אמיל איידין

Report
‫ללמד כימיה דרך ההיסטוריה של‬
‫הכימיה‬
‫אמיל איידין‬
‫איך ללמד ?‬
‫‪ ‬שיבוץ אישים היסטוריים‪ ,‬ניסויים היסטוריים והשפעות המדע על ההיסטוריה‬
‫האנושית בנושא הנלמד‪.‬‬
‫‪ ‬השיעור כולו סובב סביב ההיסטוריה והיא מהווה כאמצעי העיקרי ללימוד‬
‫הנושא‪.‬‬
‫פריץ האבר ( ‪) 1868-1934‬‬
‫‪ ‬אבי הדשן הסינטטי‪ ,‬וממציא השיטה לסנתוז אמוניה‪.‬‬
‫‪ ‬אבי הלוחמה הכימית‪.‬‬
‫‪ ‬הראשון לסנתז ציקלון ‪.A‬‬
‫מתקפת גז כלור‬
‫הפקת כלור‬
 ‫קתודה‬: 2 H3O+ (aq) + 2 e− → H2 (g) + 2H2O(l)
 ‫אנודה‬: 2 Cl− (aq) → Cl2 (g) + 2 e−
 .‫ תהליך כולל‬2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → Cl2(g) + H2(g) + 2 NaOH(aq)
:‫לינק לסרטון אלקטרוליזה‬
http://www.youtube.com/watch?v=r3gzSaWsghE
‫מדוע כלור רעיל ?‬
‫‪ ‬הכלור מגיב בקלות עם הסביבה הלחה בדרכי הנשימה ליצור ‪,HCl‬יצירת סביבה חומצית כה חזקה בדרכי הנשימה‬
‫הורסת את מבנה החלבונים השונים בתא(מטענם של חומצות האמינו מושפע מה‪ PH‬בסביבתם) וגורמת בסופו של דבר‬
‫לחוסר תפקוד של הרקמה‪.‬‬
‫) ‪Cl2( g )  H 2O(l )  HCl( aq )  HClO( aq‬‬
‫‪‬‬
‫) ‪( aq‬‬
‫‪ Cl‬‬
‫‪‬‬
‫) ‪( aq‬‬
‫‪HCl( aq )  H 2O(l )  H 3O‬‬
‫) ‪2 HClO( aq )  2 HCl( aq )  O2( g‬‬
‫ציקלון ‪B‬‬
‫האבר לאחר מלחמת העולם הראשונה חזר לעסוק במיני פרוייקטים שונים‬
‫בין היתר בפיתוח חומרי הדברת מזיקים‪ .‬אחד מפיתוחים אלו הוא הציקלון ‪A‬‬
‫‪ .‬החומר הפעיל בתערובת זו היה ההידרו ציאניד‪ .HCN‬בנוסף למדביר נוסף‬
‫תוסף ריח ‪ .methyl 2 bromo acetate‬כאשר הנאצים החליטו להשתמש‬
‫בחומר לרציחת בני אדם הם נתנו הוראה למפעלים להוציא את תוסף הריח‪.‬‬
‫מתוקף ההכרה שלמדענים אחריות למעשה ידיהם נשפט בעל המפעל והכימאי‬
‫ברונו טש ונידון למוות בתליה‪.‬‬
‫איך יוצרים אוכל מהשמים ?‬
‫אך לא רק פן הרסני היה לעבודתו של האבר‪ ,‬בזכות המצאתו של האבר אנו מסוגלים לכלכל כל כך הרבה פיות‪ .‬כלומר לספק‬
‫לאדם את האנרגיה שהוא זקוק לה‪ .‬התחזית לפני התגלית הייתה מאוד קודרת‪.‬‬
‫תומס מלטוס בשנת ‪ 1798‬פרסם מאמר הטוען שהגידול האנושי אינו מסונכרן עם היכולת לגדל יבולים‪ .‬כלומר אוכלוסיית‬
