חזרה על מבנה וקישור

1. חזרה על מבנה וקישור סימולציה ומשחק: מה במצגת? • מבנים וקשרים ברמה 1 י"ל (כתה י') • מבנה מתכתי - שקופית 2 • מבנה יוני - שקופית 7 • קשר קוולנטי - שקופית 19 • מבנה מולקולרי - שקופית 22 • מבנה אטומרי - שקופית 26 • טבלה מסכמת - שקופית 34 יצירת תרכובות מאטומים, מהמרכז הארצי למורי כימיה, מכון וייצמן קישור למשחק - מיון סריגים, מטח

2. Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ - - - - Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ - - - - Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ - Cu2+ Cu2+ Cu2+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - מתכות מבנה המתכת הואמבנה ענק תלת-ממדי של גלעינים, שהם יונים חיוביים בתוך “ענן” אלקטרונים שלילי. מקום היונים במבנה קבוע. האלקטרונים בענן נמצאים בתנועה אקראית מתמדת. הקשר המתכתיהואמשיכה חשמלית בין היונים החיוביים לאלקטרונים השליליים שבענן. הנוסחה אמפירית כי המתכת היא מבנה ענק. הנוסחה מייצגת את סוג האטומים במבנה. דוגמה: Fe(s) תכונות המתכות והסברן: המתכות מוליכות זרם חשמלי – כי האלקטרונים הניידים שבענן מעבירים זרם חשמלי. המתכות מוליכות חום – כי האלקטרונים הניידים שבענן מעבירים חום.המתכותמוצקות בטמפרטורת החדר – כיהקשר המתכתי חזק יחסית. המתכות ניתנות לריקוע – כיהיונים החיוביים בשכבות המתכת הם בעלי גודל ומטען זהים, ונוסף על כך, האלקטרונים בענן ניידים. בעת הפעלת כוח, השכבות במתכת יכולות להחליק בקלות זו על זו וכך נוצר הריקוע.

3. מתכות, שאלה 1 א. תארו וציירו שכבה אחת של המתכת אלומיניום במצב מוצק - Al(s). ב. הסבירו, במה שונה המבנה של גוש אלומיניום מהמבנה של גוש קרח?

4. תשובה לשאלה 1 א. תאר וצייר שכבה אחת של המתכת אלומיניום- Al(s). ב. במה שונה המבנה של גוש אלומיניום מהמבנה של גוש קרח? תשובה: א. מבנה שכבה של אלומיניום – המבנה עשוי מיונים חיוביים של אלומיניום, בעלי מטען חשמלי3+ , מוקפים בענן אלקטרוני הערכיות (האלקטרונים של הרמה החיצונית). ב. גוש אלומיניום הוא מבנה ענק. הוא בנוי משכבות על שכבות של יוני אלומיניום וסביבם אלקטרונים ניידים, היוצרים ענן אלקטרונים. הקשר הוא מתכתי. לעומת זאת, לקרח יש מבנה מולקולרי. כלומר, הוא בנוי מצבר מסודר של מולקולות מים. בתוך מולקולות המים קיימים קשרים חזקים בין האטומים ואילו בין המולקולות לבין עצמן קיימים קשרים חלשים. - - - - - - - - - - 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+

5. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + כוח + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + מתכות, שאלה 2 העתקת שכבות בזמן ריקוע מתכת טהורה. סגסוגת היא תערובת מוצקה של מתכות או תערובת מוצקה של מתכת עם מעט אל-מתכת. א. הסגסוגות הן חומרים חזקים אשר לא ניתנים לריקוע בקלות כמו המתכות הטהורות. הסבירו. רמז: התבוננו באיור: ב. מתי משתמשים בסגסוגות?

