זיוה בר-דבchemcenter.weizmann.ac.il/.../foto-in/File/nituach3-13.docx · Web viewמומלץ לחזור ולתרגל נוסחאות ייצוג אלקטרונים גם בכיתה

מדינת ישראלמשרד החינוך

המזכירות הפדגוגיתאגף מדעים

הפיקוח על הוראת הכימיה

ניתוח התוצאות של בחינת הבגרות בכימיה יחידות לימוד3

תשע"ג37303שאלון בוגרי הקורסים למורים מוביליםהוכן על-ידי:

במסגרת המרכז הארצי למורי הכימיה

זיוה בר-דבבראשות:חני אלישעצוות הכתיבה:

רחל אשראסתר ברקוביץ

מוחמד גרהקלודיה סאדר

אלה פרוטקין-זילברמןמיכאל קויפמןעדינה שינפלד

נאוה תמם

מכון ויצמן למדע: ד"ר רחל ממלוק-נעמןיעוץ מדעי ופדגוגי: ד"ר דורית טייטלבאום, מפמ"רמשרד החינוך:

כימיה

2014מרץ

תוכן עניינים

3מבוא כללי

4 - החלק הרב ברירתי1ניתוח התוצאות של שאלה

28מבוא לניתוח התוצאות של שאלות פתוחות

229ניתוח התוצאות של שאלה







:הצעת תבנית לפתרון שאלות שבתשובה עליהן נדרשתנספח

106השוואה בין טמפרטורות רתיחה של חומרים

2

ניתוח התוצאות של בחינת הבגרות בכימיה תשע"ג37303שאלון

ניסיון רב מורים מנוסים, בעלי ידי מספר ניתוח התוצאות של בחינת הבגרות נעשה על בהכנה ובהגשה לבגרות, בוגרי הקורסים למורים מובילים. הקורסים התקיימו במרכז הארצי

למורי הכימיה, המחלקה להוראת המדעים, במכון ויצמן למדע.

החומר מופיע באתר המרכז הארצי למורי הכימיה, מכון ויצמן למדע:http://stwww.weizmann.ac.il/chemcenter

ובאתר המפמ"ר:http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/chimya

בנוסף, ניתוחי הבגרות מהשנים תשנ"ח-תשע"ב נמצאים באתר המרכז הארצי למורי הכימיה,מכון ויצמן למדע.

הפרק הראשון של הבחינה הוא פרק חובה המכיל: סעיפים, כל סעיף הוא שאלה סגורה. 8 הכוללת 1- שאלה - ניתוח קטע ממאמר מדעי.2- שאלה

הפרק השני מכיל שש שאלות פתוחות, מתוכן התלמיד חייב לענות על שלוש שאלות. ( ותוצאות1 מתבסס על הממצאים הסטטיסטיים של מכון סאלד )ציון שאלה 1ניתוח שאלה דפי תשובות של תלמידים )ציוני סעיפים(.300המדגם של

ניתוח השאלות הפתוחות מתבסס על ממצאים סטטיסטיים של מכון סאלד )ציוני שאלותשל המדגם תוצאות על סעיפים(, טעויות300וציוני ועל תת-סעיפים( )ציוני מחברות

אופייניות שאותרו על-ידי מעריכי בחינת הבגרות. איתור ואיסוף טעויות אלה כרוך במאמצים רבים מצד המעריכים ועל כך תודתנו

הרבה.

3

http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/chimya

41-5412%

0-407%

55-8455%

85-10026%

תלמידים. על-פי הממצאים של מכון סאלד: 9930השנה ניגשו לבחינה . 77וציון סופי ממוצע 83 , ציון שנתי ממוצע 71ציון ממוצע של הבחינה

על-פי ממצאי מכון סאלדציוני הבחינההתפלגות

, העשויה לעזוררמות חשיבה על פי הטקסונומיה של בלוםבניתוח השאלות אנו מציגים בתכנון לימודים ובהערכת הישגים. הטקסונומיה כוללת שש רמות חשיבה:

: יכולת של שליפת מידע מהזיכרון: פרטים, דרכים, אמצעים ועוד. ידעדוגמה לשאלה ברמה של ידע: מהי טמפרטורת הרתיחה של המים?

: יכולת להשתמש בחומר הנלמד, הצגתו בדרך שונה מזו שנלמדה.הבנה דוגמה לשאלה: קבע אם ההיגד הוא נכון: לאטומים של היסודות הנמצאים בטור השני, יש

מספר זהה של אלקטרוני ערכיות.: יכולת ליישם את הידע הנרכש בהקשרים שונים ובמצבים חדשים.יישום

+Pb2, מגיבה עם יוני עופרת, Ni(s)דוגמה לשאלה: המתכת ניקל, (aq)אך אינה מגיבה עם ,

+Cr3יוני כרום, (aq)האם מתרחשת תגובה אם טובלים מוט עשוי מתכת כרום, בתמיסה .

המכילה יוני עופרת?: יכולת לנתח את הנתונים, להבחין בין עובדות להנחות, בין עיקר לטפל.אנליזה )ניתוח(

במים. תאר באופן מילולי ברמהNH4NO3(s)דוגמה לשאלה: המיסו את החומר המיקרוסקופית את התמיסה שהתקבלה.

: יכולת להרכיב תוצר ממרכיביו - יכולת לשער, להמציא.סינתזהשאלה לדוגמה: לבקש מהתלמיד לתכנן ניסוי העשוי לאשר את השערתו.

: יכולת שיפוט איכותי וכמותי של תוצר על פי קריטריונים.הערכהלדוגמה: שיפוט רעיון, המצאה מדעית.

4

41-546%

0-407%

55-8422%85-100

65%

%

60

70

80

90

100

8688

85 85

99

88

97

- החלק הרב ברירתי 1ניתוח התוצאות של שאלה בבחינת הבגרות תשע"ג

סעיפים. הניתוח של8 המכילה 1כפי שנאמר, החלק הרב-ברירתי של הבחינה הוא שאלה ( ותוצאות1שאלה זו מתבסס על הממצאים הסטטיסטיים של מכון סאלד )ציון שאלה

דפי תשובות של תלמידים )ציוני סעיפים(.300המדגם של

84 הוא 1ציון ממוצע של שאלה פיזור הציונים על-פי הממצאים של מכון סאלד

, על1ציונים ממוצעים לכל אחד מהסעיפים א'-ח' של שאלה פי המדגם

מבנהנושאהאטום

מבנהוקישור

סטויכיו-מטריה

חמצון-חיזור

ויטמיניחומצות ובסיסיםם

חומצו ת

אמיניות

חזוהדגבאסעיף8699854488889785ציון

רמתיישוםיישוםיישוםחשיבה

אנליזה

יישוםיישוםיישוםיישום

5

1שאלה 84 ציון ממוצע על פי מכון סאלד:

6

v w x y z

2

1

0יסוד

רדיוס אטומי(Å)

סעיף א'z , y , x , w , vחמישה יסודות שמספריהם האטומיים עוקבים מסומנים באותיות .

בדיאגרמה שלפניך מוצגים הרדיוסים של אטומי היסודות האלה ביחידות אורך אנגסטרם )Å.(

מהי הקביעה הנכונה?נמצאים באותה שורה בטבלה המחזורית.z-vהיסודות .3%1 הוא יסוד ממשפחת הגזים האצילים.zהיסוד .1%2

הוא יסוד ממשפחת המתכות האלקליות.yהיסוד .86%3 קטן ממספר אלקטרוני vמספר אלקטרוני הערכיות באטום של יסוד .10%4

.zהערכיות באטום של יסוד

הנימוק:

רדיוס אטומי של אטומי היסודות קטן לאורך השורה )המחזור( בטבלה המחזורית, מפני שמספר הפרוטונים בגרעיני האטומים עולה - המטען הגרעיני עולה. לכן כוחות המשיכה

הפועלים באטום בין הגרעין לאלקטרונים מתחזקים והרדיוס האטומי קטן.רדיוס אטומי של אטומי היסודות בטור גדל, מפני שגדל מספר רמות האנרגיה באטום.

גדול בהרבה מזה של אטומי היסודyעל פי הגרף הנתון הרדיוס האטומי של אטומי היסודx .

נמצאxהמסקנה: היסודות הנתונים נמצאים בשתי שורות של הטבלה המחזורית. היסוד נמצא בטור הראשון - במשפחת המתכותyבטור השמיני בשורה העליונה והיסוד

האלקליות, בשורה התחתונה. ערכי הרדיוס האטומי של שאר היסודות הנתונים מתאימיםלקביעה זו:

7

מספר הטור בטבלה המחזוריתשביעשמיני

יחמיששישי

ישלישרביעי

יראשושני

ןxwvשורה עליונה

שורהתחתונה

zy

יישוםלדעתנו, רמת חשיבה על פי הטקסונומיה של בלום היא

כדי לענות על שאלה זו על התלמיד לדעת:.מהו הקשר בין המספר האטומי לבין מטען הגרעין של האטוםלקשר בין המספר האטומי של היסוד לבין הרדיוס האטומי של אטומי היסוד - על פי

מיקומו בטבלה המחזורית - שורה וטור.השפעה של כוחות המשיכה הפועלים באטום בין גרעין לאלקטרונים על ערך הרדיוס

האטומי..מגמת עלייה בערכי רדיוס אטומי של יסודות לאורך השורה בטבלה המחזורית.השפעה של מספר רמות אנרגיה באטום על ערך הרדיוס האטומי.מגמת ירידה בערכי רדיוס אטומי של יסודות בטור בטבלה המחזורית.מחזוריות של גודל רדיוס אטומי בטבלה המחזורית.מיקומם של גזים אצילים בטבלה המחזורית.מיקומן של מתכות אלקליות בטבלה המחזורית.מיקומן של מתכות אלקליות עפרוריות בטבלה המחזורית.היערכות אלקטרונים באטום, רמות אנרגיה.אלקטרוני ערכיות באטום, קביעת מספרם.לקרוא גרף עמודות

סיבות אפשריות לטעויות: טעו בקביעת המספר של אלקטרוני4 מהתלמידים שבחרו במסיח 10%הציון גבוה.

הערכיות. יתכן שהתלמידים התבלבלו בין המספר הכולל של האלקטרונים באטום לביןאלקטרוני הערכיות.

8

, לא הבינו שהיסודות הנתונים אינם נמצאים2-1 מהתלמידים, שבחרו במסיחים 4%באותה שורה בטבלה המחזורית אלא בשתי שורות.

מומלץ להבהיר לתלמידים מהו הקשר בין מספר אלקטרוני הערכיות באטום נתון לביןמספר הטור שבו נמצא היסוד בטבלה המחזורית.

תרגיל לדוגמה: נמצא בשורה שלישית )במחזור השלישי( במערכה המחזורית.Xיסוד

שנמצא בשורה השנייהY מגיב עם יסוד X שני אלקטרוני ערכיות. יסוד Xלאטום של יסוד )במחזור השני( בטבלה המחזורית.

. XY2 הנוסחה של תוצר התגובה היא .נמק כל קביעהקבע עבור כל אחד מההיגדים שלפניך אם הוא נכון או לא נכון.

היא תרכובת יונית. בתרכובת זו מספר אלקטרונים שווה בכל אחד מהיונים.XY2א. היא תרכובת יונית. בתרכובת זו מספר האלקטרונים בכל יון חיובי קטן ממספר XY2ב.

האלקטרונים בכל יון שלילי. אלקטרוני ערכיות.9 יש Yלאטום של יסוד ג. אלקטרוני ערכיות.7 יש Yלאטום של יסוד ד.

סעיף ב' , חזקים מכוחותCH2Cl2(l)במצב נוזל כוחות המשיכה בין מולקולות החומר דו-כלורו מתאן,

.CF4(l)המשיכה בין מולקולות החומר ארבע פלואורומתאן, למולקולות של שני החומרים צורת טטראדר.

מה גורם לשוני בחוזק הכוחות הבין מולקולריים בשני החומרים? גדול מענן האלקטרונים במולקולותCH2Cl2ענן האלקטרונים במולקולות .1%1CF4.

ישCF4 יש דו-קוטב קבוע, ואילו במולקולות CH2Cl2במולקולות .99%2דו-קוטב רגעי

9

בלבד. .CF4 קטן משטח המגע בין מולקולות CH2Cl2שטח המגע בין מולקולות .3- ישCF4 יש קשרי מימן, ואילו בין מולקולות CH2Cl2בין מולקולות .4-

אינטראקציותון-דר-ואלס.

הנימוק:

CH2Cl2(l) -ו CF4(l)הם חומרים מולקולריים. גודל ענני אלקטרונים במולקולות של שני במצב נוזל בין המולקולות של כל אלקטרונים. 42החומרים שווה - כל מולקולה מכילה

אינטראקציות אלהCH2Cl2(l)אחד מהחומרים יש אינטראקציות ון-דר-ואלס, אך בחומר יש דו-קוטבCF4 יש דו-קוטב קבוע, ואילו במולקולות CH2Cl2במולקולות חזקות יותר, כי

רגעי בלבד. כוחות המשיכה בין מולקולות קוטביות חזקים יותר מכוחות המשיכה ביןמולקולות לא קוטביות.


