסטי הוא פולימר המורכב משרשרות של פולי‪ -‬ויניל‪ -‬אלכוהול‪.‬‬
‫פולימר הוא חומר המורכב ממולקולות גדולות‪ ,‬המכילות הרבה (=פולי)‬
‫יחידות מבנה (=מר) הקשורות זו לזו‪.‬‬
‫השרשרות אינן קשורות חזק זו לזו ולכן ניתן לשפוך את הדבק מכלי לכלי (הוא נוזל)‪.‬‬
‫הבורקס יכול ליצור קשרים בין השרשרות (כל חלקיק שלו יוצר ‪ 4‬קשרים עם‬
‫השרשרות‪ ,‬ניתן לדמיין כאילו הוא נותן ‪ 4‬ידיים לשרשרות של הפולימר)‪.‬‬
‫קשרים אלה גורמים לכל השרשרות להפוך לגוש אחד‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 2‬כימיה וחשמל"‬
‫המקור‪ :‬ניסוי ‪ ,68‬כימיה בגישה חוקרת‪ ,‬מכון ויצמן למדע‬
‫ציוד וחומרים‪:‬‬
‫מחצית תפוז‪ ,‬מחצית לימון‪ ,‬מחצית עגבנייה‪ ,‬מחצית תפוח אדמה‬
‫תמיסת ‪CuSO4(aq) 1 M‬‬
‫פסי נחושת ‪ Cu(s) 71‬ס"מ‬
‫אלקטרודת גרפית‬
‫מד מוליכות‬
‫פסים של נייר סינון ‪ 210‬ס"מ‬
‫כ ‪ 20 -‬מ"ל תמיסת ‪ NH4NO3(aq) M 0.5‬להרטבת הפסים של נייר סינון‬
‫פינצטה‬
‫חוטים מוליכים‬
‫תנינים לחוטים‬
‫מולטי טסטר או מד מתח‬
‫מהלך הניסוי‬
‫‪ .1‬בודקים מוליכות של הפירות והירקות‪ ,‬המיצים והתמיסות‪.‬‬
‫‪ .2‬בונים תאים אלקטרוכימיים ‪ -‬סוללות (על פי התמונות)‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 2‬כימיה וחשמל"‬
‫הסבר להורים‪:‬‬
‫מוליכות חשמלית היא תנועה מכוונת של חלקיקים טעונים‪.‬‬
‫בניסוי זה אנו בונים מעגל חשמלי‪ ,‬אשר חלק ממנו הוא תפוז או לימון או עגבנייה‪,‬‬
‫או תפוח אדמה‪.‬‬
‫הנורה הדולקת במד מוליכות מלמדת על מעגל חשמלי סגור‪ ,‬מוכיחה כי גם בתפוז‪,‬‬
‫בלימון‪ ,‬בעגבנייה ובתפוח אדמה יש חלקיקים טעונים המשתתפים בהולכה‬
‫החשמלית‪ .‬אפשר גם למדוד את כצמת הזרם‪.‬‬
‫לאחר מכן אנו בונים תאים אלקטרוכימיים‪.‬‬
‫בכל מעגל חשמלי שבנינו‪ ,‬חיברנו בין חומרים המושכים את האלקטרונים במידה‬
‫שונה‪ .‬החומר המושך אותם חזק יותר‪ ,‬גורם לתנועה שלהם‪ ,‬ולכן להולכה חשמלית‪,‬‬
‫מאחר והאלקטרונים העוברים מחומר אחד לשני הם בעצם חלקיקים טעונים הזזים‬
‫לכיוון מסוים‪ .‬הולכה חשמלית בתמיסות מתאפשרת הודות ליונים ניידים‪.‬‬
‫ולסקרנים‪....‬האם שמתם לב כי המעגל החשמלי פועל "ללא סוללה"? כיצד ניתן‬
