Transcript carbon5
הכימיה של החיים חלק ה' -פחמימות עריכה :נעמי ירון חלבון (פולי פפטיד) מבנה תלת מימדי של נוגדן גליקופרוטאין סֹומָ טֹוסְ טָ ִטין סוג של הורמון חלבוני הפועל כמעכב של הורמונים אחרים כדי להסדיר גדילה והתפתחות איך חודר נגיף לתאים? חלבון של וירוס SARSמתקשר לקולטן חלבוני על תא. בירוק מוצג החלבון המשמש כקולטן על תאים .בורוד וכחול מוצג אנטיגן חלבוני בנגיף (וירוס) .SARS לאחר קישור החלבון הנגיפי לקולטן, מוזרק החומר התורשתי של הוירוס לתוך התא. שינויי אנרגיה בזמן התגובה הכימית תגובה אקסותרמית/אנדותרמית .1תגובה אקסותרמית היא תגובה שבה אנרגיית חום נפלטת לסביבה. .2כתוצאה מהתרחשות תגובה אקסותרמית ,טמפרטורת הסביבה עולה. .3תגובה אנדותרמית היא תגובה שבה אנרגיית חום נקלטת מן הסביבה. .4במהלך תגובה אנדותרמית ,טמפרטורת הסביבה יורדת. Exothermic & Endothermic תגובה אקסותרמית תגובות אקסותרמיות מעלות את הטמפרטורה דוגמאות: – – – תגובות בעירה של חומרי דלק פיצוץ חומרי נפץ תגובות של חומצה עם מתכת מגנזיום מגיב עם חומצה Thermit reaction פעילות אילו מבין התהליכים הרשומים הם תהליכים אקסותרמיים? .1 .2 .3 .4 .5 בעירת פחם. בעירת נר. רתיחת מים בקומקום. גלידה "נמסה" זיקוק מתפוצץ כן כן לא לא כן צריך להשקיע חום כדי לאדות או להתיך חומר בשריפה ,בעירה או פיצוץ משתחרר חום דוגמה לתגובה אקסותרמית: מגנזיום וחומצה הידרוכלורית Mg + HCl 45o C אנרגיית חום נפלטת מגנזיום מתחמם חומצה הידרוכלורית 25o C תגובה אקסותרמית אנרגיה כימית הופכת לאנרגיית חום. תערובת התגובה מתחממת אך חום זה נפלט לסביבה ,והטמפרטורה במבחנה חוזרת להיות טמפרטורת החדר. בסופו של התהליך ,לתוצרים במבחנה יש פחות אנרגיה כימית מאשר למגיבים שהיו במבחנה בתחילת התגובה. 25o C 45 תרשים שינוי אנרגטי בתגובה אקסותרמית למגיבים יש יותר אנרגיה כימית מגיבים לתוצרים יש פחות אנרגיה כימית מאשר למגיבים )/ kJאנרגיה חלק מן האנרגיה נפלט כחום לסביבה תוצרים התקדמות התגובה (זמן) תרשים שינוי אנרגטי בתגובה אקסותרמית ()2 H היא כמות האנרגיה הנפלטת בגלל שלתוצרים יש פחות אנרגיה מלמגיבים. שלילי =H תוצרים התקדמות התגובה (זמן) / kJאנרגיה Hהוא שלילי מגיבים פעילות קראו את המשפטים הבאים וקבעו :נכון ) ,(Trueלא נכון )(False Hשל תגובת מגנזיום וחומצה הוא חיובי מים הם חומר עשיר באנרגיה כימית תגובה אקסותרמית הופכת אנרגיה כימית לאנרגיית חום לתוצרי תגובת פיצוץ יש יותר אנרגיה מאשר למגיבים בתגובה זאת תגובה אנדותרמית תגובות אנדותרמיות גורמות לירידה בטמפרטורה של הסביבה תגובות כימיות אנדותרמיות הן נדירות באופן יחסי. מיעוט תגובות שתוצריהן הם גזים הן תגובות אנדותרמיות ,כלומר מקררות. המסת מלח במים לעיתים קרובות היא תגובה אנדותרמית. תגובה אנדותרמית תגובות אנדותרמיות גורמות לירידת טמפרטורה של הסביבה אנרגיית חום נקלטת מן הסביבה המלח אמוניום ניטראט כשהתמיסה חוזרת קירור לטמפ' החדר מים חזרה אל 25°C קירור ל 5°C 25°Cהתחלה תגובה אנדותרמית המגיבים קולטים אנרגיה. מקור האנרגיה בחומרים המשתתפים והחומר במבחנה מתקרר. חום נקלט מהסביבה וטמפרטורת תוכן המבחנה משתווה לטמפרטורת החדר. המגיבים קלטו אנרגיה. o oCC 25 5 תרשים שינוי אנרגטי בתגובה אנדותרמית Hכמות האנרגיה הנקלטת תוצרים H=+ מגיבים התקדמות התגובה )/ kJאנרגיה Hחיובי מפני שלתוצרים יש יותר אנרגיה כימית מלמגיבים פעילות האם התגובות הכימיות המתוארות להלן הן אקסותרמיות או אנדותרמיות? .1 אור אדום הופיע במבחנה והטמפרטורה