כדי לענות על שאלה זו על התלמיד לדעת:להעריך את גודל ענן האלקטרונים של מולקולה על פי מספר אלקטרונים שהיא

כוללת.השפעה של גודל ענני אלקטרונים במולקולות החומר על חוזק הכוחות הבין

מולקולריים. .לקבוע אם מולקולה, שצורתה טטראדר, היא קוטבית או לא קוטביתהשפעת הקוטביות של מולקולות החומר על החוזק של אינטראקציות ון-דר-ואלס בין

מולקולות..להשוות גודל של שטח מגע בין מולקולות בחומרים מולקולריים.תנאים לקיום קשרי מימן בין מולקולות

סיבות אפשריות לטעויות: הציון גבוה ביותר. התלמידים ידעו לקבוע מהו הגורם המשפיע על חוזק הכוחות הבין

1% . תלמידים מעטים - CH2Cl2(l)מולקולריים במקרה הנתון - קוטביות המולקולות של להעריך את גודל ענן האלקטרונים של מולקולה על פי מספר אלקטרונים שהיאהתקשו

.1כוללת, ובחרו במסיח

10

12

12

85.5 0.5 mol = 42.75 gr grmol

85.5grmol

2

85.5

1 1 0.5

0.5 0.5 0.25

מסה מולרית (גרם למול)

מסה נתונה/נדרשתבניסוי ספציפי (גרם)

יחס המולים בניסוח תגובה

מספר המולים נתון/נדרשבניסוי ספציפי

Rb(s) + H2O(l) Rb+(aq) + OH(aq) + H2(g) 1

סעיף ג' מ"ל מים. לכל כלי הכניסו מוצק.100 , יש B ו- Aבכל אחד משני הכלים,

התרחשה התגובה:Aבכלי Rb(s) + H2O(l) Rb+

(aq) + OH(aq) + H2(g)

התרחשה התגובה:Bבכלי RbH(s) + H2O(l) Rb+

(aq) + OH(aq) + H2(g)

התגובות בשני הכלים התרחשו באותה טמפרטורה ובאותו לחץ. מול גז.0.25במהלך כל אחת מהתגובות נפלטו

מהי הקביעה הנכונה?לכל אחד משני הכלים הכניסו מסות שוות של המוצק שהגיב..2%1לכל אחד משני הכלים הכניסו אותו מספר מולים של המוצק שהגיב..9%2 .B היה גדול מנפח הגז בכלי Aבתום התגובות נפח הגז בכלי .4%3

+Rbבתום התגובות מספר המולים של יוני .85%4(aq) בכלי Aהיה גדול

ממספר +Rbהמולים של יוני

(aq) בכלי B.

הנימוק:

:Aחישובים עבור התגובה המתרחשת בכלי +Rb ליוני H2(g)יחס המולים בניסוח התגובה בין

(aq) -ול Rb(s) 1:1:0.5 הוא, +Rb מול יוני 0.5 , נוצרים H2(g) מול 0.25לכן אם נוצרים

(aq) מול 0.5 ומגיבים Rb(s). :Rb(s)המסה המולרית של

שהגיב:Rb(s)המסה של :או

11

86.5 0.25 mol = 21.625 gr grmol

86.5grmol

21.625

RbH(s) + H2O(l) Rb+(aq) + OH(aq) + H2(g)

86.5

1 1 1

0.25 0.25 0.25

מסה מולרית (גרם למול)

מסה נתונה/נדרשתבניסוי ספציפי (גרם)


מספר המולים נתון/נדרשבניסוי ספציפי

:Bחישובים עבור התגובה המתרחשת בכלי +Rb ליוני H2(g)יחס המולים בניסוח התגובה בין

(aq) -ול RbH(s) 1:1:1 הוא, +Rb מול יוני 0.25נוצרים , H2(g) מול 0.25לכן אם נוצרים

(aq) מול 0.25 ומגיבים RbH(s). :RbH(s)המסה המולרית של

שהגיב:RbH(s)המסה של :או

+Rb נכונה: בתום התגובות מספר המולים של יוני 4על פי תוצאות החישובים, תשובה (aq)

היהAבכלי +Rbגדול ממספר המולים של יוני

(aq) בכלי Bשאר המסיחים אינם מתאימים לנתוני . השאלה

ולתוצאות החישובים.


כדי לענות על שאלה זו על התלמיד לדעת:.חישובים סטויכיומטריים.השערת אבוגדרו

12

+1 +51 2

סיבות אפשריות לטעויות: 11%רוב התלמידים ביצעו נכון את החישובים הסטויכיומטריים והגיעו לתשובה הנכונה.

הניחו שלשני הכלים הכניסו כמויות שוות של המוצקים -2-1מהתלמידים שבחרו במסיחים 3%אותו מספר מולים או אותה המסה. כנראה תלמידים אלה לא ביצעו חישובים.

התגובות בשני הכלים התרחשו התעלמו מנתוני השאלה: 3מהתלמידים שבחרו במסיח מול גז.0.25באותה טמפרטורה ובאותו לחץ. במהלך כל אחת מהתגובות נפלטו

סעיף ד' IO3ערבבו תמיסה המכילה יוני יודאט,

(aq) ,עם תמיסת מימן על חמצני , H2O2(aq).

התרחשה תגובה.אילו תוצרים יכולים להתקבל בתגובה זו?

44%1. O2(g) -וI2(aq)

17%2.O2(g) -וIO4(aq)

19%3.OH(aq) -וI2(aq)

20%4.OH(aq) -וIO

(aq)

:הנימוק

13

על פי דרגות החמצון של אטומי חמצן ויוד בתוצרים, אפשר להסיק שמדובר בתגובתחמצון-חיזור.

דרגות החמצון של אטומים במגיבים הנמצאים בתמיסה המימית )לאחר ערבוב התמיסות(:H2O2(aq) IO3

(aq)

דרגת החמצון המרבית של אטומי יוד היא

דרגת החמצון המזערית של אטומי יוד היא

אלקטרונים ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר.(7)כי לאטום יוד IO3לכן אטומי יוד ביוני

(aq).יכולים לשמש גם מחמצן וגם מחזר

דרגת החמצון המרבית של אטומי חמצן היא )בתרכובות עם פלואור(

דרגת החמצון המזערית של אטומי חמצן היא

אלקטרונים ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר.(6)כי לאטום חמצן IO3ביוני יכולים לשמש גם מחמצן וגם מחזר, ו H2O2(aq)לכן אטומי חמצן במולקולות

(aq)רק

מחזר.

דרגת החמצון המרבית של אטומי מימן היא

דרגת החמצון המזערית של אטומי מימן היא

)כי לאטום מימן אלקטרון אחד ברמת האנרגיה.(יכולים לשמש רק מחמצן. H2O2(aq)לכן אטומי מימן במולקולות

דרגות החמצון של אטומים במגיבים:

מגיביםדרגות חמצון של

אטומי מימןאטומי חמצןאטומי יודIO3

(aq)

H2O2(aq)

14

+1

0

0

+72

0

0

2

2

2

+1

+1

דרגות החמצון של אטומים בתוצרים:

מספרתשוב

התוצרים

דרגות חמצון של תהליך שצריך

להתרחש בתגובה

האם התגובהאפשרי

ת? אטומי

יוד אטומיחמצן

אטומי מימן

1I2(aq)אטומי יוד צריכים

כןלעבור חיזור O2(g) אטומי חמצן צריכים לעבור

חמצון

2

IO4(aq)אטומי יוד צריכים

לאלעבור חמצון O2(g) אטומי חמצן צריכים לעבור

חמצון

3

I2(aq)אטומי יוד צריכים לאלעבור חיזור OH

(aq)אטומי חמצן צריכים לעבור

חיזור

4

IO(aq) אטומי יוד צריכים

לאלעבור חיזור OH(aq)אטומי חמצן

צריכים לעבורחיזור

נכונה, כי התגובה, שבה מהמגיבים הנתונים יתקבלו התוצרים הנתונים, יכולה1תשובה להתרחש: במגיבים יש חלקיקים שיעברו חמצון ויש חלקיקים שיעברו חיזור.

שאר המסיחים אינם נכונים, כי בתגובה לא יכולים להתקבל התוצרים הנתונים - איןאפשרות להתרחשות גם תהליך חמצון וגם תהליך חיזור.

אנליזהלדעתנו, רמת חשיבה על פי הטקסונומיה של בלום היא

כדי לענות על שאלה זו על התלמיד לדעת:.לקבוע דרגות חמצון של אטומים בתרכובות וביונים מורכבים

15

.לקבוע דרגת חמצון מרבית ודרגת חמצון מזערית של אטומי יסוד.לקבוע אם חלקיקים יכולים לשמש רק מחמצן, רק מחזר או גם מחמצן וגם מחזר.תהליכי חמצון-חיזור.לקבוע אם התגובה הנתונה היא תגובת חמצון-חיזור.לקבוע אם חלקיקי המגיב עוברים חמצון או חיזור במהלך התגובה

סיבות אפשריות לטעויות: הציון נמוך מאוד. תלמידים רבים לא הצליחו לקבוע שהתגובה המתוארת בשאלה היא

תגובת חמצון-חיזור, וכדי שהיא תתרחש, במגיבים צריכים להיות חלקיקים שיעברו חמצוןוחלקיקים שיעברו חיזור.

.1תנאי זה מתקיים רק בתשובה הנכונה ( גם אטומי יוד וגם אטומי חמצן צריכים לעבור חמצון.17% )בחרו 2במסיח

( גם אטומי יוד וגם אטומי חמצן צריכים לעבור20% )בחרו 4( ו- 19% )בחרו 3במסיחים חיזור.

נתונים אלה פוסלים את התוצרים שבשלושת המסיחים לשמש תוצרים של תגובתחמצון-חיזור.

סיבה אפשרית נוספת לטעויות היא קביעה שגויה של דרגות חמצון.

מומלץ לתרגל עם התלמידים שאלות מסוג זה - להציג לתלמידים דוגמאות של תרכובותויונים

מורכבים שונים, המכילים אטומים של אותו יסוד בדרגות חמצון שונות. אנו מביאים מספר שאלות מתאימות מהחוברת "שאלות ברמה של בחינות בגרות לנושאי המבנית "כימיה... זה

בתוכנו", שהוכנה על ידי משתתפי הסדנה לפיתוח משימות מבחן, במכון ויצמן למדע, תשס"ח.

החוברת נמצאת באתר המפמ"ר, בדף:

16

18

http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/Chimya/Mivnyot/AzareyHoraa.htm

1 שאלה כדי לחקור את הדרך שבה מתרחשים תהליכים כימיים, משתמשים החוקרים בתגובה בין יוני

S2O3תיוסולפט, 2

(aq) ,לבין יוני הידרוניום , H3O+(aq):

S2O32(aq) + 2H3O+

(aq) S8(s) + SO2(g) + 3H2O(l)

מהי הקביעה הנכונה?התגובה הנתונה היא מסוג חומצה-בסיס בלבד..1S2O3 , היא תוצר החמצון של יוני S8(s)בתגובה הנתונה, הגופרית, .2

2(aq).

S2O3 מול יוני 1בניסוי שבו מגיב .32

(aq) מול אלקטרונים.1 על פי התגובה הנתונה עובר S2O3בתגובה הנתונה יוני .4

2(aq).פועלים גם כמחמצן וגם כמחזר

2 שאלה , למים.Cl2(g)החיטוי של מי בריכה נעשה בדרך כלל על ידי הזרמת הגז כלור,

כלור מגיב עם מי הבריכה על פי התגובה:Cl2(g) + 2H2O(l) HOCl(aq) + H3O+

(aq) + Cl(aq)

משמידה את החיידקים.HOCl(aq)החומצה החלשה

, למים.Cl2(g)החיטוי של מי בריכה נעשה בדרך כלל על ידי הזרמת הגז כלור, כלור מגיב עם מי הבריכה על פי התגובה:

Cl2(g) + 2H2O(l) HOCl(aq) + H3O+(aq) + Cl(aq)

משמידה את החיידקים.HOCl(aq)החומצה החלשה על פי התגובה הנתונה, מהו ההיגד הנכון?

היא תוצר של חמצון. HOCl(aq)החומצה .1 היא תוצר של חיזור. HOCl(aq)החומצה .2 הם תוצר של חמצון.Cl(aq)יוני . 3התגובה הנתונה אינה תגובת חמצון-חיזור.. 4

3 שאלה לפניך ארבע תרכובות המכילות גופרית:

17


+2+1 +4 +3 +5

H2SO3(l) , H2S(g) , H2SO4(l) , SO3(g) , SO2(g)

באילו מבין התרכובות הנתונות עשויים אטומי גופרית גם לחמצן וגם לחזר?1.SO2(g) -ו H2SO4(l).בלבד 2.SO2(g) -ו H2SO3(l).בלבד 3.SO2(g) , H2SO4(l) -ו H2S(g).בלבד 4.SO2(g) , SO3(g) -ו H2SO4(l).בלבד

4 שאלה כאשר חומצה חנקתית חשופה לאור או לחום, היא משחררת תחמוצות חנקן המחלישות הגנות

הגוף נגד מחלות נשימתיות כגון דלקת ראות. .N2O , NO , NO2 , N2O3 , N2O5לפניך חמש תחמוצות חנקן:

קבע דרגת חמצון של אטומי חנקן בכל אחת מהתחמוצת הנתונות.א. קבע עבור כל אחת מהתחמוצות אם היא יכולה לשמש מחמצן בלבד, מחזר בלבד, ב.

.נמקאו גם מחמצן וגם מחזר.

תשובות:N2O NO NO2 N2O3 N2O5א.