‫להסביר זאת?‬
‫ניסוי ‪" 3‬חומרים בשקית"‬
‫המקור‪ :‬ניסוי ‪ ,4‬כימיה בגישה חוקרת‪ ,‬מכון ויצמן למדע‬
‫ציוד וחומרים‪:‬‬
‫‪ 3‬כלי זכוכית בנפח של ‪ 10‬מ"ל (עם פקק תואם לגרסה החלופית)‬
‫‪ 3‬שקיות פוליאתילן עם גומיות לסגירה‬
‫מד‪-‬טמפרטורה (עדיף דיגיטלי)‬
‫מקל זכוכית‬
‫משטפת מים מזוקקים‬
‫‪ 2‬משורות בנפח ‪ 10‬מ"ל‬
‫נוזל סגול ‪ -‬מי כרוב‬
‫נוזל חסר צבע ‪ -‬מים מזוקקים‬
‫‪ 3‬כלים המכילים מוצק ‪ A - 7‬גרם חומצת לימון‬
‫‪ 3‬כלים המכילים מוצק ‪ B - 10‬גרם סודה לשתיה‬
‫ניסוי ‪" 3‬חומרים בשקית"‬
‫המקור‪ :‬ניסוי ‪ ,4‬כימיה בגישה חוקרת‪ ,‬מכון ויצמן למדע‬
‫מהלך הניסוי‪:‬‬
‫‪ .1‬הכניסו לשקית את שני המוצקים ‪ A‬ו‪.B-‬‬
‫‪ .2‬ערבבו אותם במקל זכוכית או על ידי ניעור השקית‪.‬‬
‫‪ .3‬הכניסו לכלי הזכוכית ‪ 10‬מ"ל מהנוזל סגול‪.‬‬
‫‪ .4‬הניחו בזהירות את הכלי בתוך השקית בלי שהנוזל והמוצקים יגעו זה בזה‬
‫(אפשרות חלופית‪ :‬להכניס את הכלי לשקית כשהוא פקוק)‪.‬‬
‫‪ .5‬קשרו היטב את השקית בחלקה העליון על ידי גומייה‪.‬‬
‫‪ .6‬הפכו בזהירות את הכלי כך שהנוזל ירטיב את המוצקים‬
‫(אם בחרתם באפשרות של הכלי הפקוק ‪ -‬פתחו את‬
‫הפקק בזהירות דרך השקית)‪.‬‬
‫‪ .7‬מדי פעם הטו את השקית לשיפור המגע‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 3‬חומרים בשקית"‬
‫הסבר להורים‪:‬‬
‫בתגובה כימית מגיבים הופכים לתוצרים‪ .‬למגיבים ולתוצרים תכונות שונות‬
‫(חומרים שונים)‪.‬‬
‫בניסוי שלפנינו נערבב חומצת לימון (חומצי) עם אבקת סודה לשתייה (בסיסי)‪.‬‬
‫על מנת שהתגובה תתחיל להתרחש‪ ,‬מוסיפים את מי הכרוב הסגול‪ ,‬אשר ממסים‬
‫את המוצקים ומזרזים את התגובה ביניהם‪.‬‬
‫מבחינה מקרוסקופית‪ ,‬ניתן לצפות בהתנפחות השקית הסגורה‪.‬‬
‫ההסבר המיקרוסקופי להתנפחות הוא שנוצר גז במהלך התגובה‪ .‬חלקיקי הגז‬
‫דוחפים את דפנות השקית וגורמים להתנפחותה‪.‬‬
‫מי כרוב סגול הם אינדיקטור לחומצה בסיס‪ .‬צבע אדום מלמד על סביבה חומצית‪.‬‬
‫צבע סגול מלמד על סביבה ניטרלית‪ .‬צבעים כחול‪ ,‬ירוק וצהוב מלמדים על‬
‫סביבה בסיסית (תלוי במידת הבסיסיות)‪.‬‬
‫שינוי הצבע של מי הכרוב ילמד אותנו על הסביבה המתקבלת (חומצית‪ ,‬בסיסית‬
