ללמד כימיה דרך ההיסטוריה של הכימיה

1. ללמד כימיה דרך ההיסטוריה של הכימיה אמיל איידין

2. 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.

3. פריץ האבר(1868-1934) • אבי הדשן הסינטטי, וממציא השיטה לסנתוז אמוניה. • אבי הלוחמה הכימית. • הראשון לסנתז ציקלון A.

4. מתקפת גז כלור

5. הפקת כלור • קתודה: 2 H3O+(aq) + 2 e− → H2(g) + 2H2O(l) • אנודה: 2 Cl−(aq) → Cl2(g) + 2 e− • תהליך כולל.2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → Cl2(g) + H2(g) + 2 NaOH(aq) לינק לסרטון אלקטרוליזה: http://www.youtube.com/watch?v=r3gzSaWsghE

6. מדוע כלור רעיל? • הכלור מגיב בקלות עם הסביבה הלחה בדרכי הנשימה ליצור HCl,יצירת סביבה חומצית כה חזקה בדרכי הנשימה הורסת את מבנה החלבונים השונים בתא(מטענם של חומצות האמינו מושפע מהPH בסביבתם) וגורמת בסופו של דבר לחוסר תפקוד של הרקמה.

7. ציקלון B האבר לאחר מלחמת העולם הראשונה חזר לעסוק במיני פרוייקטים שונים בין היתר בפיתוח חומרי הדברת מזיקים. אחד מפיתוחים אלו הוא הציקלוןA . החומר הפעיל בתערובת זו היה ההידרו ציאנידHCN. בנוסף למדביר נוסף תוסף ריח methyl 2 bromo acetate. כאשר 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.

8. 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 1798 פרסם 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.

9. 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 DNA וחומצות אמינו. • החנקן זמין לצמחים רק כאשר הוא מופיע כיון מרוכב כגון: NO3-,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.

10. חנקן ואנרגיה • לחנקן האטמוספרי אנרגיית קשר גבוהה (H0=945.4KJ∆) הנובעת מהקשר השלישוני ,מה שמקשה מאוד על שבירת הקשר). • 2N2(g) + O2(g) 2NO(g) ∆H0= 90.25KJ • NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ∆H0= 33.1KJ

11. 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.

12. לא הצליחו ליצור אמוניה לפני? • הצליחו אך התהליך לא היה יעיל והעלות גבוהה. • 2 NH4Cl(s) + 2 CaO(s) CaCl2(s) + Ca(OH)2(s) + 2NH3(g) • היה צורך בתהליך יעיל יותר, זול יותר ופשוט יותר. • האבר ניסה להגיב מימן עם חנקן, כמה פשוט! • N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) ∆H0=-92.4KJ 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.

13. תנאים בכדי שהתגובה תתרחש

14. הזרז שמשמש לתגובה הוא המגנטיט Fe3O4. • נקודה למחשבה- מהי דרגת החמצון של המגנטיט?

15. התחמוצת היא שילוב של שתי תחמוצות הברזל FeO ו Fe2O3 ביחס 1:1 . אמנם המגנטיט נמצא באופן טבעי בטבע אך כפי שנוכחנו לדעתלצערנו הכמות על כדה"א אינה מספקת ויש צורך בסנתוז החומר. Fe2O3(s) + H2(g) 2FeO (s) +H2O(g)

16. לא רק הפקת דשנים TNT-2,4,6Tri Nitro Toluene Nitroglycerine

17. 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.

18. 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 (prezi.com)

19. בית המשפט!

21. 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"

22. 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 השאלות למחשבה גם זה לדעתי לא היה ממש קשור" 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 לבד זה הכיף האמיתי"

23. 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"

24. 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.

25. 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

26. 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"

27. 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"

28. תודה על ההקשבה

29. 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 • E=mc2דייוידבודאניס