יכולה לשמש מחמצן בלבד, N2O5התחמוצת ב. ,5כי דרגת החמצון של אטומי החנקן במולקולות התחמוצת היא +שהיא דרגת החמצון הגבוהה ביותר האפשרית של אטומי החנקן,

לכן הם יכולים רק "לקבל" אלקטרונים - לעבור חיזור. יכולות לשמש גם מחמצן וגם מחזר,N2O , NO , NO2 , N2O3התחמוצות

כי דרגת החמצון של אטומי החנקן במולקולות של כל אחת מהתחמוצות האלה היא ( האפשרית של אטומי החנקן, לכן3( ולא הנמוכה ביותר )5לא הגבוהה ביותר )+

הם יכולים גם "לקבל" אלקטרונים - לעבור חיזור, וגם "לוותר" על האלקטרונים" -

18

+10

0 +1 1

0 1

לעבור חמצון.

5 שאלה השאלה עוסקת ביוד, בתרכובותיו וביונים המכילים אטומי יוד.

( שלפניך אחד המגיבים הוא יוד. צבע התמיסה המימית של3(-)1בכל אחת משלוש התגובות )יוד הוא חום.

(1) I2(s) + Cl2(g) 2ICl(l)

(2) I2(aq) + 2OH(aq) IO

(aq) + I(aq) + H2O(l)

(3) I2(aq) + 2S2O32

(aq) 2I(aq) + S4O6

2(aq)

עבור כל אחת מהתגובות, ציין את דרגת החמצון של אטומי יוד בכל אחד מסוגי iא.החלקיקים המכילים אטומים אלה.

ii .נמקעבור כל אחת מהתגובות קבע אם אטומי היוד פועלים כמחמצן או כמחזר.iii עבור כל אחת מהתגובות קבע אם מופיעים בה סוגי אטומים שלא משתתפים

.נמקבתהליך חמצון-חיזור.

. במהלך תגובהNa2S(aq) ותמיסת I2O5(s)בניסוי אחר התרחשה תגובת חמצון-חיזור בין זו השתנו דרגות החמצון של אטומי יוד ושל אטומי גופרית.

קבע אם דרגת החמצון של אטומי היוד בתוצר, שהתקבל בתגובה, גבוהה מדרגתב..נמק , נמוכה ממנה או שווה לה. I2O5(s)החמצון של אטומי היוד ב-

תשובות:iא.

(1) I2(s) + Cl2(g) 2ICl(l)

19

(2) I2(aq) + 2OH(aq) IO

(aq) + I(aq) + H2O(l)

(3) I2(aq) + 2S2O32

(aq) 2I(aq) + S4O6

2(aq)

ii( 1 בתגובה ) אטומי היוד פועלים כמחזר, כי דרגת החמצון של אטומי יוד שבמולקולות I2

במהלך התגובה.1 ל-+0עלתה מ- אטומי היוד פועלים גם כמחמצן וגם כמחזר. דרגת החמצון של חלק ( 2 בתגובה )

מאטומי במהלך התגובה, אטומים אלה פועלים1 ל-0 ירדה מ- I2יוד שבמולקולות

כמחמצן. 1 ל-+0 עלתה מ- I2דרגת החמצון של חלק אחר מאטומי יוד שבמולקולות

במהלך התגובה, אטומים אלה פועלים כמחזר.

אטומי היוד פועלים כמחמצן, כי דרגת החמצון של אטומי יוד ( 3 בתגובה ) I2שבמולקולות במהלך התגובה1 ל-0ירדה מ-

iii( 1 בתגובה ) .לא מופיעים סוגי אטומים שטינם משתתפים בתהליך חמצון-חיזור דרגת החמצון של כל אחד מסוגי האטומים משתנה במהלך התגובה.

מופיעים סוגי אטומים שלא משתתפים בתהליך חמצון-חיזור: דרגות ( 2 בתגובה )OHהחמצון של אטומי המימן ושל אטומי החמצן שביוני

(aq)אינן משתנות במהלך התגובה.

מופיע סוג אטומים שלא משתתפים בתהליך חמצון-חיזור: דרגת ( 3 בתגובה )החמצון

S2O3של אטומי חמצן שביוני 2

(aq).אינה משתנה במהלך התגובה

20

176grmol 430gr

mol

E ויטמין

HO

HOO

O

OHHOC ויטמין

mol1430

mol1176

סעיף ה' הם שני ויטמינים הפועלים גם כנוגדי חמצון )אנטיאוקסידנטים(.E וויטמין Cויטמין

-E - המסה המולרית של ויטמין Cהמסה המולרית של ויטמין

לפניך נוסחאות מבנה של שני הוויטמינים:

מהו ההיגד הנכון? .E גרם ויטמין 1 יש פחות מולקולות מאשר ב- C גרם ויטמין 1ב- .5%1שני הוויטמינים שייכים לקבוצת הוויטמינים המסיסים במים..6%2שני הוויטמינים שייכים לקבוצת הוויטמינים המסיסים בשמן..1%3

בתגובה עם רדיקלים חופשיים שני הוויטמינים עוברים חמצון. .88%4

הנימוק: שני הויטמינים הנתונים מגיבים כמחזרים טובים. רדיקלים חופשיים מגיבים כמחמצנים

טובים. בתגובה בין רדיקלים חופשיים שהם מחמצנים חזקים לויטמינים, שני הויטמינים יגיבו.כמחזרים ויעברו תהליך של חמצון

C גרם של ויטמין 1. לכן ב- E מסה מולרית קטנה מזו של ויטמין C שגוי. לוויטמין 1מסיח

. E גרם של ויטמין1יהיו יותר מולים ולכן גם יותר מולקולות מאשר ב- : (.E גרם של ויטמין 1: ; ב- C גרם של ויטמין 1)ב-

מסיס בשמן. E מסיס במים וויטמיןC שגויים. ויטמין3 ו- 2מסיחים לבין מולקולות המים נוצרים קשרי מימן:Cבין המולקולות של ויטמין

לביןC במולקולות ויטמיןOHבין אטומי מימן החשופים מאלקטרונים שבקבוצות --זוגות אלקטרונים לא קושרים על אטומי חמצן במולקולות המים,

21

בין אטומי מימן החשופים מאלקטרונים שבמולקולות המים לבין זוגות אלקטרונים לא- .Cקושרים על אטומי חמצן במולקולות ויטמין

לביןE מסיס בשמן, כי נוצרות אינטראקציות ון-דר-ואלס בין מולקולות ויטמיןEויטמין מולקולות השמן. המולקולות של שני החומרים מורכבות מאטומי פחמן ומימן בלבד.

.יישוםלדעתנו, רמת חשיבה על פי הטקסונומיה של בלום היא

כדי לענות על שאלה זו על התלמיד לדעת:.תגובות חמצון-חיזור.חומרים מחמצנים וחומרים מחזרים בתגובות חמצון-חיזור.כיצד פועלים אנטיאוקסידנטים - מחזרים טובים.רדיקלים חופשיים הם מחמצנים חזקיםלקבוע לפי ייצוג מקוצר של נוסחת מבנה את מידת המסיסות של חומרים מולקולריים

במים ובממס לא מימי. .לחשב מספר מולקולות במסה נתונה של חומר לפי מסה מולרית

סיבות אפשריות לטעויות: , סברו כנראה כי קיים יחס ישר בין מסה1 מהתלמידים, שבחרו במסיח 5% הציון גבוה.

מהתלמידים,7%מולרית של חומר למספר המולקולות במסה נתונה של אותו החומר. , מתקשים לקבוע את מידת המסיסות של חומרים מולקולריים.3 ו-2שבחרו במסיחים

אין מוקדיםE לא התייחסו לכך שבמולקולות של ויטמין 2התלמידים שבחרו במסיח . תלמידים אלה סבורים3 מהתלמידים בחרו במסיח 1%ליצירת קשרי מימן עם המים. רק

כי כל חומר מולקולרי מסיס בממס אל מימי, כגון שמן, מכיוון שהוא יכול ליצוראינטראקציות ון-דר-ואלס.

כדי למנוע בלבול בנושא של מסיסות חומרים מומלץ לתרגל עם התלמידים שאלותהעוסקות

בהמסה של חומרים מולקולריים שונים בממסים אל מימיים ובמים. רצוי להביא דוגמאותשל

חומרים שיכולים להתמוסס:במים בלבד-בממס אל מימי בלבד-

22

מים מים מים

גם במים וגם בממס אל מימי-חומרים שמגיבים עם מים )בתגובות חומצה בסיס למשל(-

מומלץ לבקש מהתלמידים לפרט מהם הגורמים למסיסות של כל חומר בממס מסוים. יח"ל בנושא מבנה וקישור:3 עזרי הוראה ל- דוגמאות ניתן למצוא באתר המפמ"ר

http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/Chimya/

Mivnyot/AzareyHoraa.htm

סעיף ו' תה מצמח לבנדר יכול לשמש אינדיקטור לחומצות ולבסיסים.

.pH>7 , וירוק ב- pH=7 , סגול ב- pH<7צבע התה הוא ורוד ב- הוסיפו תה לבנדר לארבע תמיסות מימיות שונות.

בטבלה שלפניך מציגה נכון את הצבע של כל תמיסה לאחר הוספת1-4איזו מהשורות התה?

HBr(aq)KOH(aq)CH3OH(aq)CH3NH2(aq(

ירוקירוקורודסגול1% 1 ירוקירוקירוקורוד9% 2 ירוקסגולירוקורוד88% 3 ורודסגולסגולורוד2% 4

הנימוק:

HBr(g)KOH(s)CH3OH(l)CH3NH2(g)חומר מוצא

תיאור של חומרמוצא

חומצה, חומר מולקולרי. מגיב

עם מים

בסיס, חומר יוני. מתמוסס

במים תוך התפרקות

ליונים

כוהל, חומר מולקולרי. מתמוסס

במים, אך לאמגיב איתם

אמין, חומר מולקולרי.

מתמוסס במים. מגיב עם מים כבסיס )במידה

מועטה( תהליכים

המתרחשיםHBr(g) + H2O(l) H3O+ + Br

(aq)KOH(s) CH3OH(l) CH3NH2(g)

23



במהלך המסהבמים

K+(aq) + OH

(aq) CH3OH(aq) CH3NH2(aq)

CH3NH2(aq) + H2O(l) CH3NH3

+(aq) + OH

(aq) התמיסהשנוצרהבסיסית/ ניטרלית/חומצית

בסיסיתניטרליתבסיסיתחומצית

pHתחום ה- של התמיסה

pH < 7pH > 7pH = 7pH > 7

צבע התמיסה לאחר הוספת

תה לבנדרירוקסגולירוקורוד


כדי לענות על שאלה זו על התלמיד לדעת:.לזהות את סוגי החומרים על פי הנוסחאות שלהם.לזהות את הרכב התמיסות המימיות שעשויות להיווצר מהחומרים הנתונים לקבוע עבור כל תמיסה, על פי הרכבה, אם היא בסיסית, ניטרלית או חומצית -סולם הpH.של תמיסות מימיות -להתאים בין תחום הpH.לסביבה הנוצרת בתמיסה .מהו אינדיקטור

סיבות אפשריות לטעויות: לתשובה הנכונה2. ההבדל היחיד בין מסיח 2 מהתלמידים בחרו במסיח 9%הציון גבוה.

. התלמידים התבלבלו וקבעו כי כוהל יוצר תמיסה בסיסית עקבCH3OH(aq)הוא בתמיסת - . OHנוכחות הקבוצה ההידרוקסילית

כפי הנראה לא ידעו לקבוע איזה סוג תמיסה נוצר4 ו- 1התלמידים שבחרו במסיחים ובחרו בתשובות באופן אקראי.

24

מומלץ לתרגל עם התלמידים ניסוחים של תהליכים המתרחשים במהלך המסה במים שלחומרים

של התמיסות הנוצרות.pHשונים ולקבוע את תחום ה- מומלץ להשוות בין תהליך המסה במים של בסיס יוני, שבו משתחררים יונים, לבין המסה במים

של חומרים מולקולרים, אשר יכולים להתמוסס תוך כדי תגובת חומצה בסיס, לעומת חומרים

שמסיסים ללא תגובת חומצה בסיס. אפשר לבקש מהתלמידים להשלים את הטבלאות הבאות:

HCl(g)NaOH(s)CH3CH2OH(l)CH3CH2NH2(l)חומר מוצא


תהליכים המתרחשים במהלך

המסה במיםהתמיסה שנוצרה בסיסית/ניטרלית/

חומציתpHתחום ה-

של התמיסה צבע התמיסה לאחר

הוספת אינדיקטוראוניברסלי

HNO3(l)Ba(OH)2(s)CH3OCH3(g)CH3COOH(l)חומר מוצא


תהליכים המתרחשים במהלך

המסה במיםהתמיסה שנוצרה בסיסית/ניטרלית/

חומצית

25

pHתחום ה- של התמיסה

צבע התמיסה לאחר הוספת אינדיקטור

אוניברסלי

סעיף ז' מ"ל100 עם 0.01M , בריכוז Ba(OH)2(aq) מ"ל תמיסת בריום הידרוקסידי, 100ערבבו

של התמיסה היהpHתמיסה מימית של חומצה. התרחשה תגובה, ובסיומה נמצא כי ה- .7קטן מ-

מהי התמיסה המימית של החומצה?0.01M בריכוז HNO3(aq)תמיסת .1-

0.02M בריכוז HNO3(aq)תמיסת .3%2

0.01M בריכוז H2SO4(aq)תמיסת .3-

0.02M בריכוז H2SO4(aq)תמיסת .97%4

הנימוק:

26

קביעה של מספר המולים של יוני הידרוקסיד בתמיסת בריום הידרוקסידי הנתונה:

נפחהתמיסההתמיסה)מ"ל(

ריכוזהתמיסה

(M)

ריכוזOHיוני

(aq)

(M)

מספר המוליםOH של יוני

(aq)

מ"ל100ב- תמיסה

Ba(OH)2(aq)1000.010.020.002

כל התמיסות שבתשובות הן תמיסות חומציות. לאחר הוספה של תמיסה חומצית לתמיסתBa(OH)2(aq) :מתרחשת תגובת סתירה

OH(aq) + H3O+(aq) 2H2O(l)

OH מול יוני 0.002לסתירה מלאה של (aq) מול יוני 0.002 נדרשים H3O+

(aq). , מספר המולים של יוני7 של התמיסה יהיה קטן מ- pHכדי שבסיומה של התגובה ה-

H3O+(aq)

OHצריך להיות גדול יותר ממספר המולים של יוני (aq) .