עלתה. אקסו .2 התערובת במבחנה בעבעה והטמפרטורה ירדה ב .15°C אנדו .3 התרכובת הידראזין ) (N2H4והתרכובת מי חמצן )(H2O2מגיבות בחזקה ויוצרות פיצוץ לכן משתמשים בהן למטרת שיגור טילים אקסו לחלל. .4 הטמפרטורה של הדשא הנרקב בערמת הקומפוסט הייתה גבוהה אקסו באופן ניכר מטמפרטורת הסביבה. בתגובות כימיות נשברים קשרים ונוצרים קשרים חדשים. שלב ראשון :אספקת אנרגיה נחוצה לצורך שבירת קשרים שלב שני :אנרגיה משתחררת כאשר נוצרים קשרים תגובה מסוימת תהיה אקסותרמית אם יותר אנרגיה משתחררת בהשוואה לאנרגיה הנצרכת בתגובה. תגובה תהיה אנדותרמית ,אם יותר אנרגיה נצרכת בתגובה יחסית לאנרגיה המשתחררת תרשים שינוי אנרגטי רמה אנרגטית אנרגיית שפעול (אנרגיה שיש צורך להשקיע על מנת להתחיל את התגובה) אנרגיה המשתחררת בתגובה התקדמות התגובה שימוש בקטליזטור (זרז) עשוי להוריד את אנרגיית השפעול שינויי אנרגיה בתגובה אקסותרמית בהשוואה לאנדותרמית אנדותרמית :אנרגיה נצרכת אך לא בהכרח נפלטת או משתחררת אקסותרמית :יותר אנרגיה משתחררת בהשוואה לאנרגיה הנצרכת דוגמה לתגובה אקסותרמית: בעירת מתאן 2H2O + CO2 בכדי להבעיר מתאן ,יש לשבור את כל הקשרים הללו קשרים אלה נוצרים במקומם CH4 + 2O2 בעירת מתאן CH4 + 2O2 2H2O + CO2 Methane Oxygen Carbon dioxide Water אנרגיות קשר C-H = 435 Kj O=O = 497 Kj = 4x435 + 2x497 = 2734 KJ/molסך כל האנרגיה לשבירת קשרים H-O = 464 Kj C=O = 803 Kj = 2x803 + 4x464 = 3462 KJ/molסך כל האנרגיה ליצירת קשרים = 2734-3462 = -728 KJ/molסך כל השינוי האנרגטי תרשים שינוי אנרגטי 3462 Kj 2734 Kj -728 Kj יותר אנרגיה נפלטת ) (3462מנצרכת ) (2734ולכן התגובה היא אקסותרמית. סך כל שינוי האנרגיה "נטו" הוא .-728Kj ערכי אנרגיית קשר C-H = 435 KJ/mol O-H = 464 KJ/mol O=O = 497 KJ/mol C=O = 803 KJ/mol C-O = 360 KJ/mol C-C = 346 KJ/mol פעילות H O O H H O O H O H O H ) (kJאנרגיה קשר 464 H-O 146 O-O 498 O=O O O H מי חמצן מתפרקים בתגובה מימין H .1חשבו את האנרגיה הדרושה לשבירת קשרים. .2חשבו את האנרגיה המתקבלת ביצירת קשרים חדשים .3מהו ערך Hעבור התגובה? Bond Energy (kJ) H-O 464 O-O 146 O=O 498 תשובה H O O H H O :שבירת קשרים O H 4(O-H) + 2(O-O) 1856+292 = +2148kJ :יצירת קשרים 4(O-H) + 1(O=O) 1856+498 = -2354kJ H = +2148 – 2354 = -206kJ )(אקסותרמית O O O H H O H H פעילות השלימו בעזרת מחסן המילים: חיובי מאבדים אנדותרמיות נפוצות אקסותרמי נפוצות _____________ .1תגובות אקסותרמיות הן אנדותרמיות ______________. .2תגובות שמתקררות הן אקסותרמי ____________. .3יצירת קשרים היא תהליך .4לתגובות אנדותרמיות יש חיובי ________________. H מאבדים __________ אנרגיה .5בתגובות אקסותרמיות המגיבים כימית. המשך פעילות השלימו בעזרת מחסן המילים: שפעול אנדותרמי גדולה יותר .1האנרגיה הנחוצה להתחלת תגובה כימית נקראת אנרגיית שפעול ____________. .2בתגובות אנדותרמיות האנרגיה הנחוצה לשבור קשרים גדולה יותר _____________ מהאנרגיה המתקבלת ביצירת קשרים חדשים. אנדותרמי ______________. .3שבירת קשרים היא תהליך מי מהתהליכים הבאים הוא תהליך אנדותרמי? .1 .2 .3 .4 שריפת עץ. תגובה בין מתכת אלקלית לחומצה. תגובה בין מגנזיום לחומצה. המסת אמוניום ניטראט במים המסת אמוניום ניטראט במים מי מהבאים מתאר תהליך אקסותרמי? א .המגיבים מאבדים חום לסביבה. תוצרים / kJאנרגיה מגיבים ב .תוכן המבחנה מתקרר. ג .עקום השינוי האנרגטי כמו מימין. התקדמות התגובה ד .לתגובה יהיה Hחיובי