‫העולם גדלה באופן שכזה שבסופו של דבר לא יהיה מספיק אוכל לכולם‪ .‬בקיצור רבים נידונו לרעוב וההשלכות של רבים‬
‫אשר מתים ברעב הן מאיימות לעולם כולו‪ .‬יש לחפש פתרונות‪.‬‬
‫חשיבות החנקן באורגניזם החי‬
‫‪ ‬צמחים דורשים חומרים שונים על מנת להתקיים‪ .‬יסודות כגון‪:‬חנקן‪,‬זרחן‪ ,‬מגנזיום‪ ,‬אשלגן וכו'‬
‫‪ ‬החנקן מהווה מרכיב חשוב של מולקולות החי כגון ‪ DNA‬וחומצות אמינו‪.‬‬
‫‪ ‬החנקן זמין לצמחים רק כאשר הוא מופיע כיון מרוכב כגון‪NO3-,NH4+ :‬‬
‫‪ ‬למרבה הצער מרבית החנקן נמצא באטמוספירה ואינו זמין לצמחים‪ ,‬כך שצמחים או בעלי חיים אינם יכולים לקבע את‬
‫החנקן החופשי לטובתם‪ .‬החנקן מהווה כ ‪ 80%‬מן האויר‪ ,‬ומהווה רק ‪ 0.002%‬משכבת הקרקע של כדה"א‪.‬‬
‫חנקן ואנרגיה‬
‫‪ ‬לחנקן האטמוספרי אנרגיית קשר גבוהה (‪ )∆H0=945.4KJ‬הנובעת מהקשר‬
‫השלישוני ‪,‬מה שמקשה מאוד על שבירת הקשר)‪.‬‬
‫‪2NO(g) ∆H0= 90.25KJ ‬‬
‫)‪2N2(g) + O2(g‬‬
‫‪2NO2(g) ∆H0= 33.1KJ ‬‬
‫)‪NO(g) + O2(g‬‬
‫משכבר הימים היו ידע האדם לדשן את הקרקע בכדי שתגביר את יבולה‪.‬‬
‫החומרים לדישון זה היו טבעיים כלומר גלליהם של בע"ח שונים שהיוו‬
‫מקור של חנקן זמין לקרקע‪ .‬אך ככל שאוכלוסיית העולם גדלה וגדלה יש‬
‫צורך ביותר ויותר חנקן זמין לצמח והדישון הטבעי אינו מספיק‪.‬‬
‫לא הצליחו ליצור אמוניה לפני ?‬
‫• הצליחו אך התהליך לא היה יעיל והעלות גבוהה‪.‬‬
‫)‪CaCl2(s) + Ca(OH)2(s) + 2NH3(g‬‬
‫)‪ 2 NH4Cl(s) + 2 CaO(s‬‬
‫• היה צורך בתהליך יעיל יותר‪ ,‬זול יותר ופשוט יותר‪.‬‬
‫• האבר ניסה להגיב מימן עם חנקן‪ ,‬כמה פשוט!‬
‫‪∆H0=-92.4KJ ‬‬
‫)‪2NH3(g‬‬
‫)‪N2(g) +3H2(g‬‬
‫ובכן לא כל כך מהר‪ ,‬אם זה היה כה פשוט האבר לא היה זוכה בפרס נובל‪.‬‬
‫התגובה אינה מתרחשת באופן ספונטני יש צורך בתנאים מסוימים בכדי שתצא אל‬
‫הפועל‪ ,‬ויש צורך בזרז שיוריד את אנרגיית השפעול של התגובה‪.‬‬
‫תנאים בכדי שהתגובה תתרחש‬
‫‪ ‬הזרז שמשמש לתגובה הוא המגנטיט ‪.Fe3O4‬‬
‫‪ ‬נקודה למחשבה‪ -‬מהי דרגת החמצון של המגנטיט?‬
‫‪ ‬התחמוצת היא שילוב של שתי תחמוצות הברזל ‪ FeO‬ו ‪ Fe2O3‬ביחס ‪. 1:1‬‬
‫אמנם המגנטיט נמצא באופן טבעי בטבע אך כפי שנוכחנו לדעת לצערנו הכמות על‬
‫כדה"א אינה מספקת ויש צורך בסנתוז החומר‬
‫‪.‬‬
‫)‪2FeO (s) +H2O(g‬‬
‫)‪Fe2O3(s) + H2(g‬‬
