הכימיה של החיים חלק ג'

1. הכימיה של החיים חלק ג' עריכה: נעמי ירון

2. 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"

3. מלח 2 מגנזיום כלוריד: (MgCl2) מהו המטען החשמלי של יון המגנזיום? אשלגן יודי (KI)

4. הקשר הכימי 18; קשרי 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.

6. 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.

7. 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 כלורCl

8. שפת הכימאים (2) כאשר בתרכובת מופיע מספר לימינו של אטום הוא יציין כמה אטומים מאותו סוג יש בתוך מולקולת התרכובת. למשל: MgCl2 במולקולה של תרכובת זו יש אטום אחד של היסוד מגנזיום (Mg) ושני אטומים של היסוד כלור (Cl) קשורים זה לזה בקשר כימי. איזה קשר? קשר יוני. זוהי תרכובת של מלח!

9. שפת הכימאים (3) למשל: NO2 במולקולה של תרכובת זו ישנו אטום אחד של חנקן (N) ושני אטומי חמצן (O) הקשורים בקשר כימי. איזה קשר? קשר קוולנטי.

10. שפת הכימאים (4) לפעמים מציינים בצד ימין של התרכובת באות לועזית קטנה בסוגריים את מצב הצבירה שלה בטמפרטורת החדר. (g) = מצב צבירה גזי. (gas) (l) = מצב צבירה נוזלי (liquid) (s) = מצב צבירה מוצק (solid)  תרגול בדף מתאים

11. 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: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 הספרות באדום מציינות כי 6 מולקולות פחמן דו-חמצני מגיבות עם 6 מולקולות מים ומתקבלות מולקולה אחת של גלוקוז ו-6 מולקולות חמצן.

12. תרגול נוסחה מולקולארית התרכובת הגזית מים, המורכבת ממולקולות רבות ובכל מולקולה אטום חמצן אחד ושני אטומי מימן P4(s) CH4(g) 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* NH3(g)

13. * הסבר למורה יש הבדל בין נוסחה אמפירית של חומר לבין נוסחה מולקולארית. הנוסחה האמפירית של כהל מתילי היא: CH4O(l) המציינת רק את היחס בין המרכיבים השונים במולקולה (כמה אטומים מכל סוג יש) נוסחה מולקולארית של כהל מתילי היא: CH3OH והיא מראה לא רק את מספר האטומים אלא באיזו צורה הם קשורים במולקולה. לכן היסוד H מופיע פעמיים! כהלים מאופיינים על ידי קבוצת O-H

14. (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. • דוגמאות: מולקולתמים; מורכבת משני אטומי מימן ואטום חמצן אחד. המימן נכתב תחילה והחמצן אחריו. מולקולתאמוניה; מורכבת משלושה אטומי מימן ואטום חנקן אחד. תרכובת אורגנית לדוגמה; מולקולתנתרן הידרוקסידי; מורכבת מאטום נתרן, אטום חמצן ואטום מימן. הכתיבה היא של נוסחה מולקולרית, ולכן החמצן מופיע לפני המימן.

15. תרגול נוסף בנו (ממודלים כדוריים) או ציירו את צורת המולקולות הבאות: H2O, H2O2, CH4, C2H6, C4H12, C2H4, C2H2, N2H4, HCN, COH2

16. פתרונות 1. (H2O) H-O-H 2. (H2O2) H-O-O-H 3. (CH4) 4. (C2H6) מי חמצן המשמשים בין השאר להבהיר שיער מתאן, גז טבעי דליק חסר צבע וריח אתאו, גז טבעי

17. פתרונות (2) הגז בוטאן 5. (C4H10) 6. (C2H4) 7. (C2H2) 8. (N2H4) הגז אתילן הורמון צמחי הקשור בהבשלת פירות קלימקטוריים הגז אצטילן; גז מתלקח בלתי יציב התרכובת הידרזין

18. פתרונות (3) הרעל הקטלני ציאניד 9. (HCN) 10. (COH2) התרכובת הרעילה והמסוכנת פורמאלדהיד (פורמלין)

19. שאלת אתגר מהי נוסחת המבנה המולקולארית של התרכובת: תשובה: C3H5(OH)3

20. שאלת אתגר איזו נוסחה מולקולאריות מבין הבאות אינה נכונה? COCl2 C2H8 CO2 C3H4

21. 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".

22. תגובה כימית בצק עוגה שתפח בעקבות הוספת אבקת אפיה נר בוער מסמרים שהחלידו

23. כיצד ניתן לזהות שהתרחשה תגובה כימית? נוצר חומר חדש או "נעלם" חומר קיים. נפלטה או נקלטה אנרגיה (הטמפרטורה השתנתה). נפלא אור.

24. 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 הכימית: NaHco3 + KHC4H4O6 KNaC4H4O6 + H2O + CO2 סודיום ביקרבונאט = בסיס מלח של חומצה טארטרית=חומצה

25. מקורות • http://faculty.sdmiramar.edu/fgarces/zCourse/All_Year/Ch100_OL/aMy_FileLec/04OL_LecNotes_Ch100/03_AtomsElements/305_ElectronConfig/305_ElectronConfig.htm

26. 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 (H), חנקן (N), גופרית (S), פוספאט (P) ועוד.

27. 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.

28. 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

29. מֵתָאן CH4 מתאן היא מולקולה אורגנית גזית, המרכיב העיקרי בגז טבעי.

30. אֵתָאן C2H6 אֵתָאן היא מולקולה אורגנית גזית, המרכיב השני בחשיבותו בגז טבעי.

31. אֵתִילֵן C2H4 אֵתִילֵן היא מולקולה אורגנית גזית הפועלת כהורמון צמחי ומעורבת בין השאר בהבשלת פירות.

32. השוואה בין ארבע תרכובות פחמניות מתאן אתאן אתילן

33. מולקולות הן תלת ממדיות מולקולות הן תלת ממדיות ותופסות מקום במרחב. פעמים רבות המבנה המרחבי של מולקולה קובע ומאפשר את תפקודה.

34. מולקולות שונות ומגוונות נוצרות כתוצאה משוני בשלד פחמני אתאן פְּרוֹפָּאן 1-בוטאן 2-בוטאן 2. שינויים באורך השרשרת 1. שינויים במיקום קשר כפול 4. הסתעפויות שונות של השלד 3. שלד פחמן טבעתי