‫או ניטרלית)‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 4‬רמזור"‬
‫ציוד וחומרים‪:‬‬
‫כרוב אדום‬
‫סודה לשתייה )‪NaHCO3(s‬‬
‫סכין‬
‫סודה לכביסה )‪Na2CO3(s‬‬
‫‪ 200‬מ"ל אתאנול‬
‫חומצת לימון‬
‫מבחנות‬
‫מיץ לימון‬
‫כ‪ 10 -‬גרם‬
‫אקונומיקה‬
‫מים מזוקקים‬
‫חומץ ביתי‬
‫פיפטות מפלסטיק‬
‫אבקת כביסה‬
‫ניסוי ‪" 4‬רמזור"‬
‫מהלך הניסוי‪:‬‬
‫‪ .1‬קוצצים כרוב אדום ומכינים תמיסת כרוב אדום בכוהל‪.‬‬
‫‪ .2‬מכינים תמיסות מימיות של סודה לשתייה‪ ,‬סודה לכביסה‪ ,‬חומצת לימון‪,‬‬
‫אבקת כביסה‪.‬‬
‫‪ .3‬לכל אחת מהתמיסות של חומרים שונים מוסיפים תמיסת כרוב אדום‬
‫בכוהל ‪ -‬אינדיקטור ורושמים את צבע התמיסה המתקבלת‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 4‬רמזור"‬
‫תוצאות‪:‬‬
‫התמיסה הנבדקת‬
‫צבע התמיסה המתקבלת לאחר‬
‫הוספת תמיסת כרוב אדום בכוהל‬
‫תמיסת כרוב אדום בכוהל‬
‫סגול‬
‫תמיסה של חומצת לימון‬
‫ורוד‪-‬אדום‬
‫מיץ לימון‬
‫ורוד‪-‬אדום‬
‫חומץ ביתי‬
‫אדום‬
‫תמיסת סודה לכביסה‬
‫ירוק‬
‫תמיסת סודה לשתייה‬
‫כחול‬
‫אקונומיקה‬
‫צהוב‬
‫תמיסה של אבקת כביסה‬
‫ירקרק‬
‫ניסוי ‪" 4‬רמזור"‬
‫הסבר להורים‪:‬‬
‫תמיסת כרוב סגול בכוהל היא אינדיקטור לחומצה בסיס‪.‬‬
‫צבע אדום מלמד על סביבה חומצית‪ .‬צבע סגול מלמד על‬
‫סביבה ניטרלית‪ .‬צבעים כחול‪ ,‬ירוק וצהוב מלמדים על סביבה‬
‫בסיסית (תלוי במידת הבסיסיות)‪.‬‬
‫שינוי הצבע של תמיסת הכרוב האדום בכוהל מלמד אותנו על‬
‫הסביבה המתקבלת (חומצית‪ ,‬בסיסית או ניטרלית)‪.‬‬
‫בניסוי זה אנו נבדוק מספר חומרים מהבית ‪ -‬נבדוק אם הם‬
‫נותנים סביבה חומצית‪ ,‬בסיסית או ניטרלית‪ ,‬באמצעות‬
‫תמיסת כרוב אדום בכוהל‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 5‬הלבנה זה שם המשחק"‬
‫המקור‪ :‬ניסוי מספר לימוד "כימיה‪ ...‬זה בתוכנו"‬
‫בניסוי זה נתנסה בתגובות חמצון‪-‬חיזור המשלבות חומרים ביתיים‪.‬‬
‫ציוד וחומרים‬
‫בקבוק טפי המכיל תמיסת יוד‬
‫בקבוק טפי המכיל אקונומיקה‬
‫טבליות של ויטמין ‪C‬‬
‫צלחת פטרי‬
‫פיסות בד כותנה לבנה‬
‫ניסוי ‪" 5‬הלבנה זה שם המשחק"‬
‫מהלך הניסוי‪:‬‬
