carbon3

Report
‫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

similar documents