carbon5

Report
‫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

similar documents