Transcript carbon3
הכימיה של החיים חלק ג' עריכה :נעמי ירון מלח תרכובות הנוצרות על ידי קשרים יוניים בין אטומים נקראות תרכובות יוניות או מלחים. למשל :נתרו כלורי (מלח שולחן) מורכב מגבישים שנוצרו כאשר קטיונים ואניונים רבים נקשרו זה לזה ויצרו מבנה תלת מימדי של כעין "רשת" מלח 2 מגנזיום כלוריד(MgCl2) : מהו המטען החשמלי של יון המגנזיום? אשלגן יודי )(KI הקשר הכימי ;18קשרי מימן קשרי מימן נוצרים בין מולקולות ולא בתוך מולקולה כמו קשר קוולנטי וקשר יוני. כאשר אטום מימן מקוטב חיובית הקשור בקשר קוולנטי לאטום אחר ,נמשך מכוח משיכת מטענים מנוגדים לאטום מקוטב שכן. קשרי מימן בין מולקולות של מים קשרי המימן בין מולקולות מים שכנות (קשרים המבוססים על משיכה חשמלית בין מולקולות טעונות חלקית; מקוטבות), הם האחראיים לתכונות הייחודיות של המים המאפשרות לתהליכים ביולוגיים רבים להתקיים. תזכורת לשפת הכימאים; נוסחה מולקולארית של חומרים נוסחה של חומר כימי כוללת את היסודות מהם הוא מורכב שימו לב: כאשר הסימן הכימי מורכב מאות אחת היא תמיד תהיה אות גדולה. כאשר הסימן הכימי מורכב משתי אותיות הראשונה תהיה גדולה והשנייה קטנה. חמצן O נתרן Na מימן H כלור Cl שפת הכימאים ()2 כאשר בתרכובת מופיע מספר לימינו של אטום הוא יציין כמה אטומים מאותו סוג יש בתוך מולקולת התרכובת. למשלMgCl2 : במולקולה של תרכובת זו יש אטום אחד של היסוד מגנזיום )(Mg ושני אטומים של היסוד כלור ) (Clקשורים זה לזה בקשר כימי. איזה קשר? קשר יוני .זוהי תרכובת של מלח! שפת הכימאים ()3 למשלNO2 : במולקולה של תרכובת זו ישנו אטום אחד של חנקן ) (Nושני אטומי חמצן ) (Oהקשורים בקשר כימי. איזה קשר? קשר קוולנטי. שפת הכימאים ()4 לפעמים מציינים בצד ימין של התרכובת באות לועזית קטנה בסוגריים את מצב הצבירה שלה בטמפרטורת החדר. ) = (gמצב צבירה גזי. )(gas ) = (lמצב צבירה נוזלי )(liquid ) = (sמצב צבירה מוצק )(solid תרגול בדף מתאים שפת הכימאים ()5 כאשר רוצים לציין מספר מולקולות מסוג מסוים (למשל כאשר מתארים תגובה כימית) ,רושמים את מספר המולקולות מצד שמאל של הנוסחה המולקולארית. לדוגמה: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O הספרות באדום מציינות כי 6מולקולות פחמן דו-חמצני מגיבות עם 6מולקולות מים ומתקבלות מולקולה אחת של גלוקוז ו6- מולקולות חמצן. תרגול נוסחה מולקולארית התרכובת הגזית מימן גופרי ,המורכבת ממולקולות רבות ובכל מולקולה שני אטומי מימן ואטום גופרית מחוברים . התרכובת הגזית מים ,המורכבת ממולקולות רבות ובכל מולקולה אטום חמצן אחד ושני אטומי מימן יסוד במצב צבירה מוצק המכיל מולקולות ובכל אחת 4אטומי זרחן מחוברים. תרכובת במצב צבירה גזי המכילה מולקולות .בכל מולקולה 4אטומי מימן ואטום פחמן אחד מחוברים. יסוד במצב צבירה גזי המכיל מולקולות רבות ובכל אחת שני אטומי מימן. התרכובת הנוזלית כהל מתילי המכילה מולקולות .כל מולקולה מורכבת מאטום פחמן אחד ,אטום חמצן אחד ושלושה אטומי מימן* תרכובת במצב צבירה גזי המכילה מולקולות .בכל מולקולה אטום חנקן ושלושה אטומי מימן. )H2S(g )H2O(g )P4(s )CH4(g )H2(g )CH3OH(l )NH3(g * הסבר למורה יש הבדל בין נוסחה אמפירית של חומר לבין נוסחה מולקולארית. הנוסחה האמפירית של כהל מתילי היא: ) CH4O(lהמציינת רק את היחס בין המרכיבים השונים במולקולה (כמה אטומים מכל סוג יש) נוסחה מולקולארית של כהל מתילי היא: CH3OHוהיא מראה לא רק את מספר האטומים אלא באיזו צורה הם קשורים במולקולה .לכן היסוד Hמופיע פעמיים! כהלים מאופיינים על ידי קבוצת O-H (למורה -ויקיפדיה) נוסחה מולקולרית היא הדרך הבסיסית ביותר לציון תרכובות. בנוסחה זו נכתבים הסמלים הכימיים של האטומים המרכיבים אותה ,ולצידם מספר האטומים מכל סוג .מספר האטומים נכתב מימין לסמל הכימי ,בכתב תחתי .כתיבתה של נוסחה מולקולרית דורשת מידע לגבי המבנה המולקולרי של המולקולה .בכתיב מסוג זה יופיעו האטומים על פי מיקומם וקישורם במולקולה. מולקולת מים ;מורכבת משני אטומי מימן ואטום חמצן אחד .