Transcript חומרים טהורים - WordPress.com
Slide 1
דובר ענת
Slide 2
במה עוסקת הכימיה?
היסטוריה של המדע
כיצד עובד מדען?
מבנה החומר
המחקר המדעי
מושגים בסיסיים
ניסויים
הקשר לחיי יום יום
שפת הכימיה
Slide 3
השערה מדעית ,היפותזה :השערה להסברת תופעה בלתי
ידועה .יש לאשר את ההשערה כדי שתהפוך לתיאוריה מדעית
מוסכמת.
תיאוריה :תורה ,מערכת הנחות והשערות המשמשות להסברת
עובדות או תופעות.
מודל -דימוי מחשבתי שהמדען יוצר במוחו על מנת שיוכל
להסביר בעזרתו תופעות ,עובדות וחוקים .מודלים יכולים להיות
תיאורתים או חומריים.
Slide 4
כיצד עובד מדען?
•
•
•
•
•
•
•
•
עורך תצפיות
מגיע להכללות ומסקנות
שואל שאלות
מעלה השערות
בונה תיאוריות
עורך מחקרים ומבצע ניסויים לבדיקת ההשערות
והתיאוריות.
מאושש או מפריך השערות ותיאוריות.
מנסח חוקים המבוססים על תיאוריות מאוששות.
Slide 5
במה עוסקת הכימיה?
•
•
•
•
מחקר תיאורטי על מבנה החומר.
גילוי וחקירה של חומרים קיימים.
סינתזה של חומרים חדשים וחקירת
תכונותיהם.
יישומים טכנולוגים ותעשייתיים.
הכימיה נוגעת בכל תחומי החי והדומם והיא משולבת בכל תחומי
המדע והטכנולוגיה .
Slide 6
נושא :1
חומרים טהורים
וחומרים לא טהורים
Slide 7
למדנו ש...
• המודל החלקיקי של החומר" -תאוריית דמוקריטוס"
החומר בנוי מחלקיקים המכונים אטומים.
בין חלקיקי החומר יש רווחים שביניהם יש ריק
החלקיקים נמצאים בתנועה מתמדת כל הזמן ולכל
הכיוונים.
Slide 8
התבונן...
Slide 9
מייצג מולקולות NaClמלח הבישול
מייצג מולקולות H₂O
התבונן...
מי מבין החומרים הינו חומר טהור?
H₂O
H₂Oמים
NaClמלח הבישול
מים ומלח.
תמיסת מיי מלח
Slide 10
מולקולה= שני אטומים או יותר הקשורים זה לזה בקשר כימי.
מולקולה של יסוד תכיל 2או יותר אטומי של אותו היסוד
מולקולה של תרכובת מכילה שני סוגי אטומים או יותר
הקשורים בקשר כימי והמרכיבים את התרכובת.
• - H₂O-מולקולה אחת של מים מכילה אטום חמצן ושני
אטומי מימן.
NaClנתרן כלורי (מלח הבישול)
Slide 11
Slide 12
נסה בעצמך-
אטום ,יסוד ,מולקולה של ,...תערובת ,תרכובת.
מולקולה של יסוד
תערובת
תרכובת
מולקולה של תרכובת
אטום ,יסוד
Slide 13
•החלקיקים הקטנים המרכיבים את המולקולה מכונים:
אטומים.
•מולקולה אחת היא קבוצה של מספר מוגדר של אטומים
(שניים לפחות) הקשורים בינהם בקשר כימי.
•קשר כימי הינו הכוח המחזיק את האטומים יחד או
בקרבה זה לזה
•חומר טהור שכל האטומים שלו זהים מכונה :יסוד.
•חומר טהור שמורכב מאטומים מסוגים שונים מכונה:
תרכובת.
בתרכובת האטומים קשורים זה לזה בקשר כימי ביחס
כמותי מדויק וקבוע.
Slide 14
כמו שלבנים הן "אבני הבניין" של קירות בתים ואבני לגו הן "אבני
בניין" של משחק הלגו ,כך האטומים הם אבני בניין של חומרים.
אטומים הם "אבני הבניין" של חומרים.
Slide 15
קיימים כ 100-יסודות שונים ,לכן גם כ100 -
סוגי אטומים.
חומר הבנוי מאטומים מסוג אחד נקרא יסוד.
לכל יסוד סוג אטום האופייני לו.
מאטומים אלה בנויים כל החומרים בטבע.
Slide 16
חלקיקים
אטומים בודדים
יסוד
מולקולות
מולקולה של יסוד
סוג אחד של
אטומים
מולקולה של
תרכובת
סוגים שונים של
אטומים
Slide 17
יסוד ,תרכובת או תערובת?
תמיד קיימת מידה של בלבול כאשר אנחנו רוצים להבדיל
בין חומרים טהורים (יסודות ותרכובות) לחומרים לא
טהורים(תערובות).
נדמה לי שהבלבול נובע מהעובדה שקיימים מיליוני
חומרים טהורים שנוסחתם הכימית מכילה יותר מיסוד
אחד.
על פניו זה נראה החומר מים כ"תערובת" של מימן וחמצן,
אך זו טעות מים זה תרכובת.
Slide 18
חומר טהור ( יסודות ותרכובות)
חומר בעל הרכב אחיד וקבוע ובעל תכונות אחידות וקבועות .
תערובת
שני חומרים או יותר המעורבבים יחד ביחס כמויות הניתן לשינוי.