‫‪ .1‬טפטפו ‪ 3-2‬טיפות תמיסת יוד על פיסת בד כותנה‪ ,‬בשלושה אזורים‪,‬‬
‫לפי התרשים‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪ .2‬הרטיבו טבלית של ויטמין ‪ C‬במים‪.‬‬
‫‪ .3‬שפשפו את אזורים ‪ 1‬ו‪ 2 -‬בעזרת הטבלית הרטובה‬
‫‪ .4‬טפטפו על הבד באזור ‪ 1‬שתי טיפות אקונומיקה‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 5‬הלבנה זה שם המשחק"‬
‫הסבר להורים‪:‬‬
‫לתמיסת יוד יש צבע חום‪ .‬מולקולות היוד הניטרלי צובעות את הבד‬
‫בצבע זה‪.‬‬
‫ויטמין ‪ C‬מגיב עם היוד בתגובת חמצון‪-‬חיזור‪ ,‬והיוד הופך ליוני יוד‪,‬‬
‫שתמיסתם חסרת צבע‪ .‬מסיבה זו הצבע על הבד "נעלם"‪.‬‬
‫אקונומיקה מגיבה עם יוני היוד והופכת אותם חזרה למולקולות יוד‬
‫נטרלי‪ ,‬שתמיסתו כאמור בעלת צבע חום‪ .‬לכן מבחינה מקרוסקופית‬
‫הכתם "חוזר" (שוב רואים את הכתם החום)‪.‬‬
‫ניסוי זה מלמד אותנו כי מסיר כתמים לא בהכרח מסיר את החומר‬
‫הגורם לכתם באופן פיזי‪ .‬לעיתים הוא מגיב איתו וגורם לו להפוך‬
‫לחומר אחר חסר צבע‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 6‬הנר"‬
‫ציוד וחומרים‪:‬‬
‫נר בינוני‬
‫בקבוק ארלנמאייר ‪ 250‬מ"ל‬
‫צלחת פטרי גדולה מזכוכית‬
‫תמיסת פנולפתלאין‬
‫פלסטילינה‬
‫אקונומיקה‬
‫גפרורים‬
‫כוס כימית ‪ 500‬מ"ל‬
‫מהלך הניסוי‪:‬‬
‫מדביקים נר לצלחת פטרי בעזרת פלסטלינה‪ .‬לתוך כוס כימית מכניסים כ‪ 40 -‬מ"ל‬
‫מי ברז וכ‪ 5 -‬מ"ל אקונומיקה‪ .‬מעבירים את התמיסה לצלחת הפטרי עם הנר‪.‬‬
‫התמיסה צריכה למלא כמעט לגמרי את צלחת הפטרי‪ .‬שוטפים את הדפנות של‬
‫בקבוק ארלנמאייר עם פנולפתלאין (אם יש מספיק זמן עדיף לחכות עד שיתייבש)‪.‬‬
‫מדליקים את הנר‪ ,‬ואז הופכים את הארלנמאייר על הנר‪.‬‬
‫הנר כבה‪ ,‬והתמיסה עולה לתוך הארלנמאייר (עולה כשליש מהגובה) ומקבלת צבע‬
‫ורוד‪-‬סגול‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 6‬הנר"‬
‫הסבר להורים‪:‬‬
‫תגובת שריפה (בעירה) היא תגובה של חומר עם חמצן‪ .‬כאשר מכסים‬
‫את הנר הבוער עם הארלנמאייר‪ ,‬מגבילים את כמות החמצן שאיתה‬
‫יכול הנר להגיב‪ ,‬ולכן הוא כבה‪.‬‬
‫החמצן שהיה באוויר בתוך הארלנמאייר לפני השריפה‪ ,‬פינה את מקומו‬
