ייחודיות של אטום הפחמן – מבנה וקישור

2. כולן תרכובות הפחמן: כולם מורכבים ממולקולות הבנויות בעיקר מאטומי פחמן ומימן ואטומים נוספים – חמצן, חנקן, זרחן, גופרית.

3. אלקטרונים לא מזווגים • C • • • אטום פחמן ייחודיות של אטום הפחמן – מבנה וקישור • בעל יכולת קישור 4, כלומר יכול ליצור ארבעה קשרים קוולנטיים • יכולת ליצור סוגים שונים של קשרים קוולנטיים: יחיד / כפול / משולש. • חוזק הקשר הקוולנטיC-C • יכולת ליצור קשרים יציבים עם סוגי אטומים רבים • .

4. יסוד הפחמן - צורות אלוטרופיות רמה מיקרוסקופית רמה מאקרוסקופית 1. יהלום תכונות: מוצק, קשה במיוחד (חזק), ניתן לליטוש, ברק ( לאחר ליטוש), מוליך חום, אינו מוליך חשמל. 2.גרפיט תכונות: מוצק, רך, מוליך חשמל, מוליך חום, ניתן לשבירה בקלות (בכיוון מסוים) עבודה עם במודלים!!! * מגבלות המודל

5. 3. פחם - מוצק, לא ידוע מהו המבנה, סוברים שאלו חתיכות קטנות של גרפיט. בעל כושר ספיחה גבוה. 4. פולרן – מוצק. הפולרנים התגלו ב-1985 על ידי רוברט קארל, הרולד קרוטו וריצ'רד סמולי מאוניברסיטת סאסקס ומאוניברסיטת רייס, והם קרויים על שם האדריכל ריצ'רד באקמינסטר פולר. הם קיבלו פרס נובל בשנת 1996 גם בגלל שהראו כי אטומי הפחמן נוטים להסתדר באופן טבעי במבנה זה. מבנה הפולרן

6. 5. גרפן (באנגלית: Graphene) • יריעה דו ממדית של אטומי פחמן המסודרים בצורה של משושים כמו בכוורת. • העובי הוא שכבה אטומית אחת. גרפן מהווה את אבן היסוד לגרפיט, לפולרנים ולננו-צינורית פחמן. החומר בודד לראשונה מגרפיט, המצוי בעפרונות. • על גילוי החומר והתכונות המשויכות לו קיבלו א. גייםוק. נובוסלוב ב- 2010 את פרס הנובל לפיזיקה   . התמונה מאתר "הידען". http://www.nanoscience.ch/nccr/nanoscience/pictures/gallery_01/gallery_01_03

7. תרכובות הפחמן מורכבות ממולקולות הבנויות משלד פחמימני המכיל בעיקר אטומי פחמן ומימן ואטומים נוספים – חמצן, חנקן, זרחן, גופרית. חומר מחיי היום יום: אתאנול C2H6O שלד פחמימני

8. ממה נובע הגיוון העצום בתכונות ובשימושי החומרים? - הרכב (סוג וכמות אטומים) ומבנה (קישור) שונה של המולקולות.

9. מיון תרכובות הפחמן על מנת לחקור, ללמוד ולהשתמש בחומרים השונים מיינו את התרכובות למשפחות על-פי הדמיון בתכונות הכימיות הנובעות ממבנה כימי משותף. המיון נעשה לפי סוגי האטומים ואופי הקישור לשלד פחמני נתון של מולקולה. -C=C- קבוצה פונקציונאלית תבנית קבועה (אטום או קבוצת אטומים), אופיינית לקבוצת חומרים ואחראית על התכונות הפיסיקליות והכימיות של החומרים המשתייכים לקבוצה. C=O שלד פחמימני קבוצה פונקציונאלית

10. תרכובות הפחמן • אלקנים – פחמימנים לא רווים, תרכובות המכילות אטומי פחמן ומימן ולפחות קשר כפול C=Cאחד בשרשרת הפחמנים. דוגמאות:

11. תרכובות פחמן מה משותף ל.... ?? אתאנול מתאנול CH3OHCH3CH2OH כהלים -CH2-OH

12. אתנול: האלכוהול הנמצא במשקאות חריפים הוא למעשה אתנול. אתנול הוא סם פסיכואקטיבי מסוג מדכא, מרגיע-מרדים, ומצוי בכל המשקאות החריפים, והוא זה שמקנה להם את השפעתם הפיזיולוגית על גוף האדם. הדומיננטיות הרבה של האתנול בקרב משפחת הכוהלים, וכן ההשפעה הרבה של המשקאות החריפים על התרבות האנושית, הביאו לכך שבשפת היום-יום מכונה האתנול כוהל או אלכוהול כמייצג הראשי של המשפחה כולה מתאנול: זהו נוזל חסר צבע, דליק ורעיל עם ריח ייחודי. המתנול נפוץ בשימוש כנוגד הקפאה, ממס וכן כדלק. מתנול נוצר באופן טבעי בסוגים שונים של חיידקים. תערובות מתנול הן הדלקים הנבחרים במנועי מרוצי פורמולה 1. גם במכוניות שמשתתפות במרוצי דראג וראלי משתמשים במתנול כמקור דלק עיקרי. לצד הסיבה העיקרית לשימוש בו- היותו דליק פחות מבנזין, הוא יעיל גם מכיוון שבניגוד לבנזין מסחרי, אפשר בנקל לזהות את הרכבו ולגלות זיופים בדלק.