Slide 19
חומר טהור
חומר בעל הרכב אחיד וקבוע ובעל תכונות אחידות וקבועות .
מה המשמעות של תכונות אחידות וקבועות?
לחומר טהור תכונות אחידות קבועות כגון:
צבע
טמפ' התכה
טמפ' רתיחה
הולכה חשמלית ותרמית
Slide 20
חומר טהור
יסודות
תרכובות
יסוד כימי ,הוא חומר
תרכובת היא חומר הבנוי
המורכב
משני אטומים שונים או
מאטומים מסוג אחד בלבד,
יותר ,הקשורים ביניהם
לא ניתן להרכיבו מחומרים
בקשר כימי וביחס קבוע
אחרים ,לא ניתן לפרקו או
של כמויותיהם.
לשנותו לחומר אחר
ניתן לפירוקו לתרכובות
בתהליכים כימיים רגילים.
פשוטות יותר או ליסודות
הבונים אותה.
Slide 21
חומר טהור :יסודות
הרכב אחיד ובעל תכונות אחידות וקבועות
H2
O2
S8
מימן
חמצן
גופרית
מימן מופיע בטבע כגז
והחלקיקים שלו
מכילים
2אטומי מימן
הקשורים ביניהם
בקשר חזק.
חמצן מופיע בטבע כגז
חסר צבע וריח
והחלקיקים שלו
מורכבים
מ 2 -אטומי חמצן
הקשורים ביניהם
גופרית מופיעה בטבע
כמוצק צהוב
והחלקיקים שלו
מורכבים מ-
8אטומי גופרית
הקשורים ביניהם
בקשר חזק.
בקשר חזק.
Slide 22
חומר טהור :יסודות
חמצן
O2
גופרית
S8
מימן
H2
Slide 23
חומר טהור
תרכובות
CO2
HCℓ
H2 O
Slide 24
חומר טהור :תרכובות
בעלי תכונות אחידות וקבועות
H2O
CO2
C12H22O11
מים
פחמן דו-חמצני
סוכר
מופיעים בטבע
מופיע בטבע כגז.
כנוזל חסר צבע.
מסיסותו במים
אינם מוליכים
חשמל.
קטנה מאוד.
מכבה שרפות .
מופיע בטבע
כגביש לבן.
מסיס במים.
טעם מתוק .
Slide 25
חומר טהור :תרכובות
הרכב אחיד
H 2O
CO2
C12H22O11
מים
פחמן דו-חמצני
סוכר
2אטומי מימן,
1אטום פחמן ,
12אטומי פחמן,
ו 1-אטום חמצן
ו 2-אטומי חמצן
קשורים בקשר
חזק.
22אטומי מימן,
קשורים בקשר
חזק.
ו 11-אטומי חמצן
קשורים בקשר
חזק.
Slide 26
תערובת
מאפייני תערובות:
מכילות כמה חומרים טהורים.
יכולות להיות אחידות או לא אחידות.
מכילות סוגים שונים של חלקיקים.
יכולות להכיל כמויות יחסיות שונות של חומרים
טהורים.
תכונות של חומרים טהורים בתערובת – נשמרות.
פעילות ממוחשבת:
מעבדה וירטואלית
http://science.cet.ac.il/science/matter/activity2.asp
Slide 27
תערובות
פחמן דו-חמצני ומים
פחמן דו-חמצני ומימן
חמצן ומימן
H2O + CO2
H2 + CO2
H2 + O2
Slide 28
היחס בין החומרים יכול להשתנות מתערובת לתערובת
כולם תערובות של חמצן ומימן
Slide 29
תרכובת
מים
H2O
≠ תערובת של יסודות
תערובת של
חמצן ומימן
H2 + O2
Slide 30
תערובת
שני חומרים טהורים או יותר
המהווים מערכת שאין בה קשרים
כימיים בין החומרים והיחס ביניהם
ניתן לשינוי.
שני יסודות
Slide 31
תערובת
שני תרכובות
יסוד ותרכובות
Slide 32
תערובת
הומוגנית
הטרוגנית
הומו= אחיד ,מצב שבו
הטרו = שונה ,מצב שבו
מספר חומרים טהורים
מספר חומרים טהורים
מתערבבים יחדיו ללא
מתערבבים יחדיו וניתן
אפשרות להבחין
להבחין בין המרכיבים
ביניהם.
השונים הבונים אותה.
Slide 33
התערובות שמסביבנו-
מעבדה-תצפית מבחינים בין תערובות עמ' 13משעולי הטכנולוגיה
Slide 34
תערובת
הומוגנית
(אחידה)
תמיסת נחושת
גופרתית
CuSO4
מי -סוכר
מי -מלח
לעיתים קורה שתערובת נראית הומוגנית אבל אם נניח לה לעמוד זמן מה ייפרדו
ממנה חלק מהמרכיבים שלה ונגלה שהיא אינה הומוגנית
Slide 35
תערובת
הטרוגנית(לא אחידה)
מים +בוץ
אבקת ברזל
+גופרית
מים +חול
Slide 36
תמיסה היא תערובת אחידה
תמיסה היא תערובת אחידה שהמרכיב העיקרי שלה הינו נוזל
בכל תמיסה יש ממס -הנוזל שהוא החומר העיקרי ובו
מומסים שאר מרכיבי התמיסה .החומרים המומסים יכולים
להיות בכל אחד משלושת מצבי הצבירה גז ,נוזל ומוצק.
