יחסים וקשרים בעולם החומרים : מצגת חלק 4

1. עריכה : ירדן קדמי יחסים וקשרים בעולם החומרים :מצגת חלק 4 ערך ושכתב : ירדן קדמי המצגת מבוססת על אתר האינטרנט המלווה את הספר , כמו גם על מצגות, וחומרים שפירסמו מורים אחרים, טובים ומנוסים: עדינה שיינפלד, דליה עובדיהו, עירית רן, דניאלה ליבמן, רותי שטנגר, אילנה זוהר, נאווה תמם, ותמי לוי נחום. מכל אחד נתרמתי. כולם יבואו על הברכה.

2. עריכה : ירדן קדמי חומרים אטומריים

3. עריכה : ירדן קדמי פחמן בשתי צורות אלוטרופיות יהלום וגרפיט

4. עריכה : ירדן קדמי יהלום מבנה היהלום: כל פחמן קשור ל- 4 פחמנים שכנים בקשר קוולנטי יחיד. כל פחמן במרכז טטראהדר. המבנה ענק, תלת ממדי. הנוסחה אמפירית - C

5. עריכה : ירדן קדמי גרפיט מבנה הגרפיט: כל פחמן קשור ל- 3 פחמנים שכנים בקשר קוולנטי. נוצרות טבעות משושות מישוריות. לכל פחמן נותר אלקטרון לא קושר נייד במשטח. בין המשטחים קשרים חלשים- בין מולקולרים. הנוסחה אמפירית - C

6. עריכה : ירדן קדמי יהלום גרפיט בין כל האטומים יש קשרים קוולנטיים לכם היהלום הוא החומר הקשה ביותר בטבע בין השכבות יש קשרי ו.ד.ו לכן ניתן לכתוב עם גראפיט

7. עריכה : ירדן קדמי מדוע היהלום בעל קשיות גבוהה? • יהלוםבנוי מבנה צפוף תלת מימדי שבו כל אטום פחמן קשור לעוד 4 אטומי פחמן בקשר קוולנטי. אפשרויות התנועה של האטומים במבנה מוגבלות למידי מכיוון שכל האטומים זהים בגודלם וכל אחד מהם קשור בקשרים קוולנטים חזקים המגבילים אותו לנוע, ונדרש להשקיע כח רב כדי לגרום לתזוזה של אטומים במבנה. לכן חומר זה יהיה בעל קשיות גבוהה.

8. עריכה : ירדן קדמי מדוע הגרפיט בעל הולכה חשמלית? • גרפיט בנוי משכבות של משטחים משושים של אטומי פחמן. כל אטום פחמן קשור ל-3 אטומי פחמן נוספים. אולם לפחמן יש אפשרות ליצור 4 קשרים, כך שאלקטרון פנוי מצוי ליד כל פחמן. • כלומר בשריג יש חלקיקים טעונים(אלקטרונים) שהם בעלי אפשרות תנועה. ולכן יש הולכה חשמלית לשריג גרפיט.

9. עריכה : ירדן קדמי עוד אלוטרופים של פחמן פולארנים צנוריות הנאנו

10. עריכה : ירדן קדמי פולרן- Backyball אחת התגליות החשובות בתחום החומרים של המאה ה-20 פחמן יוצר מבנה של כדורים, C60 בעקבותיהם מצאו עוד מבנים המכונים פולארנים

11. עריכה : ירדן קדמי תכונות של חומרים אטומריים א. מוצקים בטמפ. החדר. ב. בעלי נק. היתוך גבוהות במיוחד. דוגמא לתהליך היתוך (של יהלום): ג. לא מתמוססים במים. ד. מוליכות חשמלית: לא מוליכים פרט לגרפיט ה. לא פעילים כימית.

12. עריכה : ירדן קדמי • דוגמאות לחומרים אטומריים • יהלום, C • גרפיט, C • בור, B • צורן, Si • צורן חמצני, SiO2 • צורן פחמני,SiC • גרמניום, Ge

13. עריכה : ירדן קדמי קָרְבּוֹרוּנְדוּם קוְוָרץ (חול)

14. עריכה : ירדן קדמי חומרים יוניים

15. עריכה : ירדן קדמי הקשר היוני • כאשר ההפרש באלקטרושליליות של האטומים שמרכיבים את הקשר הקוולנטי גדול מאוד, ניתן לומר שזוג האלקטרונים עובר כולו לאטום היותר אלקטרושלילי אטום זה הופך להיות יון שלילי והאטום שהאלקטרון שלו עבר נקרא יון חיובי. הקשר נקרא קשר יוני. • בדרך כלל מדובר בקשר בין מתכת(או היון NH4+) לאל-מתכת. המתכת בעלת אלקטרושליליות נמוכה, מוסרת אלקטרונים לאל-מתכת (בעלת אלקטרושלילות גבוהה). נוצרים: יון חיובי (קטיון) ויון שלילי (אניון). היונים בעלי מטענים מנוגדים, ולכן קיימת משיכה חשמלית חזקה ביניהם שהוא הקשר היוני.