6. + + + + + + כוח + + + + + + + + + + + + + + + + + + סגסוגת היא תערובת מוצקה של מתכות או תערובת של מתכת עם מעט אל-מתכת. א. הסגסוגות הןחומרים חזקים אשר לא ניתנים לריקוע בקלות כמו המתכות הטהורות. הסבירו. ב. מתי משתמשים בסגסוגות? תשובה לשאלה 2 תשובה לשאלה 2: א. הסגסוגות מכילות יונים בגדלים שונים. בעקבות זאת, נוצרים בשכבות מעין זיזים שלא מאפשרים לשכבות להחליק זו על זו בזמן הפעלת כוח. ב. משתמשים בסגסוגות ליצירת מגוון מוצרים. המתכות הטהורות הן רכות ומשנות צורתן בקלות. לכן, כדי שהמוצר ישמור על צורתו, יוצרים אותו מסגסוגת מתכות. כך מתקבל חומר חזק יותר, השומר על צורתו. שכבה של סגסוגת

7. המבנה היוני הואמבנה ענק תלת-ממדי. הוא בנוי מיונים חיוביים המוקפים ביונים שליליים ולהפך. במבנה מוצק, היונים נמצאים במקום קבוע. הקשרהואמשיכה חשמלית בין יונים בעלי מטען חשמלי חיובי לבין יונים בעלי מטען חשמלי שלילי. הנוסחה אמפירית, מאחר שהמבנה הוא מבנה ענק. הנוסחה האמפירית מייצגת את סוג היונים במבנה ואת היחס הפשוט ביניהם. דוגמאות: MgCl2 Ca3(PO4)2 תכונות חומרים יוניים והסברן: הם מוצקים בטמפ' החדר - כי הקשר היוני חזק יחסית. הם אינם מוליכים חשמל במצב מוצק - משום שהיונים אינם ניידים. הם מוליכים חשמל במצב נוזל - מאחר שמקצת הקשרים נשברים, והיונים הופכים ניידים. הם בלתיניתנים לריקוע - הסבר יינתןבהמשך. חומרים יוניים Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+

8. חומרים יונים מורכבים מיונים שליליים וחיוביים היוצרים מבנה ענק. המבנה נויטרלי מבחינה חשמלית היות וסכום המטענים השליליים של האניונים שווה לסכום המטענים החיוביים של הקטיונים. נוסחת החומר היוני היא נוסחה אמפירית ובה רשום היון החיובי משמאל והשלילי מימין. היונים מאוזנים כך שמטענם הכולל אפס והם נרשמים בנוסחת החומר ללא המטען החשמלי. דוגמאות: שאלה 3: רשמו את נוסחת החומר היוני שיתקבל מיוני היסודות הבאים: א. נתרן(11) עם חמצן(8). ב. נתרן עם חנקן(7). ג. אלומיניום(13) עם חמצן. רמז: את מטען היונים קבעו על פי מיקום היסודות בטבלה המחזורית. נוסחאות של חומרים יוניים, שאלה 3 CaCl2 Ca3N2 NaCl Ca2+ 3Ca2+ 2N3- 2Cl- Na+ Cl-

9. תשובה לשאלה 3 רשמו את נוסחת החומר היוני שיתקבל מיוני היסודות הבאים: א. נתרן עם חמצן. ב. נתרן עם חנקן. ג. אלומיניום עם חמצן. O2- Al3+ N3- Na+ O2- Na+ תשובות: א. Na2O ב. Na3N ג. Al2O3

10. נוסחאות של חומרים יוניים, שאלה 4 יון רב-אטומיהוא קבוצת אטומים הקשורים בקשר קוולנטי ובעלי מטען חשמלי. דוגמאות ליונים רב-אטומיים: הידרוקסיד- OH- , אמון- NH4+ , פחמתי- CO32- , חנקתי- NO3- , זרחתי- PO43- . בנוסחת החומר היוני הם יוכפלו בסוגריים לכשיידרש. שאלה 4: רשמו את נוסחת החומרים היוניים הבאים: א. אמון זרחתי ב. נתרן(Na) פחמתי ג. מגנזיום(Mg) הידרוקסיד Ca(NO3)2 Ca3(PO4)2 (NH4)2CO3 2NO3- Ca2+ 2NH4+ CO32- 3Ca2+ 2PO43-