התהליך של יצירת תמיסה מכונה :המסה.
דוגמאות:
• משקה קל מוגז
• ממתיק מלאכותי
• חומרי צבע טעם וריח
חשוב על דוגמאות נוספות.....
Slide 37
ממה נובעת ההמסה?
ההמסה נובעת מכך שחלקיקי המומס נמשכים אל חלקיקי הנוזל הממס,
מתקרבים אליהם מאד ונצמדים אליהם .למעשה ,הם ממלאים את הרווחים
שבין חלקיקי הנוזל הממס .בגלל משיכה כזו ,חלקיקים של סוכר/מלח
מתפזרים באופן אחיד בין חלקיקי המים המקיפים אותם.
במקרים של תמיסות שאינן אחידות (הטרוגניות) כדוגמת מים ושמן,
החלקיקים של שני סוגי החומרים דוחים אלה את אלה .במקום להתפזר
במים ,חלקיקי השמן מתקבצים לקבוצות גדולות ובהדרגה כל כמות השמן
מתלכדת וצפה על פני המים.
נסה לחשוב על תמיסה אחידה של שני חומרים שאחד
מהם הוא שמן.
שמן מתמוסס בנפט במקרה זה כל חלקיקי השמן מתפזרים בנפט באופן
אחיד.
Slide 38
מהם הגורמים המשפיעים על מהירות ההמסה?
ניסוי :השפעת הטמפ' על המסת סוכר במים
הכוס
(עמ' )18
טמפ' המים במעלות
צלזיוס
א
ב
ג
ד
14
30
42
88
הזמן שעבר עד המסת
הסוכר (בשניות)
85
38
26
9
5גרם
200סמ"ק
Slide 39
נסה בעצמך-
•
•
•
•
•
•
מה תהיה שאלת המחקר הנבדקת?
מה הייתה ההשערה ?
שרטטו גרף המראה את תוצאות הניסוי .באיזה גרף תבחרו
להציג את התוצאות? מדוע?
תנו הסבר מילולי לתוצאות הניסוי בעזרת המודל החלקיקי
של החומר
מדוע חשוב שכמות הסוכר בכל הכוסות תהיה זהה ושכל
הכוסות יכילו כמות מים זהה?
מהי המסקנה שניתן להסיק מהניסוי לגבי הקשר בין הטמפ'
שח המים לבין המסת הסוכר?
Slide 40
ניסוי :מה עוד משפיע על מהירות ההתמוססות?
כוס אחת השאירו בצד ואל תיגעו בה.
בכוס השנייה ,ערבבו היטב את המים עם
הקפה במקל הערבוב .עקבו אחר השעון
וכתבו כמה זמן נדרש לקפה להתמוסס.
200סמ"ק
חשוב-
• מה הגורם הנמדד בניסוי זה?
• מהי המסקנה שניתן להסיק מהתצפית
¼ כפית
Slide 41
תמיסה מהולה לעומת תמיסה מרוכזת
5כפיות
כפית אחת
200סמ"ק מים
תמיסה מרוכזת
תמיסה מהולה
Slide 42
• תמיסה מהולה הינה בעלת מעט חומר מומס ואילו
תמיסה מרוכזת הינה בעלת הרבה חומר מומס.
מספר תמיסה
1
כמות המלח בגרמים
5
נפח המים בסמ"ק
100
2
3
4
5
10
15
20
5
100
100
200
50
6
10
50
• איזו תמיסה המהולה ביותר?
• איזו תמיסה היא המרוכזת ביותר?
• פי כמה מרוכזת תמיסה 2מתמיסה ?1
Slide 43
האם יש גבול לכמות המסת המומס
שהממס יכול להכיל?
• מסיסות של חומר בממס נתון היא כמות החומר המרבית
שאפשר להמיס בממס בטמפ' נתונה ,מבלי שהחומר המומס
ישקע בתמיסה .אם נוסיף מומס מעבר לגבול זה ,כל התוספת
לא תתמוסס ,אלא תשקע בתמיסה.
• כמות החומר שהתמוססה בממס עד להתחלת השקיעה ,מייצגת את
המסיסות של החומר באותו ממס בטמפ' מסוימת.
Slide 44
תמיסה רוויה
תמיסה שכל תוספת זעירה של מומס אליה ,תגרום לשקיעה של המומס
בתמיסה.תמיסה רוויה מתקבלת כאשר כל הרווחים בין חלקיקי הממס
מלאים בחלקיקים של המומס.
Slide 45
הפרדת תערובת
כדי להפריד בין החומרים השונים הנמצאים בתערובת
יש למצוא תכונות האופייניות לכל חומר בתערובת.
תכונה המאפשרת להפריד בין חומרים הנמצאים
בתערובת נקראת תכונה מפרידה.
דוגמאות לתכונות מפרידות :
מצב
צבירה
,
מסיסות,
הולכה
חשמלית,
גודל
החלקיקים ,כוחות משיכה ,טמפרטורת רתיחה ,היתוך,
משיכת למגנט ,נדיפות....