‫לא רק הפקת דשנים‬
TNT-2,4,6Tri Nitro Toluene
Nitroglycerine
‫רציונל‬
‫‪ ‬להמחיש כיצד תגליות מדעיות ומדענים יכולים להשפיע על מהלך ההיסטוריה‪.‬‬
‫‪ ‬להמחיש כיצד המדע אינו מתקדם באופן ליניארי‪.‬‬
‫‪ ‬לדון באופן מעמיק בפן האתי של תגליות מדעיות ולתת לתלמיד הזדמנות לגבש‬
‫דעה לגבי ההשלכות של תגליות מדעיות‪.‬‬
‫‪ ‬לשזור את הידע המדעי הניטרלי בשימוש הסובייקטיבי של האדם והחברה ובכך‬
‫להפוך אותו לרלבנטי‪.‬‬
‫ההיסטוריה ככלי‬
‫‪ ‬בחירת רעיון מרכזי‬
‫‪ ‬סקירת ההיסטוריה של הגורמים והנושאים עליהם רעיון זה הינו מתבסס‪.‬‬
‫‪ ‬התאמת הרעיונות המדעיים לרמת התלמידים‪.‬‬
‫‪ ‬רשימת סדר האירועים ובניית סיפור מסגרת‪.‬‬
‫‪ ‬כתיבה ב ‪)prezi.com( PREZI‬‬
number of arguments
Y 2 Class Arguments Distribution
20
19
19
15
10
6
8
8
Populist
Argument
Rebuttal
5
5
2
0
None Based
Based
Arguments Arguments
Scientific
Based
Argument
Partialy
Scientific
Argument
Wrong
Scientific
Argument
number of arguments
K Class Arguments Distribution
20
15
13
15
10
11
6
7
Scientific
Based
Argument
Partialy
Scientific
Argument
10
7
5
0
None Based
Based
Arguments Arguments
Wrong
Scientific
Argument
Populist
Argument
Rebuttal
‫תלמידים‬
‫ד‪":‬אהבתי את השיעורים על הניסויים תומפסון ורת'רפורד כי בחטיבה למדתי כבר על‬
‫האטום אבל לא כאל יחידה שלמה כאילו לא סיפרו לי על איך הגיעו להכל ואמרו לי‬
‫שיש נויטרונים פרוטונים אלקטרונים אבל ככה הבנתי את הדרך בניסויים איך הגיעו‬
‫"‬
‫לחלקיקים‬
‫תלמידים‬
‫גיא‪ ":‬אני חושב שמבחינת הנושאים המדעיים זה היה מאוד נחמד אבל אני חושב‬
‫שההיסטוריה הייתה קצת מיותרת‪ ,‬לא יודע הרגשתי שזה לא ממש קשור‪ ,‬גם‬
‫"‬
‫קשור‬
‫השאלות למחשבה גם זה לדעתי לא היה ממש‬
‫גיא‪" :‬את הקטע עם המצגת אני פחות אהבתי מעדיף שלא יהיה כמו המצגת‪ ,‬אבל‬
‫המשפט היה מאוד נחמד במקום לשבת מול הספר ולכתוב הא דברים‪ .‬לעשות ולחפש‬
‫"‬
‫האמיתי‬
‫לבד זה הכיף‬
‫תלמידים‬
‫מראיין‪ :‬מה דעתך על הנושאים שהועברו במצגת?‬
‫ענבר‪":‬לדעתי זה היה מאוד מעניין זה היה גם בנוי טוב מבחינה של ההיסטוריה ומה‬
‫שהתחיל מהתחלה והוסיף לנו המון לידע שבר הרבה סטיגמות ודברים שלא ידענו‬