16. עריכה : ירדן קדמי מבנה הסריג היוני (סריג = מערך החלקיקים בחומר) במצב מוצק נוצר סריג יוני. זהו מבנה ענק, תלת מימדי,שבו היונים מסודרים בצורה קבועה ואופיינית לחומר.כל יון חיובי (קטיון) מוקף ע"י יונים שליליים וכל יון שלילי מוקף ביונים חיוביים. התרכובת מורכבת מיונים, אולם היא נטראלית מבחינה חשמלית בין היונים בעלי המטענים המנוגדים פועלים כוחות משיכה אלקטרוסטטיים חזקים. בנוסף פועלים גם כוחות דחייה בין היונים בעלי המטענים הזהים

17. עריכה : ירדן קדמי נוסחא אמפירית שם וסימול חומרים יוניים • שמו של חומר יוני מורכב מ-2 חלקים: שם המתכת ושם האל-מתכת כאשר תמיד מתחילים בשם המתכת. לדוג': אלומיניום כלורי. גם הסימול הכימי יתחיל בסמל המתכת: AlCl3 • מבטאת את היחס המספרי השלם הקטן ביותר בין האטומים בתרכובת. כיצד בונים נוסחא אמפירית של חומר יוני? היונים הם חלקיקים טעונים,אולם התרכובות היוניות חסרות מטען. בניית תרכובות יוניות תיעשה עפ"י הערכות אלקטרונית במטרה להגיע להערכות אלקטרונית של גז אציל על כל יון (אניון וקטיון).

18. עריכה : ירדן קדמי דגשים לכתיבת נוסחא אמפירית 1.לזהות מי המתכת ומי האל-מתכת. (המתכת : קטיון, האל-מתכת : אניון) 2. לזהות את המטענים בתרכובת היונית. מתכת : עפ"י מס' הטור. אל- מתכת: עפ"י הנוסחא: 8 - מס' הטור 3. לקבוע יחס של מספרים קטנים ושלמים בין האניונים לקטיונים כך שהמטען הכולל של התרכובת יהיה 0.

19. עריכה : ירדן קדמי דוגמאות – עם יונים פשוטים

20. עריכה : ירדן קדמי יונים מורכבים

21. עריכה : ירדן קדמי דוגמאות – עם יונים מורכבים

22. עריכה : ירדן קדמי תרגולרשמו בטבלה הבאה נוסחאות אמפיריות

23. עריכה : ירדן קדמי להבין יותר.... קרא כל משפט בקפדנות, והחליט אם הוא נכון או לא נכון לא נכון נכון

24. עריכה : ירדן קדמי להבין יותר.... קרא כל משפט בקפדנות, והחליט אם הוא נכון או לא נכון לא נכון נכון

25. עריכה : ירדן קדמי להבין יותר.... קרא כל משפט בקפדנות, והחליט אם הוא נכון או לא נכון לא נכון נכון

26. עריכה : ירדן קדמי במה תלוי חוזקו של הקשר היוני? לא בתו"ל • א.גודל המטענים – ככל שהמטען החשמלי על היון גדול יותר, המשיכה החשמלית חזקה יותר. • ב. רדיוס יוני – ככל שהרדיוס היוני קטן יותר, צפיפות המטען גדולה יותר ולכן המשיכה החשמלית חזקה יותר. ככל שהקשר היוני חזק יותר, נק' ההיתוך והרתיחה של החומר תהיינה גבוהות יותר.

27. עריכה : ירדן קדמי תרגיל לא בתו"ל • נסה לשער למי מן החומרים נק' היתוך גבוהה יותר: א. CaO ,NaBr ב.CaO , MgO ג. MgO , MgS . ד. MgCl2, NaCl

28. עריכה : ירדן קדמי הפעלת מעט כוח ++ תכונות החומרים היונים • מוצק בטמפרטורת החדר • המוצק היוני בעל טמפרטורות היתוך ורתיחה גבוהות • חלק מן החומרים היונים מסיסים במים(קלי תמס). חלק אחר אינו מסיס במים(קשי תמס). • מוליכות חשמלית: א. במוצק – אין הולכה חשמלית. ב. במצב נוזלי (מותך) - יש הולכה חשמלית. ג. תמיסות מימיות של חומרים יונים קלי תמס מוליכות חשמל • סריג יוני אינו ניתן לריקוע.