11. תשובה לשאלה 4 רשמו את נוסחת החומרים היוניים הבאים: א. אמון זרחתי ב. נתרן פחמתי ג. מגנזיום הידרוקסיד תשובות: א. ב. ג. Na2CO3 (NH4)3PO4 Mg(OH)2 תרכובות אמון דוגמת הם חומרים יוניים למרות שאין בהם יוני מתכת!!! (NH4)3PO4

12. א. לדעתכם, מדוע חומרים יוניים הם בלתי ניתנים לריקוע? ב. רשמו נוסחאות לתרכובות הבאות: 1. מגנזיום כלורי 2. סידן חנקתי 3. אלומיניום פחמתי 4. אמון חנקתי. שאלה 5 היונים הרב-אטומים הנדרשים בשאלה: אמון- NH4+ , פחמתי- CO32- , חנקתי- NO3- , זרחתי- PO43- .

13. א. לדעתכם, מדוע חומרים יוניים הם בלתי ניתנים לריקוע? ב. רשמו נוסחאות לתרכובות הבאות: 1. מגנזיום כלורי 2. סידן חנקתי 3. אלומיניום פחמתי 4. אמון חנקתי. תשובה לשאלה 5 תשובות: א. בשכבות של החומרים היוניים נמצאים יונים בעלי מטען וגודל שונים. בעת הפעלת כוח, השכבות אינן יכולות להחליק זו על זו, כי כל יון, המוקף יונים בעלי מטען מנוגד, יידחה ע"י יונים בעלי מטען זהה לשלו. בעת הפעלת כוח חזק, יון שלילי ידחה יון שלילי, יון חיובי ידחה יון חיובי, והמבנה יישבר/יתפרק. ב. 1. MgCl2 2. Ca(NO3)2 3. Al2(CO3)3 4. NH4NO3

14. א. נסחו את תגובת ההמסה של מגנזיום כלורי במים. ב. הסבירו: מדוע תמיסת מגנזיום כלורי המומס במים מוליכה חשמל? שאלה 6

15. תשובה לשאלה 6 שאלה 6: א. נסחו את תגובת ההמסה של מגנזיום כלורי במים. ב. הסבירו: מדוע תמיסת מגנזיום כלורי המומס במים מוליכה חשמל? תשובות: א. MgCl2(s) Mg2+(aq) +2Cl-(aq) ב. תמיסת מגנזיום כלורי מוליכה חשמל כי היונים הממוימים ניידים בתמיסה.

16. נתונים שני חומרים: BaBr2(s) CH4O(l)   א. מהו הקשר הקיים בכל אחד מהם (קוולנטי, יוני, מתכתי)? ב. מהו המבנה (ענק או מולקולרי) של כל אחד מהם? ג. נסחו את תגובת ההמסה במים של כל אחד מהם. שאלה 7

17. נתונים שני חומרים: BaBr2(s) CH4O(l)   א. מהו הקשרהקיים בכל אחד מהם (קוולנטי, יוני, מתכתי)? ב. מהו המבנה (ענק או מולקולרי) של כל אחד מהם? ג. נסחו את תגובת ההמסה במים של כל אחד מהם. תשובה לשאלה 7 תשובות: א+ב ג. BaBr2(s)  Ba2+(aq) + 2Br1-(aq) CH4O(l)  CH4O(aq)

18. יונים ממוימים יונים ממוימים הם יונים מומסים בתמיסה מימית. היונים מוקפים במולקולות מים. תהליך המסה של חומר יוני במים הוא: CaBr2(s) Ca2+(aq)+2Br -(aq) - 2+

19. קשר קוולנטי (שיתופי ) במולקולת מימן הקשר הוא חשמלי. האלקטרונים השליליים המשותפים לאטומי הקשר נמשכים לשני גרעיני האטומים החיוביים. קשר קוולנטי מתקיים בין אל-מתכות. בזמן היווצרות הקשר, אורביטלים אטומיים הופכים לאורביטלים מולקולריים. באורביטל מולקולרי, הסיכוי למצוא את האלקטרונים המשותפים הוא סביב שני האטומים שנקשרו וביניהם. באיורים הבאים יש שתי דרכים לייצג היווצרות קשר קוולנטי בין שני אטומי מימן: H H H H H + H  H2