Slide 46
הפרדת תערובת
ניסוי :1הפרדת תערובת הבנויה מחול ,מלח
בישול ,אבקת ברזל
בדיקת תכונות מפרידות:
תכונה
החומר
חול
מלח בישול
ברזל
מצב צבירה
צבע
מסיסות
משיכה
במים
למגנט
Slide 47
הפרדת תערובת
חול ,מלח בישול ,אבקת
ברזל
מגנט
תרשים להפרדת
תערובת:
חול ,מלח
בישול
הוספת מים
ברזל
תמיסת מי -מלח וחול
שוקע
סינון
חול
מי –
מלח
חימו
ם
מים מתאדים
מלח
Slide 48
הפרדת תערובת
.1סינון
שיטה זו מתאימה להפרדת תערובות לא אחידות של
מוצק ונוזל או של מוצקים שונים .התכונה המפרידה
שמשתמשים בה לצורך סינון היא
גודל החלקיקים.
בעזרת מסננת או נפה ,החלקיקים הקטנים עוברים
דרך החורים אל כלי הנמצא מתחתיה והחלקיקים
הגדולים יותר שאינם עוברים נשארים בתוכה.
המוצק שנשאר לאחר הסינון נקרא משקע .הנוזל
שעובר בסינון נקרא תסנין.
הפרדה באמצעות סינון מקובלת מאוד בתעשייה,
בעיקר לניקוי ראשון של חומרי גלם טבעיים.
Slide 49
הפרדת תערובת
Slide 50
הפרדת תערובת
.2אידוי
משתמשים בשיטה זו לייבוש או
לקבלת החומר המומס בתערובת
אחידה (תמיסה).
התכונה המפרידה בשיטה זו היא
נקודת הרתיחה או יכולת ההתאדות
השונה של כל חומר .מאדים את
הממס (בד"כ נוזל) בחימום ,והחומר
המומס (בד"כ מוצק) שוקע.
Slide 51
הפרדת תערובת
.3זיקוק
דיסטילציה =
זיקוק
כאשר רוצים להפריד תערובת של שני
נוזלים או יותר ,התכונה המפרידה
שמשתמשים בה לצורך ההפרדה היא
נקודת הרתיחה והעיבוי של הנוזלים,
האופיינית לכל אחד מהם .עקרון
השיטה הוא אידוי ועיבוי.
מחממים את התערובת ,הנוזל בעל
נקודת הרתיחה הנמוכה יותר ,רותח
והופך לאדים.
את האדים אוספים במכשיר זיקוק.
מקררים את האדים והם מתעבים ,
התזקיק ,הנוזל נאסף בכלי איסוף.
Slide 52
הפרדת תערובת
Slide 53
הפרדת תערובת
עבודה במשפך מפריד
.4מיצוי
משפך מפריד
המיצוי יוצא לפועל בעזרת משפך מפריד.
מכניסים את התמיסה למשפך מפריד,
ומוסיפים את הממס השני .סוגרים את
המשפך בפקק ומטלטלים היטב ,כאשר
מידי פעם משחררים את הלחץ על ידי
פתיחת הברז התחתון ,כאשר הוא מופנה
כלפי מעלה .במהלך הטלטול מוחזקים
היטב במצב סגור הברז והפקק .לאחר גמר
הטלטול נותנים למשפך המפריד להימצא
במצב זקוף ,כאשר הוא יושב בתוך טבעת
ברזל והפקק העליון פתוח ,ומחכים עד
ששתי השכבות מופרדות באופן ברור.
פותחים את הברז ומאפשרים לנוזל
התחתון לרדת לתוך ארלנמייר .יש לשים
לב ולזכור באילו מן השכבות נמצא החומר
המבוקש.
(ההסבר לקוח מתוך החוברת "ניסויים
בכימיה אורגנית" מאת ד"ר מאירה שראל)
Slide 54
הפרדת תערובת
.5המראה
בנה תרשים להפרדת
תערובת
יוד +חול.
ציין תכונות מפרידות.
Slide 55
הפרדת תערובת
פירוש השם הוא – "רישום צבע" ,כי החומרים הראשונים .6כרומטוגרפיה
שהופרדו בשיטה זו היו בעלי צבע ,ואחרי הפרדתם נראו
כרישום צבעוני .כיום מפרידים גם חומרים חסרי צבע
בעזרת הכרומטוגרפיה ,אבל השם ההיסטורי נשאר.
העיקרון שעל פיו פועלת שיטה זו הוא שמזרימים נוזל או
גז דרך שכבה של חומר נַייח .למערכת הזו מוסיפים את
התערובת שאותה רוצים להפריד .התערובת הזו זורמת
יחד עם הנוזל (או הגז) .החומרים השונים שבתערובת
נעים במהירות שונה משום שהם נמשכים בעוצמות שונות
אל החומר הנייח ואל החומר הנע .החומרים הנמשכים
חזק יותר אל החומר הנייח – ינועו לאט יותר ,ואלה
הנמשכים חלש יותר – נעים מהר יותר .קצב הזרימה
השונֶה של חומרי התערובת הוא הגורם להפרדתם.
החומר הנייח נקרא – הפָ אזָה הנחה או החומר המסַ פֵּ ח,
והחומר הזורם (הנוזל או הגז) נקרא – הפאזה הנעה או
החומר המֵּ ריץ.
Slide 56
.6כרומטוגרפית נייר
.1
.2
.3
.5
.4
Slide 57
כרומטוגרפית נייר.6
http://www.youtube.com/watch?v=IRZ4lHEe1DI
Slide 58
http://www.misgav.galil.k12.il/new/files/chimestry/sites.htm
Slide 59
דובר ענת
Slide 2
במה עוסקת הכימיה?