29. עריכה : ירדן קדמי ∆ + Na+ Cl- תהליך התכה • התכת המוצק היוני גורמת לשבירת הסריג היוני וקבלת יונים ניידים במצב נוזלי. • ניסוח כימי לתהליך ההתכה של אשלגן חנקתי: KNO3(s)K+(l) +NO3-(l) BaCl2(s) Ba+2(l) + 2Cl-(l) Ag2SO4(l) 2Ag+(l)+SO42-(l) Na+

30. עריכה : ירדן קדמי תהליך המסה ניסוח תהליכי המסה • תהליך שבו החומר היוני מוכנס למים ומתמוסס בהם. (בניגוד להתכה שבה החומר היוני מחומם עד שהוא מתנזל) מה שרואים בעין זה שהמוצק נעלם. • דוגמאות: KNO3(s) H2O K+(aq) +NO3- (aq) BaCl2(s)H2O Ba+2(aq) + 2Cl-(aq) אנימציה של תהליך המסה (אינטרנט) http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/flash.mhtml מתחת ל Flash Animations לבחור את מס' 4': Molecular view

31. עריכה : ירדן קדמי מה קורה בתהליך המסה? • מולקולות המים, הן בעלות קצה חיובי (אטומי המימן) וקצה שלילי (אטומי החמצן). בהכנסת חומר יוני למים, הקצוות החיוביים של מולקולות המים נמשכים אל היונים השליליים, שולפים אותם מתוך המבנה של החומר היוני ועוטפים אותם במעטפת מיום (כלומר מולקולות המים עוטפות את היונים השליליים כך שהקצה החיובי של מולקולות המים מופנה ליונים השליליים). ואילו הקטבים השליליים של המים (החמצן) נמשכים ליונים החיוביים בסריג היוני, שולפים אותם מן המבנה ויוצרים סביבם מעטפת מיום (מולקולות המים עוטפות את היונים כך שהקצוות השליליים של מולקולות המים מופנים כלפי היונים החיוביים).

32. עריכה : ירדן קדמי תמיסות יוניות מימיות מוליכות חשמל

33. עריכה : ירדן קדמי פסק זמן על חשיבה... • משימה : הסבירו מהם מים....

34. עריכה : ירדן קדמי רמות ההבנה בכימיה • רמת התופעה – זוהי הרמה התחושתית המתייחסת לתופעות אותן ניתן לזהות באמצעות החושים. ברמה זו נכללים תהליכים ותופעות אחריהן ניתן לעקוב באמצעות שינויים כגון: שינויי טמפרטורה, שינויי צבע, שינויי pH, מוליכות ומסיסות. • רמה חלקיקית- ברמה זו משתמש הכימאי במושגים מופשטים המתארים חלקיקים (אטומים, מולקולות, יונים) השייכים לרמה החלקיקית (הרמה המיקרוסקופית) כדי להסביר התרחשויות המתוארות ונצפות ברמת התופעה (הרמה המאקרוסקופית). • רמת הסמל- הרמה המייצגת את שפת הכימיה. ברמת זו משתמשים בייצוגים מגוונים: סמלים כימיים, נוסחאות כימיות, מודלים, משוואות וגרפים. • רמת התהליך: תיאור מילולי של התהליך שמתרחש או המנגנון תוך ציון השינוי שקרה. התייחסות להיבט האנרגתי, או הקינטי. רמת התהליך צריכה לבטא את הבנת התהליך ולתארו באופן מילולי. כוללת התייחסות למנגנונים. • למשל : התייחסות לשינוי שהתרחש בתהליך, התייחסות להיבטים אנרגתיים (אם הושקעה או נפלטה אנרגיה בתהליך), לקצב/מהירות התגובה וכדומה.

35. עריכה : ירדן קדמי המסה במים....ברמת המאקרו ומיקרו וברמת הסמל

36. עריכה : ירדן קדמי המסה במים....ברמת התהליך • בתהליך ההמסה התפרקו הקשרים בין היונים בעלי המטענים המנוגדים בסריג היוני וחלק מקשרי המימן בין מולקולות המים ובמקביל נוצרו משיכות חשמליות בין המטענים החלקיים על מולקולות המים למטענים המלאים של היונים בעלי מטען מנוגד. המשיכות הללו התגברו על הקשרים היוניים בשריג המוצק, וגרמו לכך שמולקולות המים "שלפו" את היונים מתוך הסריג המוצק ויצרו מעטפת מיום של מולקולות מים סביב כל יון.היונים הממוימים מפוזרים בין מולקולות המים בצורה אחידה • אם נבדק – ניתן להתייחס להיבטים אנרגתיים (אם הושקעה או נפלטה אנרגיה בתהליך),