20. הכוחות הפועלים במולקולת מימן הם: כוחות משיכה -בין אלקטרונים לפרוטונים כוחות דחייה - א. בין אלקטרונים ב. בין פרוטונים קשר קוולנטי מתקיים כאשר קיים איזון בין כוחות המשיכה לבין כוחות הדחייה. כאשר נוצר קשר יציב משתחררת אנרגיה - זו אנרגיית הקשר. קשר קוולנטי במולקולת מימן - - + + + + - - אטומי מימן בודדים, האלקטרונים נמצאים באורביטלים אטומיים. אטומי מימן קשורים בקשר קוולנטי, האלקטרונים באורביטליםמולקולריים.

21. חומרים עם קשר קוולנטי חומרים בעלי קשר קוולנטי יכוליםלהיות יכולים להיות אטומריים, מבני ענק מולקולריים נוסחתם תהיה: אמפירית מולקולרית

22. חומרים מולקולריים בנויים ממולקולות. הם תרכובות ויסודות של אל-מתכות. הקשרים –בתוך כל מולקולה קיימים קשרים קוולנטיים בין האטומים. במצב נוזל ובמצב מוצק קיימים בין המולקולות קשרים חלשים יחסית, אלו הם קשרים בין-מולקולריים (ון-דר-ולס ו/או מימן). מבנה המוצק הואצבר מולקולות קרובות. מידת הסדר במוצק תלויה בקצב גיבושו. הנוסחה היא מולקולרית ומייצגת את הרכב המולקולות הבונות את החומר (סוג האטומים המרכיבים אותו ומספרם). תכונות החומרים המולקולריים והסברן: מצב צבירה – אפשר למצוא חומרים מולקולריים במצבי צבירה שונים בטמפרטורת החדר. (הסבר לכך יובא בהמשך) . מוליכות חשמלית – חומרים מולקולריים אינם מוליכים חשמל במצבי הצבירה השונים כי אין בהם חלקיקים ניידים טעונים. חומרים מולקולריים

23. ציירו שני כלים סגורים, אשר באחד מהם כלור דו-אטומי במצב גז, ובשני יוד דו-אטומי, מקצתו במצב מוצק ומקצתו במצב גז (אחרי המראה חלקית). בטאו בציור את מצב הצבירה של החומרים. חומריםמולקולריים, שאלה 8

24. ציירו שני כלים סגורים, אשר באחד מהם כלור דו-אטומי במצב גז, ובשני יוד דו-אטומי, מקצתו במצב מוצק ומקצתו במצב גז (אחרי המראה חלקית). בטאו בציור את מצב הצבירה של החומרים. תשובה לשאלה 8 תשובה: כלור Cl2 יוד I2 חשוב להדגיש! צבע הוא תכונה של צבר חלקיקים. לאטומים בודדים אין צבע. הצבעים במודלים משמשים לצורך המחשה בלבד.

25. סימולציה ליצירת תרכובות שאלה: בעזרת הלומדה הבאה תוכלו לקבוע מי מהיסודות ייצור חומר יוני ומי ייצור חומר מולקולרי, וכן מהם החלקיקים המרכיבים את החומר המתקבל. צפו בלומדה ותנו 3 דוגמאות לחומרים מולקולריים שקיבלתם ו-3 דוגמאות לחומרים יוניים שקיבלתם. יצירת תרכובות מאטומים, מהמרכז הארצי למורי כימיה, מכון וייצמן

26. חומרים אטומריים הם מבני ענק. הם נוצרים בעיקר ע"י יסודות טור 4, האל-מתכתיים בטבלה המחזורית. הקשרים הם בעיקר קוולנטיים. המבנה הוא מבנה ענק. הנוסחה היא אמפירית כמו לכל מבני הענק האחרים. דוגמה: יהלום – C(s). תכונות החומרים האטומריים והסברן מצב צבירה: בטמפרטורת החדר, חומרים אטומריים הם מוצקים. הקשרים הקיימים במבנה הם לרוב קשרים קוולנטיים חזקים. מוליכות חשמלית: יהלום אינו מוליך חשמל כי אין לו אלקטרונים ניידים. הגרפיט מוליכה חשמל בגלל האלקטרונים הניידים בשכבות (ראו נוסחת מבנה בשקופית הבאה). חומרים אטומריים שימו לב! יש להכיר את החומרים האטומריים הבאים בלבד: יהלום וגרפיט - C(s), צורן - Si, חול - SiO2