היסטוריה של המדע
כיצד עובד מדען?
מבנה החומר
המחקר המדעי
מושגים בסיסיים
ניסויים
הקשר לחיי יום יום
שפת הכימיה
Slide 3
השערה מדעית ,היפותזה :השערה להסברת תופעה בלתי
ידועה .יש לאשר את ההשערה כדי שתהפוך לתיאוריה מדעית
מוסכמת.
תיאוריה :תורה ,מערכת הנחות והשערות המשמשות להסברת
עובדות או תופעות.
מודל -דימוי מחשבתי שהמדען יוצר במוחו על מנת שיוכל
להסביר בעזרתו תופעות ,עובדות וחוקים .מודלים יכולים להיות
תיאורתים או חומריים.
Slide 4
כיצד עובד מדען?
•
•
•
•
•
•
•
•
עורך תצפיות
מגיע להכללות ומסקנות
שואל שאלות
מעלה השערות
בונה תיאוריות
עורך מחקרים ומבצע ניסויים לבדיקת ההשערות
והתיאוריות.
מאושש או מפריך השערות ותיאוריות.
מנסח חוקים המבוססים על תיאוריות מאוששות.
Slide 5
במה עוסקת הכימיה?
•
•
•
•
מחקר תיאורטי על מבנה החומר.
גילוי וחקירה של חומרים קיימים.
סינתזה של חומרים חדשים וחקירת
תכונותיהם.
יישומים טכנולוגים ותעשייתיים.
הכימיה נוגעת בכל תחומי החי והדומם והיא משולבת בכל תחומי
המדע והטכנולוגיה .
Slide 6
נושא :1
חומרים טהורים
וחומרים לא טהורים
Slide 7
למדנו ש...
• המודל החלקיקי של החומר" -תאוריית דמוקריטוס"
החומר בנוי מחלקיקים המכונים אטומים.
בין חלקיקי החומר יש רווחים שביניהם יש ריק
החלקיקים נמצאים בתנועה מתמדת כל הזמן ולכל
הכיוונים.
Slide 8
התבונן...
Slide 9
מייצג מולקולות NaClמלח הבישול
מייצג מולקולות H₂O
התבונן...
מי מבין החומרים הינו חומר טהור?
H₂O
H₂Oמים
NaClמלח הבישול
מים ומלח.
תמיסת מיי מלח
Slide 10
מולקולה= שני אטומים או יותר הקשורים זה לזה בקשר כימי.
מולקולה של יסוד תכיל 2או יותר אטומי של אותו היסוד
מולקולה של תרכובת מכילה שני סוגי אטומים או יותר
הקשורים בקשר כימי והמרכיבים את התרכובת.
• - H₂O-מולקולה אחת של מים מכילה אטום חמצן ושני
אטומי מימן.
NaClנתרן כלורי (מלח הבישול)
Slide 11
Slide 12
נסה בעצמך-
אטום ,יסוד ,מולקולה של ,...תערובת ,תרכובת.
מולקולה של יסוד
תערובת
תרכובת
מולקולה של תרכובת
אטום ,יסוד
Slide 13
•החלקיקים הקטנים המרכיבים את המולקולה מכונים:
אטומים.
•מולקולה אחת היא קבוצה של מספר מוגדר של אטומים
(שניים לפחות) הקשורים בינהם בקשר כימי.
•קשר כימי הינו הכוח המחזיק את האטומים יחד או
בקרבה זה לזה
•חומר טהור שכל האטומים שלו זהים מכונה :יסוד.
•חומר טהור שמורכב מאטומים מסוגים שונים מכונה:
תרכובת.
בתרכובת האטומים קשורים זה לזה בקשר כימי ביחס
כמותי מדויק וקבוע.
Slide 14
כמו שלבנים הן "אבני הבניין" של קירות בתים ואבני לגו הן "אבני
בניין" של משחק הלגו ,כך האטומים הם אבני בניין של חומרים.
אטומים הם "אבני הבניין" של חומרים.
Slide 15
קיימים כ 100-יסודות שונים ,לכן גם כ100 -
סוגי אטומים.
חומר הבנוי מאטומים מסוג אחד נקרא יסוד.
לכל יסוד סוג אטום האופייני לו.
מאטומים אלה בנויים כל החומרים בטבע.
Slide 16
חלקיקים
אטומים בודדים
יסוד
מולקולות
מולקולה של יסוד
סוג אחד של
אטומים
מולקולה של
תרכובת
סוגים שונים של
אטומים
Slide 17
יסוד ,תרכובת או תערובת?
תמיד קיימת מידה של בלבול כאשר אנחנו רוצים להבדיל
בין חומרים טהורים (יסודות ותרכובות) לחומרים לא
טהורים(תערובות).
נדמה לי שהבלבול נובע מהעובדה שקיימים מיליוני
חומרים טהורים שנוסחתם הכימית מכילה יותר מיסוד
אחד.
על פניו זה נראה החומר מים כ"תערובת" של מימן וחמצן,
אך זו טעות מים זה תרכובת.
Slide 18
חומר טהור ( יסודות ותרכובות)
חומר בעל הרכב אחיד וקבוע ובעל תכונות אחידות וקבועות .
תערובת
שני חומרים או יותר המעורבבים יחד ביחס כמויות הניתן לשינוי.