37. עריכה : ירדן קדמי בגרות 2006 שאלה 1 סעיף ג': ג. נתרן ברומי, NaBr, מתמוסס היטב במים. מה הסיבה לכך? 1. היווצרות קשרי מימן בין יוני המומס לבין מולקולות המים 2. היווצרות קשרי ו.ד.ו בין מולקולות המומס למולקולות המים 3. היווצרות כוחות משיכה בין יוני המומס למולקולות המים. 4. היווצרות קשרים יוניים בין יוני המומס למולקולות המים.

38. עריכה : ירדן קדמי בגרות 2009 – מתוך שאלה 3 (מבנה וקשור) סעיף ד' נבדקת אפשרות לגדל עצי קינמון ולהשתמש כדשן באמוניום חנקתי, NH4NO3, שמסיסותו במים גבוהה. בתנאי החדר אמוניום חנקתי הוא מוצק לבן. תלמיד התבקש לתאר ברמה המיקרוסקופית את ההמסה במים אל אמוניום חנקתי. לפניך התיאור שכתב התלמיד: "בהתחלה היו מולקולות מים שביניהן הין קשרי מימן, ומולקולות של אמוניום חנקתי שגם ביניהן היו קשרי מימן. חלק מקשרי המימן שבין מולקולות המים ניתקו וגם חלק מקשרי המימן שבין מולקולות האמוניום החנקתי ניתקו. ונוצרו קשרי מימן בין מולקולות המים למולקולות האמוניום החנקתי" 1. בתיאור שהתלמיד כתב יש טעויות. ציין שתי טעויות והסבר לגבי כל אחת מהן מדוע זאת טעות. 2. נסח את תהליך ההמסה במים של אמוניום חנקתי.

39. עריכה : ירדן קדמי תגובות שיקוע תגובות שמהלכן נוצר משקע. הן מתרחשות כאשר ערבוב תמיסות יוניות צלולות בהן מומסים יונים ממוימים, יוצר חומר יוני חדש שהוא קשה תמס. http://www.youtube.com/watch?v=8RmVwz2fNGc סרטון- תגובות שיקוע

40. עריכה : ירדן קדמי תגובות שיקוע- המשך • דוגמא: בערבוב תמיסה מימית של כסף חנקתי (AgNO3)ותמיסה מימית של מלח בישול (NaCl), נוצר משקע . נסחו ניסוח יוני נטו ויוני כולל • ניסוח תהליכי המסה: Ag+(aq)+ Cl- (aq)AgCl(s) • ניסוח נטו: Ag+(aq)+NO3-(aq) +Na+(aq)+ Cl- (aq)AgCl(s)+ NO3-(aq)+Na+(aq) • ניסוח כולל:

41. עריכה : ירדן קדמי + Na + Ag - Cl NO3- NO3- + Na - Cl NO3- + Ag + Na + Na + Na NO3- + Ag - Cl + Ag + Na - Cl + Ag - Cl - Cl + Ag - Cl NO3- + Ag - Cl + Ag תגובת שיקוע Ag+(aq)+ NO3-(aq) Na+(aq)+ Cl-(aq) AgCl(s)+ Na+(aq)+ NO3-(aq)

42. עריכה : ירדן קדמי תרגיל נוסף... • מערבבים תמיסה של אשלגן דו כרומטי(K2Cr2O7) עם תמיסה של כסף חנקתי (AgNO3) נוצר משקע. רשמו ניסוח נטו וכולל. הניסוח נטו: • Cr2O72-(aq) + 2Ag+(aq) Ag2CrO7(s) הניסוח הכולל: 2K+(aq) + Cr2O72-(aq) + 2Ag+(aq) +2NO3-(aq) Ag2CrO7(s) + 2K+(aq)+ 2NO3-(aq)

43. עריכה : ירדן קדמי ניסוח תהליך שיקוע שלבים בניסוח יוני נטו וכולל של תגובה • 1. לכתוב תהליכי המסה במים לכל חומר. • 2. לערוך טבלת עזר לקביעת המשקע. • 3. לנסח ולאזן את תגובת השיקוע נטו. • 4. להכפיל את תגובות ההמסה במקדמים מתאימים לפי המקדמים של תגובת השיקוע נטו. • 5. לכתוב ניסוח נטו כולל כך ש: המגיבים הם תוצרי תהליכי ההמסה המוכפלים במקדמים מתאימים עפ"י שלב 4, ובתוצרים יהיו המשקע והיונים המשקיפים.