‫"‬
‫עליהם‬
‫תלמידים‬
‫מראיין‪ :‬האם היית רוצה שיתקיימו יותר פעילויות מהסוג הזה?‬
‫רואי‪ :‬כן‪ ,‬בטח!!!‬
‫מראיין‪ :‬למה?‬
‫רואי‪ :‬כי היה ממש כיף ואני חושב שהבנתי יותר טוב ממה שהייתי יכול אם הייתי‬
‫יושב ולומד בכתה‪.‬‬
‫תלמידים‬
‫מראיין‪ :‬זה מביא אותי לשאלה הזו האם המשפט תרם לך ליכולת לשפוט טיעונים‬
‫שחף‪ :‬כן כי על סמך העובדות שידעתי לפני זה והדרך שהציגו אותם יכולתי לדעת כל‬
‫מיני דברים‪ .‬שמעתי איזה טיעון שהקשר בינו לבין המציאות מקרי בהחלט וכן אתה‬
‫לומד לשים לב לדברים האלה‬
‫תלמידים‬
‫מראיין‪ :‬האם הזמן שהוקדש להכנה היה מספיק לדעתך?‬
‫בינת‪":‬ממש לא מספיק בגלל זה גם לא השתמשנו במצגת‪ ,‬כאילו נימוקים כאלו‬
‫רגשניים בכדי להשפיע על חבר המושבעים‪ .‬אני יודעת שבקבוצה שלי כל העניין‬
‫החברתי היה בולט ואם היו נותנים לנו עוד כמה ימים כן היינו משתמשים בנימוקים‬
‫"‬
‫מדעיים‬
‫תלמידים‬
‫מראיין‪ :‬מה זה צורה שונה‪ ,‬צורה חוויתית?‬
‫ענבר‪":‬הרבה יותר חוויתית הרבה יותר דיבורים הרבה יותר שבאמת להקשיב צריכים להסתכל על‬
‫עצמך אבל אם את רואה את זה כתוכנית לבגרות אז זה פחות "‬
‫טוב‬
‫מראיין‪ :‬למה?‬
‫ענבר‪":‬כי בסופו של דבר כשאנחנו ניגשים למבחן אז אנחנו צריכים משהו לקרוא משהו לשנן וכאילו‬
‫מי שרוצה להצליח אז שואלים על הפרטים הקטנים לא על אם אתה מבין בכללי או לידע כללי‬
‫השיעורים האלו מאוד טובים להעשרה אבל אני חושבת שאפשר לשלב אותם כלמידה לבגרות ללמוד‬
‫לעזור לילדים‪ ,‬אבל כמשהו שהוא בסיס לבגרות אני חושבת שהייתי פחות מצליחה בשיעורים שהם‬
‫יותר לדבר ופחות לכתוב ולקרוא ולחזור "‬
‫עליו‬
‫תודה על ההקשבה‬
‫קישורים‬
‫לינק למצגת פרזי פרקים בהיסטוריה של האטום‬
‫‪ http://stwww.weizmann.ac.il/chemcenter/Page.asp?id=972‬‬
‫לינק המסביר בפירוט את ניסוי תומפסון‬
‫‪ http://www.dartmouth.edu/~phys1/labs/lab3.pdf‬‬
‫לינק המסביר בפירוט את ניסוי רת'רפורד‬
‫‪ http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed067p889‬‬
‫לינק למאמר על השפעת סחף חנקות הנובע מסנטוז אמוניה‬
‫‪ http://www.nature.com/ngeo/journal/v1/n10/pdf/ngeo325.pdf‬‬
‫ספר מומלץ בחום‬
‫דייויד בודאניס ‪ E=mc2‬‬

similar documents