‫והתמיסה תפסה את מקומו‪ ,‬בגלל תת‪-‬הלחץ שנוצר‪ .‬הצבע הורוד‪-‬‬
‫סגול שנוצר נובע מאינדיקטור של חומצה‪-‬בסיס שהיה על דופן‬
‫הארלנמאייר ונותן צבע ורוד בסביבה בסיסית (חסר צבע בסביבה‬
‫חומצית ובסביבה ניטרלית)‪ .‬מכאן ניתן ללמוד כי אקונומיקה היא חומר‬
‫הנותן סביבה בסיסית‪.‬‬
‫ניסוי ‪" 7‬תגובות שיקוע ‪ -‬צבעי מים"‬
‫ציוד וחומרים‪:‬‬
‫בקבוקי טפי עם תמיסות מימיות בריכוז ‪:1 M‬‬
‫‪Na2CO3‬‬
‫‪KI‬‬
‫‪AgNO3‬‬
‫‪Na2SO4‬‬
‫‪KSCN‬‬
‫‪CuCl2‬‬
‫‪BaCl2‬‬
‫‪K3PO4‬‬
‫‪FeCl3‬‬
‫‪ 9‬צלחות פטרי קטנות‬
‫מכחולים‬
‫בריסטולים צבעוניים (רצוי הצבעים כהים)‬
‫ניסוי ‪" 7‬תגובות שיקוע ‪ -‬צבעי מים"‬
‫מהלך הניסוי‪:‬‬
‫בכל צלחת פטרי מערבבים שתי תמיסות‪ ,‬כ‪ 10 -‬טיפות מכל תמיסה‪.‬‬
‫משתמשים במשקעים המתקבלים כבצבעים‪ :‬טובלים מכחול במשקע ומציירים על‬
‫הבריסטולים‪.‬‬
‫צלחת‬
‫פטרי‬
‫מס'‬
‫תמיסה‬
‫ראשונה‬
‫תמיסה‬
‫שנייה‬
‫נוסחת התוצר‬
‫צבע התוצר‬
‫‪1‬‬
‫‪KI‬‬
‫‪AgNO3‬‬
‫משקע )‪AgI(s‬‬
‫צהבהב‬
‫‪2‬‬
‫‪KSCN‬‬
‫‪AgNO3‬‬
‫משקע )‪AgSCN(s‬‬
‫לבן‬
‫‪3‬‬
‫‪K3PO4‬‬
‫‪AgNO3‬‬
‫משקע )‪Ag3PO4(s‬‬
‫צהוב‬
‫‪4‬‬
‫‪Na2CO3‬‬
‫‪AgNO3‬‬
‫משקע )‪Ag2CO3(s‬‬
‫ירקרק‬
‫‪5‬‬
‫‪Na2CO3‬‬
‫‪CuCl2‬‬
‫משקע )‪CuCO3(s‬‬
‫תכלת‬
‫‪6‬‬
‫‪FeCl3‬‬
‫‪K3PO4‬‬
‫משקע )‪FePO4(s‬‬
‫חום‪-‬צהוב‬
‫‪7‬‬
‫‪K3PO4‬‬
‫‪CuCl2‬‬
‫משקע )‪Cu3(PO4)2(s‬‬
‫טורקיז‬
‫‪8‬‬
‫‪KSCN‬‬
‫‪CuCl2‬‬
‫משקע )‪CuSCN(s‬‬
‫ירוק‪-‬שחור‬
‫‪9‬‬
‫‪FeCl3‬‬
‫‪KSCN‬‬
‫תמיסה המכילה יוני‬
‫)‪Fe(SCN)2+(aq‬‬
‫אדום‬
‫ניסוי ‪" 7‬תגובות שיקוע ‪ -‬צבעי מים"‬
‫הסבר להורים‪:‬‬
‫תמיסה מימית היא דוגמא לתערובת‪ .‬במקרה זה‪ ,‬התערובת היא בין‬
‫מים לחומרים יוניים‪.‬‬
‫בתמיסה כל יון (=חלקיק טעון) מוקף במולקולות מים ולכן נקרא ממוים‪.‬‬
‫מים מינרליים הם דוגמא לתמיסה המכילה יונים ממוימים‪.‬‬
‫חומרים יוניים שונים הם בעלי מסיסות שונה במים‪ .‬חלקם קלי תמס‬
‫(מסיסות גבוהה במים) וחלקם קשי תמס (בעלי מסיסות נמוכה‪/‬זניחה במים)‪.‬‬
‫בתגובות שיקוע אנו מערבבים תמיסות של חומרים יוניים קלי תמס‬
‫ומתקבלים חומרים יוניים קשי תמס‪ ,‬אותם אנו רואים כמוצק המתקבל‪.‬‬