Slide 19
חומר טהור
חומר בעל הרכב אחיד וקבוע ובעל תכונות אחידות וקבועות .
מה המשמעות של תכונות אחידות וקבועות?
לחומר טהור תכונות אחידות קבועות כגון:
צבע
טמפ' התכה
טמפ' רתיחה
הולכה חשמלית ותרמית
Slide 20
חומר טהור
יסודות
תרכובות
יסוד כימי ,הוא חומר
תרכובת היא חומר הבנוי
המורכב
משני אטומים שונים או
מאטומים מסוג אחד בלבד,
יותר ,הקשורים ביניהם
לא ניתן להרכיבו מחומרים
בקשר כימי וביחס קבוע
אחרים ,לא ניתן לפרקו או
של כמויותיהם.
לשנותו לחומר אחר
ניתן לפירוקו לתרכובות
בתהליכים כימיים רגילים.
פשוטות יותר או ליסודות
הבונים אותה.
Slide 21
חומר טהור :יסודות
הרכב אחיד ובעל תכונות אחידות וקבועות
H2
O2
S8
מימן
חמצן
גופרית
מימן מופיע בטבע כגז
והחלקיקים שלו
מכילים
2אטומי מימן
הקשורים ביניהם
בקשר חזק.
חמצן מופיע בטבע כגז
חסר צבע וריח
והחלקיקים שלו
מורכבים
מ 2 -אטומי חמצן
הקשורים ביניהם
גופרית מופיעה בטבע
כמוצק צהוב
והחלקיקים שלו
מורכבים מ-
8אטומי גופרית
הקשורים ביניהם
בקשר חזק.
בקשר חזק.
Slide 22
חומר טהור :יסודות
חמצן
O2
גופרית
S8
מימן
H2
Slide 23
חומר טהור
תרכובות
CO2
HCℓ
H2 O
Slide 24
חומר טהור :תרכובות
בעלי תכונות אחידות וקבועות
H2O
CO2
C12H22O11
מים
פחמן דו-חמצני
סוכר
מופיעים בטבע
מופיע בטבע כגז.
כנוזל חסר צבע.
מסיסותו במים
אינם מוליכים
חשמל.
קטנה מאוד.
מכבה שרפות .
מופיע בטבע
כגביש לבן.
מסיס במים.
טעם מתוק .
Slide 25
חומר טהור :תרכובות
הרכב אחיד
H 2O
CO2
C12H22O11
מים
פחמן דו-חמצני
סוכר
2אטומי מימן,
1אטום פחמן ,
12אטומי פחמן,
ו 1-אטום חמצן
ו 2-אטומי חמצן
קשורים בקשר
חזק.
22אטומי מימן,
קשורים בקשר
חזק.
ו 11-אטומי חמצן
קשורים בקשר
חזק.
Slide 26
תערובת
מאפייני תערובות:
מכילות כמה חומרים טהורים.
יכולות להיות אחידות או לא אחידות.
מכילות סוגים שונים של חלקיקים.
יכולות להכיל כמויות יחסיות שונות של חומרים
טהורים.
תכונות של חומרים טהורים בתערובת – נשמרות.
פעילות ממוחשבת:
מעבדה וירטואלית
http://science.cet.ac.il/science/matter/activity2.asp
Slide 27
תערובות
פחמן דו-חמצני ומים
פחמן דו-חמצני ומימן
חמצן ומימן
H2O + CO2
H2 + CO2
H2 + O2
Slide 28
היחס בין החומרים יכול להשתנות מתערובת לתערובת
כולם תערובות של חמצן ומימן
Slide 29
תרכובת
מים
H2O
≠ תערובת של יסודות
תערובת של
חמצן ומימן
H2 + O2
Slide 30
תערובת
שני חומרים טהורים או יותר
המהווים מערכת שאין בה קשרים
כימיים בין החומרים והיחס ביניהם
ניתן לשינוי.
שני יסודות
Slide 31
תערובת
שני תרכובות
יסוד ותרכובות
Slide 32
תערובת
הומוגנית
הטרוגנית
הומו= אחיד ,מצב שבו
הטרו = שונה ,מצב שבו
מספר חומרים טהורים
מספר חומרים טהורים
מתערבבים יחדיו ללא
מתערבבים יחדיו וניתן
אפשרות להבחין
להבחין בין המרכיבים
ביניהם.
השונים הבונים אותה.
Slide 33
התערובות שמסביבנו-
מעבדה-תצפית מבחינים בין תערובות עמ' 13משעולי הטכנולוגיה
Slide 34
תערובת
הומוגנית
(אחידה)
תמיסת נחושת
גופרתית
CuSO4
מי -סוכר
מי -מלח
לעיתים קורה שתערובת נראית הומוגנית אבל אם נניח לה לעמוד זמן מה ייפרדו
ממנה חלק מהמרכיבים שלה ונגלה שהיא אינה הומוגנית
Slide 35
תערובת
הטרוגנית(לא אחידה)
מים +בוץ
אבקת ברזל
+גופרית
מים +חול
Slide 36
תמיסה היא תערובת אחידה
תמיסה היא תערובת אחידה שהמרכיב העיקרי שלה הינו נוזל
בכל תמיסה יש ממס -הנוזל שהוא החומר העיקרי ובו
מומסים שאר מרכיבי התמיסה .החומרים המומסים יכולים
להיות בכל אחד משלושת מצבי הצבירה גז ,נוזל ומוצק.