נפחהתמיסההתמיסה)מ"ל(

ריכוזהתמיסה

(M)

ריכוז+H3Oיוני

(aq)

(M)

מספר המולים+H3O של יוני

(aq) מ"ל100ב-

תמיסה

בסיום התגובה התקבלהתמיסה

HNO3(aq)1000.010.010.001בסיסיתHNO3(aq)1000.020.020.002ניטרליתH2SO4(aq)1000.010.020.002ניטרליתH2SO4(aq)1000.020.040.004חומצית


כדי לענות על שאלה זו על התלמיד לדעת: לזהות את התמיסה Ba(OH)2(aq) כתמיסה בסיסית ואת התמיסותHNO3(aq) -ו H2SO4(aq)

כתמיסות חומציות..להבחין בין תמיסה של חומצה חד-פרוטית לתמיסה של חומצה דו-פרוטית.חישובים סטויכיומטריים.לקבוע את מספר המולים הנדרש בתגובת סתירה -לקבוע את תחום הpH.של התמיסה לאחר הסיום של תגובת סתירה

27

O

H2N

NH2

OH

O

NH2

OH

ליזין לאוצין

סיבות אפשריות לטעויות: התמיסה לאחר הסיום של תגובתpHהציון גבוה מאוד. התלמידים זיהו נכון את התחום של

+H3Oסתירה והבחינו בין ריכוז התמיסה לבין מספר המולים של יוני (aq)ויוני OH

(aq)בנפח הנתון של התמיסה.

. טעות זו נובעת מכך שהתלמידים חישבו את מספר2 מהתלמידים בחרו במסיח 3% המולים של יוני הידרוניום הנדרש לסתירה מלאה, ושכחו להתייחס לכך שנדרש עודף של

יוני הידרוניום כדי בסיום התגובה תתקבל תמיסה חומצית.

סעיף ח' לפניך נוסחאות מבנה של שתי חומצות אמיניות:

.I-IVלפניך ארבעה היגדים I ,לכל אחת משתי החומצות האמיניות יש קבוצה צדדיתR.קוטבית ,

II.שתי החומצות האמיניות מוצקות בטמפרטורת החדרIII -בתמיסה מימית בpH=7המטען החשמלי הכולל על כל אחת משתי החומצות

האמיניות שווה לאפס.IV.בין שתי החומצות האמיניות יכולה להתרחש תגובת דחיסה

מהם ההיגדים הנכונים?3%1.I -ו IIIבלבד

85%2.II -ו IVבלבד 8%3.I -ו IVבלבד 4%4.II -ו IIIבלבד

28

COO

NH3+

הנימוק:

היגדים נכונים:: חומצות אמיניות בנויות מחלקיקים טעונים - דו-יונים. קבוצה קרבוקסילית - נכון II היגד

COOH מגיבה כבסיס. כתוצאה מכך נוצר דו-יון:NH2מגיבה כחומצה וקבוצה אמינית -

הקצה הקרבוקסילי טעון במטען שלילי, הקצה האמיני טעון במטען חיובי. בין הקצוות בעלי המטענים המנוגדים קיימת משיכה חשמלית חזקה - קשרים יוניים, לכן טמפרטורות ההיתוךשל חומצות אמיניות גבוהות מטמפרטורת החדר, ובטמפרטורה זו הן נמצאות במצב מוצק.

: בין שתי חומצות אמיניות יכולה להתרחש תגובת דחיסה - בין הקצה נכון IV היגד הקרבוקסילי בחלקיק של חומצה אמינית אחת לקצה האמיני בחלקיק של חומצה אמינית

שנייה.היגדים לא נכונים:

קוטבית המכילה קבוצה אמינית.R: לחומצה האמינית ליזין קבוצה צדדית אינו נכון I היגד לחומצה האמינית לאוצין קבוצה צדדית לא קוטבית המכילה שייר פחמימני בלבד.

הקצה הקרבוקסילי בחלקיק של חומצהpH=7ב- : בתמיסה מימית אינו נכון III היגד אמינית טעון במטען שלילי, והקצה האמיני טעון במטען חיובי. בתמיסה מימית של ליזין בכל

חלקיק יש שתי קבוצות אמיניות וקבוצה קרבוקסילית אחת, ולכן המטען החשמלי הכולל . בחומצה האמינית לאוצין בכל חלקיק יש קבוצה אחת1על החומצה האמינית ליזין יהיה +

המטען החשמלי הכולל על לאוצין שווה לאפס.אמינית וקבוצה אחת קרבוקסילית, ולכן


29

H3O+(aq) (1)

(2)

O

H2N

NH2

N

H O

OH + H2O(l)

O

H2N

NH2

OH

O

NH2

OH+

O

H2N

O

H3O+(aq)

כדי לענות על שאלה זו על התלמיד לדעת:.לקבוע את סוג הקבוצה הצדדית בחומצות אמיניות: קוטבית או לא קוטבית.קבוצה קרבוקסילית כקבוצה פונקציונלית המגיבה כחומצה .קבוצה אמינית כקבוצה פונקציונלית המגיבה כבסיס .חומצה אמינית מורכבת מהחלקיקים שהם דו-יוניםהסיבה לכך שטמפרטורות ההיתוך של חומצות אמיניות גבוהות מטמפרטורת החדר

היא משיכה חשמלית חזקה - קשרים יוניים, בין הקצוות בעלי המטענים המנוגדים. -לקבוע את המטען החשמלי הכולל על חומצה אמינית בתמיסה מימית בpH=7. .תגובות של חומצות אמיניות

סיבות אפשריות לטעויות: נכון, אך שגו בקביעהIV. התלמידים ידעו לקבוע שהיגד 3 מהתלמידים בחרו במסיח 8%

. Iלגבי היגד נכון אך שגו בקביעהII. התלמידים ידעו לקבוע שהיגד 4 מהתלמידים בחרו במסיח 4%

.IIIלגבי היגד , כלומר לא ידעו לקבוע מהם ההיגדים הנכונים.1 מהתלמידים בחרו במסיח 3%

נכון כנראה סברו שהקבוצה האמינית היא הקבוצה הצדדיתIהתלמידים שקבעו כי היגד בלאוצין

ולפיכך קבעו כי גם ללאוצין קבוצה צדדית קוטבית. נכון התייחסו למטען על הקבוצה הקרבוקסילית ועלIIIהתלמידים שקבעו כי היגד

הקבוצה האמינית, מבלי להתייחס למטען על קבוצה אמינית נוספת בקבוצת הצד.

מומלץ, כהעשרה, לנסח יחד עם התלמידים לנסח את שתי תגובות הדחיסה האפשריות ביןשתי החומצות

האמיניות הנתונות:

30

O

H2NCHCOH

CH2

CH

CH3CH3CH2

CH2

CH2

CH2

NH2

O

H2NCHCOH

CH2

CH2

O

H2NCHCNCHCOH

CH2

CH

CH3CH3

CH2

CH2

NH2

H

O

O

H2NCHCNCHCOH

CH2CH2 H

OO

H2NCHCOH

CH2

CH

CH2

O

H2NCHCOH + + H2O(l) H3O+aq)

או:

(1)

(2)31

ניתוח התוצאות של שאלות פתוחותבבחינת הבגרות תשע"ג

32

כפי שנאמר, ניתוח השאלות הפתוחות מתבסס על ממצאים סטטיסטיים של מכון סאלד מחברות )ציוני תת-סעיפים( ועל300)ציוני שאלות וציוני סעיפים(, על תוצאות המדגם של

טעויות אופייניות שאותרו על-ידי מעריכי בחינת הבגרות.

בטבלה הבאה מופיעים ממצאים סטטיסטיים שדווחו על-ידי מכון סאלד. נבחנים. 9930ממצאים אלה מתבססים על

8 7 6 5 4 3 2 מס' שאלה ניתוחנושא

קטע ממאמרמדעי

מבנה האטום,קישור ותכונות

שלחומרים

תכונות של

חומריםוסטויכיו-מטריה

מבנה וקישור,חמצון-חיזור

מצב גזוסטויכיו-מטריה

חמצון-חיזור

וחומצותובסיסים

סוכריםוחלבוני

ם

73735958756764ציון ממוצע % תלמידים

100%71%22%62%34%62%47%שבחרו בשאלה

% תלמידים שציונם

85-10036362213462418

55-8445453744355052

0-54) 0-40(

19(8)

19(10)

41 (27)

43(24)

19(12)

26(12)

30(16)

התשובות לשאלות שמופיעות בחוברת זו מבוססות על המחוון למעריכיבחינת הבגרות ומיועדות למורים.

תלמידים זקוקים לתשובות מפורטות יותר!

2שאלה ניתוח קטע ממאמר מדעי - חובה

33

010

2030

405060

7080

90100

ה ד ג ב א

6759

88 8373

41-5411%

0-408%

55-8445%

85-10036%

פיזור ציונים 73 ציון ממוצע על פי מכון סאלד:

ציונים ממוצעים של סעיפי השאלה:

כדי לענות על שאלה זו על התלמיד:.לעבוד עם קטע ממאמר מדעי לא מוכר .ליישם את הידע המדעי שנלמד.להסיק מסקנות מן הכתוב בטקסט מדעי.להבין ייצוג גרפי של נתונים ולעבוד איתו.לרשום נוסחאות מבנה של מולקולות כשנתונות נוסחאות מולקולריות.לדעת גורמים המשפיעים על חוזק הכוחות הבין מולקולרייםלקשר בין חוזק הכוחות הבין מולקולריים לבין תכונות החומרים, כגון טמפרטורת

רתיחה..לבצע חישובים סטויכיומטרייםלקבוע דרגות חמצון של אטומים בתרכובות, כולל קביעת דרגת חמצון של אטומי

פחמן בתרכובות פחמן..לדעת מהו תהליך חמצון-חיזור.לקבוע אם תוצר התגובה הוא תוצר של חמצון או תוצר של חיזור להבין את הקשר בין ריכוז יוני הידרוניום בתמיסה מימית לביןpH.התמיסה -להבין שהpH -הוא לא יכול להיות נמוך מאוד.7 של מי השתייה צריך להיות קרוב ל , .להכיר את התכונות של חומצות ובסיסים

רמות חשיבה על פי הטקסונומיה של בלום

34

הסעיפים א-ה שאחריו. כלקרא את הקטע שלפניך, וענה על

סוכר וחיידקים מנקים את הסביבה

ניקוי יבש הוא תהליך של ניקוי בגדים באמצעות ממס שאינו מים. בעבר הרבו להשתמש . לאחרונה התברר כי ממס זה מזיקC2Cl4(l), שנוסחתו )PCE(בממס פרכלורואתן

לבריאות. בריכוז גבוה, גרמוPCEבאזורים שבהם היו מפעלים לניקוי יבש, מי השפכים, שהכילו

לזיהום של הקרקע ושל מקורות מי השתייה. 109 על כל PCE מולקולות 5 במי השתייה הוא PCEבארץ, הריכוז המרבי המותר של

מולקולות מסוכנים לבריאות.PCEמים. מי שתייה המכילים ריכוזים גבוהים יותר של

משתמשים בשיטת טיפול חדשנית,PCEלניקוי קרקע ולניקוי מקורות מים מעודפי ה- המכונה ביורמדיציה. שיטה זו מנצלת חיידקים לטיפול בחומרים המזהמים את הסביבה.

בשיטה זו מוסיפים מולסה לקרקע או למקורות המים. מולסה היא נוזל סמיך עשיר , המתקבל בתהליך הייצור של סוכר מקנה סוכר.C6H12O6(aq)בגלוקוז,

גלוקוז מאפשר תנאים מיטביים להתרבות חיידקים מסוימים המצויים בקרקע או במקורותמים.

