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