התהליך של יצירת תמיסה מכונה :המסה.
דוגמאות:
• משקה קל מוגז
• ממתיק מלאכותי
• חומרי צבע טעם וריח
חשוב על דוגמאות נוספות.....
Slide 37
ממה נובעת ההמסה?
ההמסה נובעת מכך שחלקיקי המומס נמשכים אל חלקיקי הנוזל הממס,
מתקרבים אליהם מאד ונצמדים אליהם .למעשה ,הם ממלאים את הרווחים
שבין חלקיקי הנוזל הממס .בגלל משיכה כזו ,חלקיקים של סוכר/מלח
מתפזרים באופן אחיד בין חלקיקי המים המקיפים אותם.
במקרים של תמיסות שאינן אחידות (הטרוגניות) כדוגמת מים ושמן,
החלקיקים של שני סוגי החומרים דוחים אלה את אלה .במקום להתפזר
במים ,חלקיקי השמן מתקבצים לקבוצות גדולות ובהדרגה כל כמות השמן
מתלכדת וצפה על פני המים.
נסה לחשוב על תמיסה אחידה של שני חומרים שאחד
מהם הוא שמן.
שמן מתמוסס בנפט במקרה זה כל חלקיקי השמן מתפזרים בנפט באופן
אחיד.
Slide 38
מהם הגורמים המשפיעים על מהירות ההמסה?
ניסוי :השפעת הטמפ' על המסת סוכר במים
הכוס
(עמ' )18
טמפ' המים במעלות
צלזיוס
א
ב
ג
ד
14
30
42
88
הזמן שעבר עד המסת
הסוכר (בשניות)
85
38
26
9
5גרם
200סמ"ק
Slide 39
נסה בעצמך-
•
•
•
•
•
•
מה תהיה שאלת המחקר הנבדקת?
מה הייתה ההשערה ?
שרטטו גרף המראה את תוצאות הניסוי .באיזה גרף תבחרו
להציג את התוצאות? מדוע?
תנו הסבר מילולי לתוצאות הניסוי בעזרת המודל החלקיקי
של החומר
מדוע חשוב שכמות הסוכר בכל הכוסות תהיה זהה ושכל
הכוסות יכילו כמות מים זהה?
מהי המסקנה שניתן להסיק מהניסוי לגבי הקשר בין הטמפ'
שח המים לבין המסת הסוכר?
Slide 40
ניסוי :מה עוד משפיע על מהירות ההתמוססות?
כוס אחת השאירו בצד ואל תיגעו בה.
בכוס השנייה ,ערבבו היטב את המים עם
הקפה במקל הערבוב .עקבו אחר השעון
וכתבו כמה זמן נדרש לקפה להתמוסס.
200סמ"ק
חשוב-
• מה הגורם הנמדד בניסוי זה?
• מהי המסקנה שניתן להסיק מהתצפית
¼ כפית
Slide 41
תמיסה מהולה לעומת תמיסה מרוכזת
5כפיות
כפית אחת
200סמ"ק מים
תמיסה מרוכזת
תמיסה מהולה
Slide 42
• תמיסה מהולה הינה בעלת מעט חומר מומס ואילו
תמיסה מרוכזת הינה בעלת הרבה חומר מומס.
מספר תמיסה
1
כמות המלח בגרמים
5
נפח המים בסמ"ק
100
2
3
4
5
10
15
20
5
100
100
200
50
6
10
50
• איזו תמיסה המהולה ביותר?
• איזו תמיסה היא המרוכזת ביותר?
• פי כמה מרוכזת תמיסה 2מתמיסה ?1
Slide 43
האם יש גבול לכמות המסת המומס
שהממס יכול להכיל?
• מסיסות של חומר בממס נתון היא כמות החומר המרבית
שאפשר להמיס בממס בטמפ' נתונה ,מבלי שהחומר המומס
ישקע בתמיסה .אם נוסיף מומס מעבר לגבול זה ,כל התוספת
לא תתמוסס ,אלא תשקע בתמיסה.
• כמות החומר שהתמוססה בממס עד להתחלת השקיעה ,מייצגת את
המסיסות של החומר באותו ממס בטמפ' מסוימת.
Slide 44
תמיסה רוויה
תמיסה שכל תוספת זעירה של מומס אליה ,תגרום לשקיעה של המומס
בתמיסה.תמיסה רוויה מתקבלת כאשר כל הרווחים בין חלקיקי הממס
מלאים בחלקיקים של המומס.
Slide 45
הפרדת תערובת
כדי להפריד בין החומרים השונים הנמצאים בתערובת
יש למצוא תכונות האופייניות לכל חומר בתערובת.
תכונה המאפשרת להפריד בין חומרים הנמצאים
בתערובת נקראת תכונה מפרידה.
דוגמאות לתכונות מפרידות :
מצב
צבירה
,
מסיסות,
הולכה
חשמלית,
גודל
החלקיקים ,כוחות משיכה ,טמפרטורת רתיחה ,היתוך,
משיכת למגנט ,נדיפות....