,C2H4 למולקולות אתן, PCEבעזרת הגלוקוז חיידקים אלה הופכים את מולקולות ה-בתהליך

חמצון-חיזור רב-שלבי.לפניך הניסוח הכולל של התהליך:

35

לפיחשיבהרמת תת-סעיףסעיףבלום

הבנהiאiiיישום

יישוםבהבנהגיישוםiד

iiיישוםאנליזהiה

iiיישום

58

81

010

2030

405060

7080

90100

i ii

H

HC = C

H

H

Cl

ClC = C

Cl

Cl

H

H

H

HC C

Cl

Cl

Cl

ClC C

C6H12O6(aq) + 3C2Cl4(aq) + 18H2O(l) 6CO2(g) + 3C2H4(g) + 12Cl–(aq) + 12H3O+

(aq)

מגיע לריכוז המותר.PCEחוזרים על הטיפול פעמים אחדות, עד שריכוז ה- בשנים האחרונות השימוש בשיטה זו הולך ומתרחב.

(Argentine, C."Microbes and Molasses A Successful Partnership" ChemMatters, April 2012 מעובד על פי:)

(67 )הציון סעיף א'

(81)הציון iתת-סעיף ושל אתן.PCEרשום נוסחאות מבנה למולקולות של

תשובה:

.הבנהלדעתנו, רמת חשיבה על פי הטקסונומיה של בלום היא

רוב התלמידים רשמו נכון את נוסחאות המבנה של המולקולות על פי הנוסחאותהמולקולריות הנתונות.

הטעויות האופייניות שאותרו נובעות מחוסר ידע והבנה של כללי הקישור התוך מולקולרי: :רישום קשר יחיד במקום קשר כפול•

HC=CH ClC=CClרישום שני אטומי מימן או שני אטומי כלור במקום ארבעה: •

36

Cl:

Cl:C = C

:Cl

:Cl

: : : :

: : : :

כאל סמלים של אטומים ורשמו:PCEתלמידים מעטים התייחסו לאותיות בשם התרכובת PCE

מומלץ להציע לתלמידים לרשום נוסחת מבנה למולקולה של חומר על פי הסדר הבא: לקבוע ערכיות של כל אחד מהאטומים במולקולה..1לשים במרכז הנוסחה אטום )או אטומים(, שהערכיות שלו היא הגבוהה ביותר..2 למקם סביב האטום המרכזי את שאר האטומים ולהוסיף קווים - על פי הערכיות של.3

האטומים.מומלץ לא להסתפק ברישום נוסחת מבנה אלא להוסיף לה אלקטרונים בלתי קושרים:

(58)הציון iiתת-סעיף הוא נוזל ואילו אתן הוא גז.PCEהסבר מדוע בתנאי החדר

תשובה:ענן האלקטרונים במולקולת אתן. גדול בהרבה מPCEענן האלקטרונים במולקולת

אלקטרונים בכל מולקולה של אתן.( 16 לעומת PCE אלקטרונים בכל מולקולה של 80) גדולות ממולקולות אתן )יש יותר סיכוי ליצירת דו-קטבים רגעיםPCEמולקולות : או

והמטענים החלקיים גדולים יותר(. חזקות מאינטראקציות ון-דר-ואלס ביןPCEאינטראקציות ון-דר-ואלס בין מולקולות

מולקולות אתן. גבוהה יותר מטמפרטורת החדר.(PCE)לכן טמפרטורת הרתיחה של

הוא נוזל בתנאי החדר, ואילו אתן הוא גז.PCEלכן


הציון נמוך. הבעיה העיקרית בתת-סעיף זה היא חוסר אבחנה בין קשרים קוולנטיים תוךמולקולריים לבין כוחות בין מולקולריים:

37

Cl:

Cl:C = C

:Cl

:Cl

: : : :

: : : :

H

HC = C

H

H

חזקהPCE"ככל שענן אלקטרונים גדול יותר, כך המשיכה יותר חזקה, ולכן המשיכה שבמולקולה של •יותר מזו שבמולקולה של אתן."

רותח בטמפרטורה גבוהה יותר."PCE"במולקולות גדולות יותר, הקשרים הקוולנטיים חזקים יותר, ולכן •חלק מהתלמידים מתקשים להבחין בין רמה מיקרוסקופית לרמה מאקרוסקופית:

"ענן האלקטרונים שלו גדול יותר והוא תופס מקום רחב יותר, שמזכיר במבנהו את הגז." •"ככל שענן האלקטרונים גדול יותר מצב הצבירה נוזלי יותר."•

מומלץ לבנות עם התלמידים את שלבי הפתרון לתת-סעיף זה:

החומר(PCEפרכלורואתן )אתןסוג החומרשניהם חומרים מולקולריים

C2H4C2Cl4נוסחה מולקולרית

של מולקולת החומר נוסחת מבנה שלמולקולת החומר

אלקטרוניםPCE( 80ענני האלקטרונים במולקולות 16במולקולה( גדולים מענני אלקטרונים במולקולות אתן )

אלקטרונים במולקולה(.

גודל יחסי של ענני האלקטרונים

במולקולות החומריםהנתונים

קוטביות שלמולקולות לא קוטביותמולקולות לא קוטביותמולקולות החומר

אינטראקציות ון-דר-ואלסאינטראקציות ון-דר-ואלס סוג הכוחות הבין

מולקולריים בחומריםבמצב נוזל

חזקותPCEאינטראקציות ון-דר-ואלס בין המולקולות של מאינטראקציות ון-דר-ואלס בין המולקולות אתן, כי

יש יותר סיכוי ליצירת דו-קטבים רגעיםPCEבמולקולות של והמטענים החלקיים גדולים יותר.

חוזק יחסי של הכוחות הבין מולקולריים

בחומרים במצב נוזל

38

18 grmol

18 grmol

180 gr = 10 mol

5 6.02·1024109

מולקולות 1016·3.01 =

4201·20.6 3 5901

6101·30.9 =

גבוהה מטמפרטורת הרתיחהPCEטמפרטורת הרתיחה של של אתן, כי טמפרטורת הרתיחה היא מדד לחוזק כוחות בין

מולקולריים. טמפרטורות רתיחה

של החומרים הוא נוזל בתנאי החדר, ואילו אתן הוא גז.PCEנתון:

הסיבה לכך היא הבדל בטמפרטורות הרתיחה של החומרים: גבוהה מטמפרטורת החדר,PCEטמפרטורת הרתיחה של

וטמפרטורת הרתיחה של אתן נמוכה מטמפרטורת החדר.

מצבי צבירה של החומרים בתנאי

החדר

(59 )הציון סעיף ב' גרם מים.180 בכוס שמכילה PCEחשב את המספר המרבי המותר של מולקולות

.פרט את חישוביך חלקיקים. 1023·6.02במול אחד של חלקיקים יש

תשובה:

: H2O(l)המסה המולרית של

גרם:180מספר המולים של מים ב- מולקולות מים.(1023·6.02 מול מים יש 1)ב-

6.02·1023 10 מולקולות מול מים:10מספר מולקולות המים ב-

= 6.02·1024 מול מים:10 המותר ב- PCEהמספר המרבי של מולקולות


הציון נמוך. תלמידים רבים לא הבינו את תיאור הריכוז שבקטע: "הריכוז המרבי המותר שלPCE מולקולות 5 במי השתייה הוא PCE מולקולות מים" - גם המושג "הריכוז109 על כל

מולקולות מים. 109המרבי המותר" וגם את סוג הריכוז - מספר מולקולות מומס ב- הטעויות האופייניות שאותרו בסעף זה הן:

שימוש במסה המולרית שלPCE.במקום המסה המולרית של מים :חישוב מספר אטומים של מים במקום מספר מולקולות מול מים: 10"במולקולת מים יש שלושה אטומים, לכן מספר החלקיקים המותר ב- •

"

39

מומלץ ללמד את התלמידים, לפני שניגשים לפתרון שאלות מסוג זה, לרשום בנפרד את נתוני השאלה - גם אלה שבקטע וגם אלה שבשאלה עצמה, ומה צריך למצוא. אפשר

להוסיף הבהרות לנתונים.לדוגמה::נתון

במיPCE- הריכוז המרבי המותר של עלPCE מולקולות 5השתייה הוא

מולקולות מים.109כל )סוג חדש של ריכוז: מספר מולקולות

מולקולות מים.(109מומס ב- 1023·6.02- במול אחד של חלקיקים יש

חלקיקים. )החלקיקים הם מולקולותהמים.(

גרם.180- מסת המים בכוס:

:יש למצוא המספר המרבי המותר של מולקולות

PCE גרם מים.180 בכוס שמכילה

(88 )הציון סעיף ג' תפקידים של גלוקוז בתהליך הניקוי המתואר בקטע.שניציין

תשובה:מאפשר את התרבות החיידקים )משמש קרקע-מזון להתרבות החיידקים(.- הופך לאתן.PCEמשתתף בתגובה שבה -


הציון גבוה. רוב התלמידים הבינו את מה שכתוב בקטע הנתון, הסיקו מסקנות נכונות וציינו נכון את תפקידי הגלוקוז. התלמידים המעטים שטעו לא הבינו מהם התפקידים של גלוקוז

וכתבו:"גלוקוז מסייע לחיידקים לבצע את התהליך."•

טעות נוספת שאותרה נובעת מחוסר התייחסות לתפקידים של גלוקוז בתהליך הניקוי:

40

72

90

010

2030

405060

7080

90100

i ii

2

+2

+4

+2

"גלוקוז משמש גם כמחזר וגם כמחמצן."•

(83 )הציון סעיף ד'

(90)הציון iתת-סעיף קבע את דרגת החמצון של אטומי הפחמן בכל אחת מן המולקולות:

C2H4 , CO2 , C2Cl4

תשובה: ב-:Cדרגת החמצון של אטומי

C2Cl4-

CO2-

C2H4-


הציון גבוה. התלמידים ידעו לקבוע דרגות חמצון של אטומי פחמן בתרכובות פחמן. - רשמוC2H4תלמידים מעטים טעו בקביעת דרגת חמצון של אטומי פחמן במולקולה

.

(72)הציון iiתת-סעיף

41

2 +2

010

2030

405060

7080

90100

i ii

8271

.C2Cl4(aq) הוא תוצר חמצון או תוצר חיזור של C2H4(g)קבע אם בתגובה הרשומה בקטע .נמק

תשובה:C2H4(g) הוא תוצר חיזור של C2Cl4(aq).

במהלך התגובה דרגת החמצון של אטומי הפחמן ירדה מ- ל- , עברו חיזור )קיבלו אלקטרונים(.C2Cl4(aq) ב- Cכלומר אטומי


הציון בינוני. הטעויות שאותרו נובעות מבלבול בין המושגים: "חמצון" - "חומר מחמצן" - "חומר שעובר חמצון" - "תוצר חמצון"

"חיזור" - "חומר מחזר" - "חומר שעובר חיזור" - "תוצר חיזור" רוב התלמידים שטעו קבעו נכון שבמהלך התגובה דרגת החמצון של אטומי הפחמן ירדה,

אך הסיקו מסקנה לא נכונה: ירדה, וזה אומר שהוא עבר חמצון, לכן הוא תוצר של חמצון."C"דרגת החמצון של אטומי •

היו תלמידים שקבעו נכון, אך טעו בנימוק:•"C2H4(g) .הוא תוצר חיזורC2Cl4(g) -הוא מחמצן, מכיוון שהוא תורם אלקטרונים לC2H4(g) ".

(73 )הציון סעיף ה'

42

I II III

pH

0זמן

1

77.5

pH

0זמן

1

77.5

pH

0זמן

1

77.5

(71)הציון iתת-סעיף .pHעקבו אחרי התקדמות הניקוי של מקור מי שתייה באמצעות מדידת ה-

.נמק של המים עם הזמן? pH שלפניך מתאר נכון את שינוי ה- I-IIIאיזה מהגרפים

תשובה: .Iגרף

+H3Oבתגובה הנתונה נוצרים יוני (aq) -ולכן ה , pH.של מי השתייה יורד

של מי השתייה לא יכול להיותpH: ה- או )7 של מי השתייה צריך להיות קרוב ל- pHה- אינו מתאים(.IIנמוך מאוד, ולכן גרף

.אנליזהלדעתנו, רמת חשיבה על פי הטקסונומיה של בלום היא

+H3O לא הבינו את הקשר בין ריכוז יוני IIIהציון בינוני. תלמידים שבחרו בגרף (aq)הנוצרים ,

של מי השתייה:pHבתגובה, לבין ה- +H3O. בתגובה נוצרו יוני III"גרף •

(aq) -ולכן ה pH".עלה שלpH של מי השתייה, אך לא הבינו שה- pH התייחסו לירידה ב- IIתלמידים שבחרו בגרף

ולא יכול להיות נמוך מאוד. הם נימקו את בחירתם בכך7מי השתייה צריך להיות קרוב ל- שעל פי הקטע חזרו על הטיפול פעמים אחדות.


43

.CaCO3(s)לקרקעות שבהן מבצעים את הטיפול המתואר בקטע ממליצים להוסיף גיר, הסבר מדוע.