27. חומרים אטומריים, יהלום וגרפיט החומרים הבאים בנויים מאטומי פחמן - C בלבד, ולמרות זאת הם שונים מאוד בתכונותיהם מבנה היהלום: כל פחמן קשור ל-4 פחמנים שכנים בקשר קוולנטי יחיד. כל פחמן נמצא במרכז טטראהדר. המבנה הוא מבנה ענק תלת-ממדי. מבנה הגרפיט: כל פחמן במבנה קשור ל-3 פחמנים שכנים בקשר קוולנטי. נוצרות טבעות משושות מישוריות, היוצרות משטחים. לכל פחמן נותר אלקטרון לא-קושר, שהוא נייד במשטח. בין המשטחים קיימים קשרים חלשים - קשרים בין-מולקולריים.

28. תרשים סיכום חומרים יכולים להיות מבני ענק מולקולריים הם ח' אטומריים מתכות ח' יוניים בנויים מ- מיסודות טור 4 )פחמן, צורן, חול) ממתכות ואל מתכות (תרכובות אמון) מאטומים מקב' המתכות

29. שאלה 9 א. השלימו את הטבלה הבאה:

30. תשובה לשאלה 9 א. השלימו את הטבלה הבאה: תשובה:

31. שאלה 10א נתונה הטבלה ובה מפורטות תכונותיהם של ארבעה חומרים: א. רשמו את שם המבנה של כל אחד מהחומרים A –D . נמקו בקצרה.

32. תשובה לשאלה 10א נתונה הטבלה ובה מפורטות תכונותיהם של ארבעה חומרים: א. רשמו את המבנה של כל אחד מהחומרים A-D. נמקו בקצרה. תשובה: A - חומר יוני (אינומוליך במוצק, מוליך בנוזל) B- אטומרי (טמפ' רתיחה גבוהה מאוד, אינו מוליך) C- מולקולרי (טמפ' רתיחה נמוכה, אינומוליך) D - מתכתי (מוליך במוצק ובנוזל)

33. נתונה הטבלה ובה מפורטות תכונותיהם של ארבעה חומרים: שאלה 10ב' ב. נתונה רשימת חומרים: BaH2 K Br2 H2O יהלום. זהו את החומרים שבטבלה מתוך הרשימה הנ"ל.

34. תשובה לשאלה 10ב' נתונה הטבלה ובה מפורטות תכונותיהם של ארבעה חומרים: ב. נתונה רשימת חומרים: BaH2 K Br2 H2O יהלום. זהו את החומרים שבטבלה מתוך הרשימה. תשובה: A-BaH2B- יהלום C- Br2D- K

35. חומרים טבלה לסיכום השלימו את הטבלה: יכולים להיות: מבני ענק מולקולריים

36. חומרים טבלה לסיכום - תשובות יכולים להיות: מבני ענק מולקולרים

37. משחק - מיון סריגים, מטח התחברו לקישור ושבצו את החומרים ע"י גרירת הכרטיסייה למקום המתאים לה בטבלה. קישור למשחק - מיון סריגים

38. סיכום מבנה וקישור • חומרים יכולים להיות במבנה מולקולרי או במבנה ענק. • לכל סוג חומר מבנה וקישור שונים, הנובעים מסוג האטומים המרכיבים אותו (מתכות, אל- מתכות). • המבנה והקשר של החומרים מסבירים את תכונותיהם. מושגים חשובים: קשר מתכתי, קשר יוני, קשר קוולנטי. שריג מתכתי, שריג יוני, שריג מולקולרי, שריג אטומרי, מבנה ענק. נוסחה אמפירית, נוסחה מולקולרית.