13. מהו פולימר? • פולימר (מיוונית): פולי = הרבה, מר = יחידה • חומר הבנוי ממולקולות ענק (מאקרומולקולות). • כל מאקרומולקולה מורכבת ממספר רב של יחידות (עשרות, אלפי עשרות) החוזרות על עצמן. • במאקרומולקולה יש עשרות אלפי אטומים. פולימר טבעי– מצוי בצמחים, בע"ח ובני אדם פולימר סינתטי– מיוצר ע"י האדם (במעבדה, במפעל)

14. משי -הוא סיב טבעי העשוי מחלבון שבו משתמשים בתעשיית הטקסטיל. הסיב מופק מהפקעת של טוואי המשי. עמִילָן - הוא פולימר, רב-סוכר המורכב מיחידות חוזרות של גלוקוז. עמילן הוא צורת אגירת סוכר זמין בצמח לצורך הפקת אנרגיה כימית. בני אדם מסוגלים לעכל עמילן והוא משמש כמקור אנרגיה עיקרי למרבית אוכלוסיית העולם. העמילן שאוכלים בני האדם נמצא בעיקר בדגנים ובשורשים אכילים.

15. מאקרומולקולה מאקרומולקולה - מולקולת ענק שבה מאות או אלפי אטומים קשורים זה לזה בקשרים קוולנטיים. מודל של מאקרומולקולה אחת של הפולימר

16. פולימר - חומר המורכב ממאקרומולקולות רבות מודל המתאר שלוש מאקרומולקולות מתוך הרבה מאקרומולקולות בחומר הנקרא פולימר

17. ממונומר לפולימר • ישנם פולימרים הנוצרים ממונומר מסוג אחד והם בעלי יחידה חוזרת סדירה. • לדוגמה, פוליאתן (פוליאתילן) מורכב ממונומרים מסוג אחד – אתן (אתילן). • מודל לייצוג: -A-A-A-A-A-A-A-A-A-A- -(CH2- CH2)-n

18. ממונומרים לפולימר • יש פולימרים שנוצרים מסוגיםשונים של מונומרים והם בעלי יחידה חוזרת סדירה. דוגמה: ניילון מודל לייצוג:-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A- • יש פולימרים, לדוגמה חלבון, שנוצרים מסוגים רבים של מונומרים שונים(מתוך 20 החומצות האמיניות) שקשורים בקשרים קוולנטיים וברצף מוגדר בכל חלבון.

19. פולימרים בטבע • חלבונים • רב-סוכרים • אחרים משי גומי עמילן

20. סוגי פולימרים: פולימרים סינתטיים מיוצר ע"י האדם (מעבדה, מפעל)

21. תכונות חומרים והקשר למבנה החומר פולימרים גמישים, אלסטיים - דוגמאות: גומי - כדור, צינור, מסטיק מבנה: שרשרות חופשיות לנוע, אי-סדר בחומר פולימרים קשיחים - דוגמאות: פלסטיק במחשב,.... מבנה: קשרים בין השרשרות (צילוב) פולימרים סופחי מים – דוגמאות: עמילן, כותנה, בחיתולים... מבנה: צילוב וקשרים עם מים (קשרי מימן) סיבים גמישים וחזקים – דוגמאות: פוליאסטר, משי, קורי-עכביש, פחמן מבנה: שרשרות ארוזות במקביל

22. אילו פתרונות קיימים לבעיית • הזיהום ע"י פולימרים סינתטיים? • ייצור מוצרים שמתפרקים בקלות • Reduce • Reuse • Recycle

23. מהן הדרכים לשימוש בפולימרים תוך שמירה על הסביבה? דלק "ירוק" שימוש בחומרים שפחות מזיקים לסביבה, כדי לא להסתמך על נפט מה צריך לדעת כדי לייצר דלק "ירוק"? מהם היתרונות/חסרונות של דלק ירוק?

24. ייצור מוצרים שמתפרקים בקלות לתוצרים שאינם מזיקים לסביבה כלים חד-פעמיים קנה סוכר עלי דקל פלסטיק עץ פולימרים טבעיים PLA http://www.ecojo.co.il/ http://israel.ecologicearth.net/biodegradable-tableware http://en.wikipedia.org/wiki/Polylactic_acid