תשובה:+H3Oיוני , מגיב עם CaCO3(s)הגיר,

(aq)( או . הוספת הגיר מונעת עלייה בחומציות הקרקע: של הקרקע(.pHמונעת ירידה ב-


+H3Oיוני התלמידים שטעו אינם מכירים את התכונות של חומצות ובסיסים - הם לא ידעו ש

(aq) ,מגיבים עם הגיר CaCO3(s)הופיעו הסברים שונים, בעיקר הסברים המתייחסים לעליה . בנפח המים וירידה בריכוז של יוני הידרוניום:

•"CaCO3(s) מתפרק במים ליונים, נפח המים גדל, ריכוז יוני H3O+(aq) -יורד, ולכן ה pH".עולה

+H3Oיוני התגובה בין (aq) לבין CaCO3(s)היא תגובה שתלמיד צריך להכיר, אך אינו חייב

לנסח: CaCO3(s) + 2H3O+

(aq) Ca2+(aq) + CO2(g) + 3H2O(l)

מומלץ להציג לתלמידים תגובה זו ולדון איתם על השימוש בזיהוי סלעים ועוד.מומלץ להראות לתלמידים את הסרטון:

https://www.youtube.com/watch?v=Nakhb0sStVI

וגם סרטונים נוספים מהאתר של מכון דוידסון, מכון ויצמן למדע, בנושא חומצות ובסיסים,לדוגמה:

http://www.youtube.com/watch?

annotation_id=annotation_375578&feature=iv&src_vid=Nakhb0sStVI&v=u4tiizXA8n

E

44

http://www.youtube.com/watch?annotation_id=annotation_375578&feature=iv&src_vid=Nakhb0sStVI&v=u4tiizXA8nE



https://www.youtube.com/watch?v=Nakhb0sStVI

75 79 7364

010

2030

405060

7080

90100

ד ג ב א41-549%

0-4010%

55-8445%

85-10036%

3שאלה מבנה האטום, קישור ותכונות של חומרים


71%בחרו בשאלה ציונים ממוצעים של סעיפי השאלה: מהתלמידים

כדי לענות על שאלה זו על התלמיד:.לדעת מבנה של אטום: פרוטונים, נויטרונים, אלקטרונים.לדעת מהו המטען הגרעיני של אטום היסוד ומהו מספר המסה שלו.לדעת לקבוע את המטען הגרעיני של אטום היסוד .לדעת מהם איזוטופים.לדעת סידור אלקטרונים באטום לפי רמות אנרגיה.לרשום נוסחאות ייצוג אלקטרוניות של מולקולות

45

.לקבוע מטען חלקי חיובי ומטען חלקי שלילי על אטום במולקולה.לדעת את הגורמים המשפיעים על אורך קשר קוולנטי במולקולה -להכיר את סולם הpH. .להכיר תגובות חומצה-בסיס.להבין מהו חומר מולקולרי בסיסי וכיצד הוא מתנהג במים.לדעת מהם קשרים בין- מולקולריים והשפעתם על טמפרטורת הרתיחה של החומר.להכיר את סוגי הכוחות הבין מולקולריים.לדעת תנאים לקיום קשרי מימן בין מולקולות החומר.לדעת גורמים המשפעים על חוזק הכוחות הבין מולקולרייםלקשר בין חוזק הכוחות הבין מולקולריים לבין תכונות החומרים, כגון טמפרטורת

הרתיחה.


, g , f , cבטבלה שלפניך מוצגים נתונים על חמישה אטומים שסומנו שרירותית באותיות .

b , a

abcfgהאטום

1414151718מספר מסה

78899מספר נויטרונים

46


הבנהiאiiהבנה

iiiיישוםיישוםiב

iiיישוםיישוםiג

iiיישוםיישוםiד

iiיישום

010

2030

405060

7080

90100

i ii iii

95

64 65


(95)הציון iתת-סעיף .נמקקבע לאיזה מן האטומים שבטבלה המטען הגרעיני הקטן ביותר.

תשובה: .bלאטום

פרוטונים בגרעין )6 יש bלאטום המטען הגרעיני נקבע על פי מספר הפרוטונים בגרעין. 14 8 = 6.)

)מספר הפרוטונים בשאר האטומים גדול יותר.(


הציון גבוה מאוד. התלמידים הכירו מבנה של אטום וידעו לקבוע את המטען הגרעיני שלאטום היסוד

הטעויות המעטות שאותרו נובעות מבלבול בין המטען הגרעיני של אטום לבין מטען היון: שהוא הנמוך ביותר."1 אלקטרונים, ולכן המטען שלו 9 המטען הגרעיני הקטן ביותר, כי יש לו g"לאטום •

ומבלבול בין מספר פרוטונים בגרעין האטום לבין מספר נויטרונים:

47

המטען הגרעיני הקטן ביותר, משום שמספר הנויטרונים בו הוא הקטן ביותר." a"לאטום •

(64)הציון iiתת-סעיף .נמק . Nקבע אילו מן האטומים שבטבלה הם איזוטופים של חנקן,

תשובה:a -ו c.

.(7)מספר האטומי של חנקן הוא פרוטונים בגרעין, אך מספר הנויטרונים שונה )יש להם אותו7 יש c ו- aלכל אחד מאטומי

מספר אטומי, אך מספר המסה שונה(.


הציון נמוך יחסית. חלק ניכר מהתלמידים אינם יודעים מהם איזוטופים וכיצד לקבוע אםאטומים נתונים הם איזוטופים.

הטעויות האופייניות הן::התייחסות לאטומים עם אותו מספר נויטרונים כאל איזוטופים•"b -ו c ".הם איזוטופים של חנקן, כי יש להם אותו מספר נויטרונים:התייחסות לאטומים עם אותו מספר מסה כאל איזוטופיםהם איזוטופים של חנקן. מספר המסה שלהם שווה, אך מספר נויטרונים שונה." b ו- a"אטומים •

הנושא של מבנה האטום, כולל האיזוטופים, נלמד בתחילת כיתה י', לכן תלמידים רבים שוכחים את ההגדרה של איזוטופים. מומלץ לחזור ולתרגל את הנושא גם בכיתה י"א,

ולהסביר מה הקשר בין המסה האטומית שמופיעה בטבלה המחזורית לבין שכיחות האיזוטופים של אותו יסוד.

מומלץ לתת דוגמאות לאיזוטופים של יסודות שונים ותרגילים לחישוב מספר הפרוטונים,מספר האלקטרונים ומספר הניוטרונים באטום.

(65)הציון iiiתת-סעיף g , f , cרשום היערכות האלקטרונים ברמות אנרגיה באטומים .

48

תשובה:c (N): 2 , 5

f (O): 2 , 6

g (F): 2 , 7


הציון נמוך יחסית. הקושי נובע מחוסר הבנה של המושג "היערכות אלקטרונים". הטעויות האופייניות

בתת-סעיף זה הןרישום היערכות אלקטרונית על פי מספר המסה:

· g 2 , 8 , 5 · f 2 , 8 , 7 · c 2 , 8 , 5

או על פי מספר נויטרונים:· g 2 , 7 · f 2 , 7 · c 2 , 6

מומלץ לתרגל עם התלמידים הערכות אלקטרונים של אטומים ויונים שונים. כדי לעזור לתלמידים להבין את נושא מבנה האטום ולענות על השאלות כמו אלה

PhETהמופיעות בסעיף זה,מומלץ לבקש מהתלמידים לעבוד עם הסימולציות של

Colorado:הרכב אטום" ו"איזוטופים ומסה אטומית". הקישור נמצא באתר המפמ"ר" http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/Chimya/Mivnyot/metukshav.htm

לפניך נוסחאות של ארבע מולקולות המכילות חנקן:NH3 , NF3 , FNO , HONH2

(79 )הציון סעיף ב'

49

http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/Chimya/Mivnyot/metukshav.htm

010

2030

405060

7080

90100

i ii

8178

HH:N:H

: : :F:N:F:

: :: :: :

:F: :

:F:N::O:

: :: :

H

: :H:N:O:H

: :

H

HNH:

: :

: ::FNF:

:F: ::

: :FN=O:: :

:

H

:

HNOH

: :

N

:

:

OH

H

H. .

N

:

H HH

N

:

:F::

:F:: :F::

N

:

:F::

:

O :

:או

:או

(78)הציון iתת-סעיף מן המולקולות הנתונות.כל אחתרשום נוסחת ייצוג אלקטרונית ל

תשובה:


רוב התלמידים רשמו נכון את נוסחאות ייצוג אלקטרוניות של מולקולות, אך חלקמהתלמידים טעו.

הטעויות האופייניות הן רישום אלקטרונים לא מזווגים:

50

:F: :

:F:N:F:

:F: :

:F:N:F:

: :: :: : :F:N::O:

: :: :

:F:N::O:

: :: :

: H

: ::H:N:O:H:

: : :

:F:N::O:

: :: :: :: :: :

:רישום זוגות אלקטרונים לא קושרים מיותרים

:רישום נוסחאות עם זוגות אלקטרונים חסרים

מומלץ לחזור ולתרגל נוסחאות ייצוג אלקטרונים גם בכיתה י"א , על ידי שימוש במודלים שונים להסבר צורות גיאומטריות של מולקולות ויונים, וסימון אלקטרונים בלתי קושרים על

המודל. אפשר להמליץ לתלמידים על הסרטון "אלקטרוני ערכיות ונוסחאות לואיס" ועל ההסבר

באתר:http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/chemistry/%D7%90%D7%9C

%D7%A7%D7%98%D7%A8%D7%95%D7%A0%D7%99-%D7%A2%D7%A8%D7%9B

%D7%99%D7%95%D7%AA-%D7%95%D7%93%D7%99%D7%90%D7%92%D7%A8%D7%9E

%D7%95%D7%AA-%D7%9C%D7%95%D7%90%D7%99%D7%A1

בסרטונים הבאים מוצגות שיטות הוראה של נוסחאות ייצוג אלקטרונים:https://www.youtube.com/watch?v=8JsK6rPpi70

https://www.youtube.com/watch?v=NYFE5uslaNo

(81)הציון iiתת-סעיף ציין אם המטען החלקי על אטום החנקן בכל אחת מן המולקולות הוא מטען חלקי חיובי

או מטען חלקי שלילי.

תשובה: יש מטען חלקי חיובי.NF3ב- וFNO ב- Nעל אטום - יש מטען חלקי שלילי.NH2OH וב- NH3 ב- Nעל אטום -

התקבלה גם תשובה ללא סיכום של מטענים חלקיים: NH2OHעבור

51

https://www.youtube.com/watch?v=NYFE5uslaNo

https://www.youtube.com/watch?v=8JsK6rPpi70

http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/chemistry/%D7%90%D7%9C%D7%A7%D7%98%D7%A8%D7%95%D7%A0%D7%99-%D7%A2%D7%A8%D7%9B%D7%99%D7%95%D7%AA-%D7%95%D7%93%D7%99%D7%90%D7%92%D7%A8%D7%9E%D7%95%D7%AA-%D7%9C%D7%95%D7%90%D7%99%D7%A1



N +

+ :

:

OH

H

H. .

+

7571

010

2030

405060

7080

90100

i ii


רוב התלמידים קבעו נכון את הסימן של המטען החלקי על אטום החנקן. הטעויות שאותרו מקבל מטען חלקי חיובי גםN אטום FNOחלק מהתלמידים לא הבינו שבמולקולה

, ולכן טעו בקביעה.F וגם מהקשר עם אטום Oמהקשר עם אטום היו תלמידים שלא הבינו שצריך לחשב את סך המטען על האטום:

ובעלי אלקטרושליליותH גם מטען חלקי שלילי מהקשרים עם אטומי Nמקבל אטום HONH2"במולקולה •, שיותר אלקטרושלילי ממנו." Oנמוכה משלו וגם מטען חלקי חיובי עקב היותו מחובר לאטום

מומלץ לתרגל קביעת מטען חלקי על אטומים במולקולות שונות בעזרת הסימולציה שלColorado PhET:קוטביות מולקולרית". הקישור נמצא באתר המפמ"ר"


(73 )הציון סעיף ג'

(71)הציון iתת-סעיף .N–H קצר מהקשר O–H הקשר HONH2במולקולה

לכך, והסבר את השפעתו על אורך הקשר.אחדציין גורם

52


תשובה:: הפרש באלקטרושליליות(.אוהגורם: קוטביות הקשר )

)האלקטרושליליות של אטום החמצן גדולהNH קוטבי יותר לעומת הקשר OHהקשר מהאלקטרושליליות של אטום החנקן(.

ככל שהקשר קוטבי יותר )המטענים החלקיים על אטומי הקשר גדולים יותר( כוחותהמשיכה בין המטענים החלקיים חזקים יותר והקשר קצר יותר.

:אוהגורם: הרדיוס האטומי.

הרדיוס של אטום החמצן קטן מהרדיוס של אטום החנקן )כי המטען הגרעיני של אטום החמצן גדול מהמטען הגרעיני של אטום החנקן(. ככל שהרדיוס האטומי קטן יותר, כוחות

המשיכה בין אלקטרוני הקשר לשני הגרעינים חזקים יותר והקשר קצר יותר.

* על פי מסמך הלימה בין תכנית הלימודים למסגרת שעות הלימוד בכימיה לשנת תשע"ד,התלמיד

יידרש לציין את הגורמים המשפיעים על אורך קשר ולא יידרש לנמק בצורה מפורטת.


רוב הטעויות שאותרו בתת-סעיף זה נובעות מחוסר הבחנה בין קשרים קוולנטיים ביןאטומים במולקולה לבין כוחות בין מולקולריים:

חזקOH. אמנם שניהם קשרי מימן )קשרים חזקים מאוד(, אך הקשר NH קצר מהקשר OH"קשר •יותר."