Slide 46
הפרדת תערובת
ניסוי :1הפרדת תערובת הבנויה מחול ,מלח
בישול ,אבקת ברזל
בדיקת תכונות מפרידות:
תכונה
החומר
חול
מלח בישול
ברזל
מצב צבירה
צבע
מסיסות
משיכה
במים
למגנט
Slide 47
הפרדת תערובת
חול ,מלח בישול ,אבקת
ברזל
מגנט
תרשים להפרדת
תערובת:
חול ,מלח
בישול
הוספת מים
ברזל
תמיסת מי -מלח וחול
שוקע
סינון
חול
מי –
מלח
חימו
ם
מים מתאדים
מלח
Slide 48
הפרדת תערובת
.1סינון
שיטה זו מתאימה להפרדת תערובות לא אחידות של
מוצק ונוזל או של מוצקים שונים .התכונה המפרידה
שמשתמשים בה לצורך סינון היא
גודל החלקיקים.
בעזרת מסננת או נפה ,החלקיקים הקטנים עוברים
דרך החורים אל כלי הנמצא מתחתיה והחלקיקים
הגדולים יותר שאינם עוברים נשארים בתוכה.
המוצק שנשאר לאחר הסינון נקרא משקע .הנוזל
שעובר בסינון נקרא תסנין.
הפרדה באמצעות סינון מקובלת מאוד בתעשייה,
בעיקר לניקוי ראשון של חומרי גלם טבעיים.
Slide 49
הפרדת תערובת
Slide 50
הפרדת תערובת
.2אידוי
משתמשים בשיטה זו לייבוש או
לקבלת החומר המומס בתערובת
אחידה (תמיסה).
התכונה המפרידה בשיטה זו היא
נקודת הרתיחה או יכולת ההתאדות
השונה של כל חומר .מאדים את
הממס (בד"כ נוזל) בחימום ,והחומר
המומס (בד"כ מוצק) שוקע.
Slide 51
הפרדת תערובת
.3זיקוק
דיסטילציה =
זיקוק
כאשר רוצים להפריד תערובת של שני
נוזלים או יותר ,התכונה המפרידה
שמשתמשים בה לצורך ההפרדה היא
נקודת הרתיחה והעיבוי של הנוזלים,
האופיינית לכל אחד מהם .עקרון
השיטה הוא אידוי ועיבוי.
מחממים את התערובת ,הנוזל בעל
נקודת הרתיחה הנמוכה יותר ,רותח
והופך לאדים.
את האדים אוספים במכשיר זיקוק.
מקררים את האדים והם מתעבים ,
התזקיק ,הנוזל נאסף בכלי איסוף.
Slide 52
הפרדת תערובת
Slide 53
הפרדת תערובת
עבודה במשפך מפריד
.4מיצוי
משפך מפריד
המיצוי יוצא לפועל בעזרת משפך מפריד.
מכניסים את התמיסה למשפך מפריד,
ומוסיפים את הממס השני .סוגרים את
המשפך בפקק ומטלטלים היטב ,כאשר
מידי פעם משחררים את הלחץ על ידי
פתיחת הברז התחתון ,כאשר הוא מופנה
כלפי מעלה .במהלך הטלטול מוחזקים
היטב במצב סגור הברז והפקק .לאחר גמר
הטלטול נותנים למשפך המפריד להימצא
במצב זקוף ,כאשר הוא יושב בתוך טבעת
ברזל והפקק העליון פתוח ,ומחכים עד
ששתי השכבות מופרדות באופן ברור.
פותחים את הברז ומאפשרים לנוזל
התחתון לרדת לתוך ארלנמייר .יש לשים
לב ולזכור באילו מן השכבות נמצא החומר
המבוקש.
(ההסבר לקוח מתוך החוברת "ניסויים
בכימיה אורגנית" מאת ד"ר מאירה שראל)
Slide 54
הפרדת תערובת
.5המראה
בנה תרשים להפרדת
תערובת
יוד +חול.
ציין תכונות מפרידות.
Slide 55
הפרדת תערובת
פירוש השם הוא – "רישום צבע" ,כי החומרים הראשונים .6כרומטוגרפיה
שהופרדו בשיטה זו היו בעלי צבע ,ואחרי הפרדתם נראו
כרישום צבעוני .כיום מפרידים גם חומרים חסרי צבע
בעזרת הכרומטוגרפיה ,אבל השם ההיסטורי נשאר.
העיקרון שעל פיו פועלת שיטה זו הוא שמזרימים נוזל או
גז דרך שכבה של חומר נַייח .למערכת הזו מוסיפים את
התערובת שאותה רוצים להפריד .התערובת הזו זורמת
יחד עם הנוזל (או הגז) .החומרים השונים שבתערובת
נעים במהירות שונה משום שהם נמשכים בעוצמות שונות
אל החומר הנייח ואל החומר הנע .החומרים הנמשכים
חזק יותר אל החומר הנייח – ינועו לאט יותר ,ואלה
הנמשכים חלש יותר – נעים מהר יותר .קצב הזרימה
השונֶה של חומרי התערובת הוא הגורם להפרדתם.
החומר הנייח נקרא – הפָ אזָה הנחה או החומר המסַ פֵּ ח,
והחומר הזורם (הנוזל או הגז) נקרא – הפאזה הנעה או
החומר המֵּ ריץ.
Slide 56
.6כרומטוגרפית נייר
.1
.2
.3
.5
.4
Slide 57
כרומטוגרפית נייר.6
http://www.youtube.com/watch?v=IRZ4lHEe1DI
Slide 58
http://www.misgav.galil.k12.il/new/files/chimestry/sites.htm
Slide 59