המימן נכתב תחילה והחמצן אחריו . דוגמאות: מולקולת אמוניה ;מורכבת משלושה אטומי מימן ואטום חנקן אחד . תרכובת אורגנית לדוגמה; מולקולת נתרן הידרוקסידי ;מורכבת מאטום נתרן ,אטום חמצן ואטום מימן .הכתיבה היא של נוסחה מולקולרית ,ולכן החמצן מופיע לפני המימן . תרגול נוסף בנו (ממודלים כדוריים) או ציירו את צורת המולקולות הבאות: H2O, H2O2, CH4, C2H6, C4H12, C2H4, C2H2, N2H4, HCN, COH2 פתרונות H-O-H )1. (H2O מי חמצן המשמשים בין השאר להבהיר שיער H-O-O-H )2. (H2O2 מתאן ,גז טבעי דליק חסר צבע וריח )3. (CH4 אתאו ,גז טבעי )4. (C2H6 פתרונות ()2 הגז בוטאן )5. (C4H10 הגז אתילן הורמון צמחי הקשור בהבשלת פירות קלימקטוריים )6. (C2H4 הגז אצטילן; גז מתלקח בלתי יציב )7. (C2H2 התרכובת הידרזין )8. (N2H4 פתרונות ()3 הרעל הקטלני ציאניד )9. (HCN התרכובת הרעילה והמסוכנת פורמאלדהיד (פורמלין) )10. (COH2 שאלת אתגר מהי נוסחת המבנה המולקולארית של התרכובת: תשובה: C3H5(OH)3 שאלת אתגר איזו נוסחה מולקולאריות מבין הבאות אינה נכונה? C3H4 CO2 C2H8 COCl2 תגובה כימית תגובה כימית מוגדרת כתהליך של יצירה או פירוק של חומרים. לפי ג'ון דלטון מאבות תורת הכימיה (המאה ה,)19- תגובה כימית היא" :איחוד או היפרדות של אטומים". תגובה כימית בצק עוגה שתפח בעקבות הוספת אבקת אפיה נר בוער מסמרים שהחלידו כיצד ניתן לזהות שהתרחשה תגובה כימית? נוצר חומר חדש או "נעלם" חומר קיים. נפלטה או נקלטה אנרגיה (הטמפרטורה השתנתה). נפלא אור. תפיחת בצק באמצעות אבקת אפיה: תגובה כימית בין בסיס לחומצה אבקת אפיה מכילה סודה לשתיה (חומר א' שהוא בסיס) ומלח של חומצה (חומר ב' כמו קרם טרטר שהוא חומצה). כאשר חומר א' מגיב עם חומר ב' מתקבל בין השאר הגז פחמן דו חמצני (חומר ג'), המשתחרר לתוך עיסת העוגה כבועות וגורם להתפחה. בשפה הכימיתKNaC4H4O6 + H2O + CO2 : NaHco3 + KHC4H4O6 מלח של חומצה טארטרית=חומצה סודיום ביקרבונאט = בסיס מקורות http://faculty.sdmiramar.edu/fgarces/zCourse/All_Year/Ch100_OL/aMy _FileLec/04OL_LecNotes_Ch100/03_AtomsElements/305_ElectronCo nfig/305_ElectronConfig.htm פחמן הוא השלד של כל התרכובות הביולוגיות גופם של כל היצורים החיים ,צמחים ובעלי חיים עשוי מתרכובות המתבססות בעיקר על האטום פחמן. בכל היסודות הכימיים אין אח ורע ליכולתו של הפחמן ליצור תרכובות גדולות ,מורכבות ומגוונות. חלבון ,דנ"א ,שומן ופחמימות הם חומרים המורכבים מאטומי פחמן קשורים זה לזה ולאטומים אחרים כגון :חמצן ),(O מימן) , (Hחנקן ) ,(Nגופרית ) ,(Sפוספאט ) (Pועוד. כימיה אורגנית עוסקת בחקר תרכובות הפחמן מולקולות אורגניות הן מולקולות המכילות את היסוד פחמן. במשפחת התרכובות האורגניות נכללות מולקולות קטנות ופשוטות כמו מתאן ),(CH4 ומולקולות ענקיות הכוללות עשרות אלפי אטומים כמו חלבון. אטומי פחמן יוצרים מגוון תרכובות על ידי קישור לארבעה אטומים אחרים סידור האלקטרונים של אטום הפחמן מאפשר לו ליצור ארבעה קשרי שיתוף אלקטרונים עם אטומים אחרים ועל ידי כך, השלמת קליפת הערכיות של האטום. במולקולות המכילות פחמן ,כל אטום פחמן מהווה נקודת צומת ממנה יכולה להמשיך ולהסתעף המולקולה בארבעה כיוונים ֵמתָ אן CH4 מתאן היא מולקולה אורגנית גזית ,המרכיב העיקרי בגז טבעי. ֵאתָ אן C2H6 אֵ תָ אן היא מולקולה אורגנית גזית ,המרכיב השני בחשיבותו בגז טבעי. ֵא ִת ֵ ילן C2H4 אֵ תִ ילֵן היא מולקולה אורגנית גזית הפועלת כהורמון צמחי ומעורבת בין השאר בהבשלת פירות. השוואה בין ארבע תרכובות פחמניות מתאן אתאן אתילן מולקולות הן תלת ממדיות מולקולות הן תלת ממדיות ותופסות מקום במרחב. פעמים רבות המבנה המרחבי של מולקולה קובע ומאפשר את תפקודה. מולקולות שונות ומגוונות נוצרות כתוצאה משוני בשלד פחמני -2בוטאן -1בוטאן .1שינויים במיקום קשר כפול .3שלד פחמן טבעתי פְּרֹופָאן אתאן .2שינויים באורך השרשרת .4הסתעפויות שונות של השלד