, ולכן הקשרים הבין מולקולרייםH לבין Nיותר גדול מאשר בין H לבין O"ההפרש באלקטרושליליות בין•ואז אורך הקשר קצר יותר." ,H ל- Oיותר חזקים בין

חלק מהתלמידים התייחסו לענן האלקטרונים כגורם המשפיע, אך לא הבינו כיצד אורךהקשר תלוי בגודל האטומים:

53

." Nגדול יותר מזה של אטומי Oקצר יותר, מכיוון שהענן האלקטרונים של אטומי OH"קשר • הוא קשר קצר יותר, כי ענן האלקטרונים גדול יותר."O-H"לשניהם יש קשרי מימן, אך •

הטבלה הבאה עשויה לעזור לתלמיד להבחין בין סוגים שונים של קשרים כימיים.

החלקיקים והמטענים שביניהם פועלים כוחות משיכהחשמליים

סוג הקשר

באטום הבודדבין פרוטונים בגרעין לאלקטרונים באורביטלים האטומייםקוולנטי טהורבין גרעיני אטומים לאלקטרוני קשר. בקשר זה יש כיווניות.קוולנטי קוטביבין גרעיני אטומים לאלקטרוני קשר. בקשר זה יש כיווניות. בין אטום מימן החשוף מאלקטרונים במולקולה אחת לזוג

אלקטרונים לא קושרים על אטום אלקטרושלילי מאודבמולקולה סמוכה. בקשר זה יש כיווניות.

קשרי מימן

קטבים בעלי מטען חלקי חיובי במולקולה אחת לקטבים בעלי מטען חלקי שלילי במולקולה סמוכה )קוטביות

רגעית מושרית או קוטביות קבועה(.

אינטראקציותון-דר-ואלס

יוניבין יונים חיוביים ושליליים. יונים חיוביים נמשכים לקטבים בעלי מטען חלקי שלילי

במולקולה סמוכה ויונים שליליים נמשכים לקטבים בעלימטען חלקי חיובי במולקולה סמוכה.

)יונים שליליים נדחים על ידי קטבים בעלי מטען חלקי שלילי במולקולה סמוכה ויונים חיוביים נדחים על ידיקטבים בעלי מטען חלקי חיובי במולקולה סמוכה(.

אינטראקציות חשמליות בין

יונים למולקולות

קוטביות )לדוגמה:

תמיסה מימיתשל חומר יוני(

54

(75)הציון iiתת-סעיף . נמק ? N=O או N–Oאיזה קשר קצר יותר:

תשובה: .N=Oהקשר פועלים כוחות משיכה בין זוג של אלקטרונים קושרים לבין שני הגרעינים )קשרNOבקשר

קוולנטי יחיד(. פועלים כוחות משיכה בין שני זוגות של אלקטרונים קושרים לבין שני הגרעיניםN=Oבקשר

)קשר קוולנטי כפול(. כוחות המשיכה בקשר הכפול חזקים מכוחות המשיכה בקשר היחיד, ולכן הקשר קצר

יותר.


רוב התלמידים ידעו לקבוע איזה קשר קצר יותר, אבל חלק מהתלמידים התקשו להסביראת קביעתם. הקושי נובע מחוסר הבנה כיצד סדר הקשר משפיע על אורך הקשר:

יש יותר קשרים ואורך הקשר שלו קצר יותר, ככל שיש יותר קשרים אורך הקשר בין שני האטומיםN=O"ל- •קטן יותר."

•" N=O".הוא קשר כפול, שהוא חזק יותר מקשר יחיד, ולכן אורך הקשר קצר יותר

היו תלמידים שלא הבחינו בין אלקטרוני קשר לבין אלקטרונים בלתי קושרים: "הקשר הכפול, כי ככל שיש יותר זוגות אלקטרונים בלתי קושרים, המשיכה לגרעין יותר חזקה."•

חלק מהתלמידים טעו בקביעה, כי התייחסו רק להשפעת הקוטביות והרדיוס האטומיוהתעלמו מההשפעה של סדר קשר:

"לשניהם אותו אורך קשר, כיוון שהרדיוס שלהם שווה וכך גם ההפרש באלקטרושליליות."•כפול ולכן חזק יותר, קוטבי יותר וארוך יותר."N=O קצר יותר. הקשר N-O"הקשר •

55

6464

010

2030

405060

7080

90100

i ii

מומלץ להראות לתלמידים סימולציות המדגימות היווצרות קשר קוולנטי יחיד וקשר קוולנטי כפול, ולהדגיש שישנה משיכה בין הגרעין של אטום אחד לבין האלקטרונים

שמשתתפים בקשר, וגם בין הגרעין של האטום השני לבין אלקטרוני הקשר.סימולציה ליצירת קשרים קוולנטיים:

https://www.youtube.com/watch?v=IY-4z1ZEoNs


(64)הציון iתת-סעיף .pH > 7 , למים. לתמיסה המתקבלת יש HONH2(s)מכניסים את החומר הידרוקסיל אמין,

( שלפניך מציג נכון את התגובה שהתרחשה.2(-)1קבע איזה משני הניסוחים ) פסלת את הניסוח האחר.הסבר מדוע

(1) HONH2(s) + H2O(l) HONH3+

(aq) + OH–(aq)

(2) HONH2(s) NH2+

(aq) + OH–(aq)

תשובה:(.1)ניסוח

56

https://www.youtube.com/watch?v=IY-4z1ZEoNs

-HO סוגי חומרים המכילים קבוצות

חומרים מולקולריים חומרים יוניים

הידרוקסידים של מתכות

הידרוקסיל אמינים

לחומרים אופי בסיסי

לחומרים אופי בסיסי

הידרוקסידים של אל-מתכות

לחומרים אופי חומצי

כהלים

לחומרים אופי ניטרלי

הוא חומר שבנויNH2OH(s)( מתאים לתהליך המסה במים של חומר יוני, ואילו 2ניסוח )ממולקולות.


הציון נמוך. חלק ניכר מהתלמידים התקשו להבין מהו חומר מולקולרי בסיסי וכיצד הואמתנהג במים. הטעות האופיינית העיקרית היא קביעה שגויה וניסיון להסבירה:

לא נכון, כי לפי הניסוח החומר מגיב עם מים, אך לא מתמוסס(1). הניסוח (2)"הניסוח הנכון הוא ניסוח •בהם. זה לא נכון, כי להידרוקסיל אמין מסיסות גבוהה במים בגלל ריבוי אתרים ליצירת קשרי מימן."

משום שפירוק חומר יוני במים - המסה במים, מסמנים בחץ של התגובה, והחומר הוא הנכון,( 2)"ניסוח •."7 שלה גדול מ- pH בתמיסה שה- OHמתפרק ליונים ויוצר יוני

התלמידים התייחסו אל הידרוקסיל אמין כאל חומר יוני ולא כאל חומר מולקולרי אשרמגיב עם מים.

הוא חומר בסיסי. כדי לבדוקOHמומלץ להדגיש לתלמידים שלא כל חומר שמכיל קבוצת - מעידה עלOHזאת, צריך קודם לבדוק אם החומר הוא יוני או מולקולרי. נוכחות קבוצת -

אופי בסיסי של החומר רק כאשר החומר הוא יוני. מומלץ להדגיש שחומרים מולקולריים יכולים להיות ניטרליים או להתנהג כבסיסים )כגון

(. ClOHאמינים(, או כחומצה )כגון .OHאנו מביאים סכמה שעשויה לעזור לתלמידים להבחין בין חומרים המכילים קבוצות -

מים

57

הערה: לא צוינו כאן חומרים אמפוטריים, כגון אלומיניום הידרוקסיד.

(64)הציון iiתת-סעיף , גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של חנקןNH3(l)טמפרטורת הרתיחה של אמוניה,

.NF3(l)תלת-פלואורי, הסבר מדוע.

תשובה: יש קשרי מימן בין המולקולות.NH3(l)ב- בין המולקולות פועלות אינטראקציות ון-דר-ואלס בלבד.NF3(l)ב-

NF3(l) חזקים מאינטראקציות ון-דר-ואלס בין מולקולות NH3(l)קשרי המימן בין מולקולות )נדרשת אנרגיה רבה יותר לניתוק הקשרים הבין מולקולריים(. לכן טמפרטורת הרתיחה

.NF3(l) גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של NH3(l)של


הציון נמוך. חלק ניכר מהתלמידים מתקשים לקבוע מהם הגורמים המשפיעים על חוזקהכוחות הבין מולקולריים, ולקשר בין כוחות אלה לבין טמפרטורת הרתיחה של החומרים.

ניתן למיין את הטעויות האופייניות למספר סוגים:

58

התייחסות לגודל של ענני האלקטרונים של מולקולות החומרים, ללא אזכור קשרי , תוך התעלמות מנתוני השאלה: NH3(l)מימן הקיימים בין המולקולות של

." NF3(l) קטן יותר, טמפרטורת הרתיחה נמוכה יותר מאשר NH3"מכיוון שענן האלקטרונים של מולקולות •

התייחסות להבדל בקוטביות המולקולה במקום להבדל בסוגי הקשרים הבין מולקולריים:

גבוהה יותר בשל הקוטביות הגדולה יותר, כלומר הפרש האלקטרושליליותNH3"טמפרטורת הרתיחה של •גדול יותר."

, כי יש להם קוטביות והפרש אלקטרושליליות NF3(l) חזקים מן הקשרים ב- NH3(l)"הקשרים בין מולקולות •גדול יותר."

:חוסר הבחנה בין קשרים קוולנטיים בין אטומים במולקולה לבין כוחות בין מולקולריים יש יכולת יצירת קשרי מימן בתוך המולקולה של האמוניה."NH3"ב- •"בין אטומי האמוניה מתקיימים קשרי מימן ובין אטומי החנקן תלת פלואורי מתקיימים כוחות ון-דר-ואלס."•

מומלץ להראות לתלמידים סימולציות למעברים במצב הצבירה בחומר המולקולרי, ולהדגיש אילו קשרים מתפרקים בעת הרתיחה. כמו כן מומלץ להדגיש שהקשרים בתוך

המולקולה הם קוולנטיים, ופירוק קשר קוולנטי מצריך השקעת אנרגיה רבה יותר. במהלךהרתיחה לא מתפרקים קשרים קוולנטיים.

"קוטביות מולקולרית". הקישורColorado PhETמומלצת סימולציה "מצבי צבירה" של נמצא באתר המפמ"ר:


סימולציות נוספות:https://www.youtube.com/watch?v=lkl5cbfqFRM

http://stwww.weizmann.ac.il/G-CHEM/center/animationsindex/Matters/H-bonding.html

בסרטון הבא מוצגת שיטת הוראה של נושא "קשרי מימן":https://www.youtube.com/watch?v=58Vn1dldevE

59

https://www.youtube.com/watch?v=58Vn1dldevE

https://www.youtube.com/watch?v=lkl5cbfqFRM

N

:

H HH

N

:

:F::

:F:: :F::


החומראמוניהחנקן תלת-פלואוריסוג החומרשניהם חומרים מולקולריים

NF3NH3נוסחה מולקולרית

של מולקולת החומר נוסחת ייצוג

אלקטרונית שלמולקולת החומר

אלקטרוניםNF3( 34ענני האלקטרונים במולקולות במולקולה( גדולים מענני אלקטרונים במולקולות אמוניה )

אלקטרונים במולקולה(.10



קוטביות שלמולקולות קוטביותמולקולות קוטביותמולקולות החומר

קשרי מימןאינטראקציות ון-דר-ואלסואינטראקציות ון-דר-ואלס

סוג הכוחות הבין מולקולריים בחומרים

במצב נוזל גבוהה מטמפרטורתNH3(l)נתון: טמפרטורת הרתיחה של

. המסקנה: קשרי המימן בין מולקולותNF3(l)הרתיחה של NH3(l) חזקים מאינטראקציות ון-דר-ואלס בין מולקולות NF3(l)

. במקרה הנתון, סוג הקשרים משפיע על חוזק הכוחות הבין מולקולריים יותר מההבדל בגודל של ענני האלקטרונים

במולקולות החומרים.


בחומרים במצב נוזל

גבוהה מטמפרטורת הרתיחהNH3(l)טמפרטורת הרתיחה של , כי טמפרטורת הרתיחה היא מדד לחוזק כוחותNF3(l)של

בין מולקולריים. טמפרטורות רתיחה

של החומרים )נתונה(

60

010

2030

405060

7080

90100

ב א ד ג

53

7254 59

41-5414%

0-4027%

55-8437%

85-10022%

4שאלה תכונות של חומרים וסטויכיומטריה



כדי לענות על שאלה זו על התלמיד:להבין את ההבדל המהותי בין חלקיק של חומר לבין צבר של חלקיקים, בין הכוחות

הפועלים בחלקיק בודד לבין הכוחות הפועלים בין חלקיקים בצבר..להכיר את המבנה של חומרים יוניים ואת הכוחות הפועלים בין היונים.להכיר את המבנה המתכתי ואת הכוחות הפועלים במתכות.לדעת מהי סגסוגת, מבנה של סגסוגות ותכונותיהן.לדעת מהי קורוזיה של מתכות )ושל סגסוגות( ואיך להגן על מתכת מפניה.לקשר בין נוסחאות החומרים לבין סוגיהם.לתאר את מבנה החומרים מסוגים שונים ברמה מיקרוסקופית.להבחין בין תגובת חומצה-בסיס לבין תגובת חמצון-חיזור על פי ניסוחי התגובות ,לקבוע את התפקיד של יוני הידרוניוםH3O+

(aq)בתגובה: יש תגובות שבהן יונים אלה מגיבים כחומצה, מכיוון שהם מוסרים פרוטונים, ויש תגובות שבהן יונים אלה מגיבים

+H3Oכמחמצן כאשר אטומי מימן שביוני (aq)קולטים אלקטרונים ומתקבלות מולקולות

של היסוד מימן..לבצע חישובים סטויכיומטריים.לבצע חישוב אחוזים.לדעת את התנאים למוליכות חשמלית של חומרים: חלקיקים טעונים ניידים

61

ציון השאלה נמוך, חלק מהסעיפים היה קשה לתלמידים. יש בה שני תת-סעיפים ברמהשל אנליזה, לעומת שאלות אחרות שציוניהן גבוההים יותר.


. Cu(s) , ונחושת, Al(s)ליניט היא סגסוגת של אלומיניום, , המגדילה את עמידות הסגסוגתAl2O3(s)על סגסוגת זו נוצרת שכבה של אלומיניום חמצני,

בפני קורוזיה.

(53 )הציון סעיף א' מהמבנה של סגסוגת ליניט? בתשובתך התייחס לסוגAl2O3(s)במה שונה המבנה של

החלקיקים ולכוחות הפועלים ביניהם.

תשובה:Al2O3(s) מורכב מיוני Al3+ ויוני O2( קשראו , שביניהם פועלים כוחות משיכה חשמליים :

יוני(. , ו-"ים של אלקטרונים". בין היונים החיוביים+Cu2 , יוני +Al3הסגסוגת ליניט מורכבת מיוני

: קשר מתכתי(. אוובין האלקטרונים שב"ים האלקטרונים" יש משיכה חשמלית )


62


יישוםאיישוםiב

iiאנליזההבנהiג

iiיישוםiiiיישוםivאנליזה

יישוםד

3+3+ 3+ 2+

2+

3+

3+ 3+ 3+

3+

3+3+

3+ 3+3+3+

3+3+ 3+

2

2

2

3+

3+

3+3+

2 2

2 3+

3+2 2

2

3+3+

2 2

2

3+3+ 2

2

2

2

3+

3+

3+ 3+

הציון נמוך. תלמידים רבים לא הצליחו להסביר את ההבדלים בין המבנה היוני של תחמוצתAl2O3(s)לבין המבנה המתכתי של סגסוגת ליניט. ניתן למיין את הטעויות האופייניות

שהופיעו בסעיף זה לשני סוגים עיקריים:טעויות בתיאור המבנה המתכתי של סגסוגת ליניט:.1התייחסות לסגסוגת כאל חומר מולקולרי ותיאור קשרים קוולנטיים תוך מולקולריים

במקום קשר מתכתי:"סגסוגת ליניט היא חומר מולקולרי שבו פועלים כוחות ון-דר-ואלס."•:קביעה נכונה של סוג החומר - מתכתי, אך תיאור שגוי של המבנה "סגסוגת ליניט היא מתכת שיש לה הרבה חלקיקים חיוביים ללא חלקיקים שליליים. לכן ישנם כוחות•

דחייה בין החלקיקים.""ליניט הוא חומר מתכתי שלא מתמוסס במים ובין האלקטרונים יש קשרים חזקים." •: Al2O3(s)טעויות בתיאור המבנה היוני של תחמוצת .2:ציון סוג החומר - חומר יוני, המלווה בהתייחסות אליו כאל חומר מולקולרי"התחמוצת היא חומר יוני. במולקולות החומר יש קטבים חיוביים ושליליים."•

חוסר ידע והבנה מהו המבנה של חומר יוני, וכתוצאה מכך תיאורים מבולבלים שלהמבנה היוני:

•" Al2O3(s)".הוא חומר יוני, כלומר מולקולה גדולה ויש בה יון חיובי ויון שלילי•" Al2O3(s)-".חומר יוני. הקשרים הפועלים בין מולקולות הם קשרים יוניים היא מולקולה יונית, לכן החומר הוא יוני. המולקולה היא קוטבית, ישנה משיכה ביןAl2O3(s) "מולקולת •

קטבים מנוגדים במולקולה."

הטעויות משני הסוגים נובעות מחוסר הבחנה:בין סוגי חומריםבין סוגי חלקיקים בין חלקיק בודד לצבר חלקיקיםבין סוגי הכוחות הפועלים בין חלקיקים בחומרים מסוגים שונים.בין מטען חשמלי של יון לבין מטען חשמלי חלקי על אטום במולקולה

חלק מהתלמידים מתקשים בתיאור החומר ברמה מיקרוסקופית. מומלץ לבקש מהתלמידים לתאר את שני החומרים ברמה מאקרוסקופית וברמה

מיקרוסקופית ולצייר באופן סכמתי את המבנה שלהם, לדוגמה:

63

6875

010

2030

405060

7080

90100

i ii

מומלץ לעבור עם התלמידים על המצגות בנושא "יחסים וקשרים בעולם החומרים",שהוכנו על ידי

ד"ר דורית בר וירדן קדמי. המצגות נמצאות באתר המפמ"ר בדף:http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/Chimya/

Mivnyot/AzareyHoraa.htm

ביצעו ניסוי כדי לקבוע את ההרכב של סגסוגת ליניט. .HCl(aq) גרם ליניט, הכניסו אותה לתמיסה של חומצת מימן כלורי, 6לקחו דגימה של

.בלבד( 2( ו- )1התרחשו שתי התגובות )(1) Al2O3(s) + 6H3O+

(aq) 9H2O(l) + 2Al3+(aq)

(2) 2Al(s) + 6H3O+(aq) 3H2(g) + 2Al3+

(aq) + 6H2O(l)


(75)הציון iתת-סעיף מהו סוג התגובה - חמצון-חיזור או חומצה-בסיס.)2(ו- ) 1(קבע עבור כל אחת מן התגובות

.נמק

64



+10

תשובה:( היא תגובת חומצה-בסיס.1)תגובה

+H3O( מיוני +Hבמהלך התגובה עוברים פרוטונים )יוני (aq) שבתמיסה ליוני O2 -ב Al2O3(s).

)לא חלים שינויים בדרגות החמצון של אטומים במהלך התגובה, לכן התגובה היא לאתגובת חמצון-חיזור.(

( היא תגובת חמצון-חיזור.2)תגובה +H3O שביוני H לאטומי Alבמהלך התגובה עוברים אלקטרונים מאטומי

(aq) (.H ושל אטומי Alאטומי : חלים שינויים בדרגות החמצון של או)

)לא עוברים פרוטונים במהלך התגובה, לכן התגובה היא לא תגובת חומצה-בסיס.(


רוב התלמידים קבעו נכון את סוגי התגובות הנתונות, אך חלק מהתלמידים טעה.הטעויות האופייניות שאותרו הן:

:קביעה שגויה של סוג התגובה וניסיון לנמקההיא תגובת חמצון-חיזור, כי יש בה יוני מתכת שהיא חומר מחזר."( 1)"תגובה •+H3O היא תגובת חומצה-בסיס, כי בתגובה משתתפים יוני (2)"תגובה •

(aq)".שהם יוני חומצה :קביעה נכונה של סוג התגובה המלווה בנימוק שאינו מתאים או חלקיהיא תגובת חומצה-בסיס, כי מגיבים בה יוני הידרוניום."( 1)"תגובה • היא תגובת חמצון-חיזור, כי במגיבים יש אלומיניום שהוא מתכת מחזרת."(2)"תגובה •

(68)הציון iiתת-סעיף +H3Oמהו התפקיד של יוני הידרוניום,

(aq) נמק? )2 (ו-) 1( , בכל אחת מן התגובות.

תשובה:+H3O( יוני 1בתגובה )

(aq)( מגיבים כחומצה, מכיוון שהם מוסרים פרוטונים H+ ליוני )O2-ב Al2O3(s).

+H3O( יוני 2בתגובה )(aq) מגיבים כמחמצן. אטומי מימן שביוני H3O+

(aq)מקבלים אלקטרונים מאטומי אלומיניום ונוצרות מולקולות של יסוד מימן.

+H3O ביוני H: דרגת החמצון של אטומי או)(aq) .) -יורדת מ- ל

65

i ii iii iv0

10

2030

405060

7080

90100

75

5538

19


תת-סעיף זה היה קשה לחלק מהתלמידים. הטעויות האופייניות הן: :טעויות המשגה בנושא חומצות ובסיסים+H3Oיוני (1)"בתגובה •

(aq)".פועלים כבסיס משום שהם מוסרים פרוטונים +H3Oיוני "בכל אחת מהתגובות התפקיד של•

(aq) -הוא להיות אינדיקטור לרמת ה pH".בתמיסה +H3Oיוני התפקיד של "•

(aq) לשמור על מתכת בפני קורוזיה.":(2)בתגובה

:"אי הבנה של השאלה - פירוש לא מתאים של המילה "תפקיד+H3Oיוני התפקיד של "•

(aq) הוא להגיב עם (1)בתגובה Al2O3(s)". +H3Oיוני התפקיד של "•

(aq) הוא לפרק את (1)בתגובה Al2O3(s)ליוני אלומיניום, כדי להכניס אותם לתמיסה."

+H3Oיוני התפקיד של "•(aq) לפרק את הסגסוגת ליונים ובכך להוסיף לתמיסה יוניהוא( 2)בתגובה

אלומיניום."

מומלץ להציג לתלמידים תגובות שונות שבהן לאותם חלקיקים יכולים להיות תפקידיםשונים, תלוי בתגובה.

(54 )הציון סעיף ג' 7.875 בכמות מספקת נפלטו HCl(aq) גרם סגסוגת ליניט עם תמיסת 6נמצא כי בתגובה של

גרם מוצק שלא הגיב.0.3 , ונותרו H2(g)ליטר ליטר.25 מול גז בתנאי התגובה הוא 1הנפח של

66

25 litermol

7.875 liter = 0.315 mol

0.315 23 = 0.21 mol

(75)הציון iתת-סעיף .פרט את חישוביךכמה מולים של גז נפלטו?

תשובה:

מספר המולים של גז שנפלטו בתגובה:


חלק מהתלמידים לא ידעו לחשב את מספר המולים של גז על פי הנתונים. הם הכפילו אתנפח הגז שנפלט בנפח מולרי של גז.

(55)הציון iiתת-סעיף .נמק הגיבו? Al(s)כמה מולים של

התשובה: .H2(g) מול 3 מתקבלים Al(s) מול של 2על פי יחס המולים בניסוח התגובה, מ-

שהגיבו: Al(s)מספר המולים של


הציון נמוך. הטעויות האופייניות שאותרו בתת-סעיף זה הן: 1:1התעלמות מיחס המולים בניסוח התגובה וחישוב על פי יחס. :המצאה של "נוסחת הסגסוגת" ושל "התפרקותה במים" וחישוב על פי יחס המסה

67

27 0.21 mol = 5.67 gr grmol

6 gr5.67 gr 100% = 94.5%

(38)הציון iiiתת-סעיף .פרט את חישוביך בדגימה. Al(s)חשב את אחוז ה-

תשובה:

שהתקבלה:Al(s)המסה של

בדגימה:Al(s)אחוז


הציון נמוך מאוד. רוב התלמידים לא הצליחו לחשב את אחוז האלומיניום בדגימה, כי לאהכירו חישוב אחוזים. טעות נוספת שאותרה היא חישוב שגוי של מסת האלומיניום.

(19)הציון ivתת-סעיף .פרט את חישוביך בדגימה. Al2O3(s)חשב את המסה של

תשובה: .Cu(s) גרם Al(s) , 0.3 גרם 5.67 גרם סגסוגת יש 6ב-

gr (5.67 gr + 0.3 gr) = 0.03 gr 6 בדגימה:Al2O3(s)המסה של


הציון נמוך במיוחד. הטעויות האופייניות הן: להבין שאם לאחר התגובה נותר מוצק, המשמעות היא שלא כל החומר הגיב. קושי.אי הבנה שהסגסוגת מכילה שלושה סוגי חומרים: אלומיניום, נחושת ואלומיניום חמצני

AlCu(s) Al3+(aq) + Cu2+

(aq)

1 : 1 : 16 גרם 3 גרם 3 גרם

68

אי הבנה של התהליך הכולל תגובות של חומצהHCl(aq)עם אלומיניום ועם אלומיניום חמצני. המוצק שנותר הוא נחושת מתוך הסגסוגת, שלא הגיבה עם חומצה.

מומלץ לבצע עם התלמידים פעילויות שונות - לעבוד עם מאמרים, סרטים, שאלות ברמהגבוהה - בעבודות, לאו דווקא במבחנים.

של ספר הלימוד "יחסים3פעילויות ושאלות לדוגמה אפשר למצוא במדריך למורה לפרק וקשרים בעולם החומרים", הנמצא באתר הספר:

http://stwww.weizmann.ac.il/g-chem/materials/

כולל פעילויות נוספות שלא מופיעות בספר: ניסויים, סרטים, מאמרים, שאלות מסוג"ניתוח קטע ממאמר מדעי" ודפי עבודה.

(59 )הציון סעיף ד'.נמק? Al2O3(s)או Al(s)איזה חומר מוליך חשמל טוב יותר,

תשובה:Al(s). Al(s) הוא מתכת ואילו Al2O3(s).הוא תרכובת יונית : אלקטרונים בלתי מאותרים(.או יש "ים אלקטרונים" ניידים )Al(s)ב- אינו מוליך זרם חשמלי.Al2O3(s) אינם ניידים, ולכן Al2O3(s) שבסריג של O2 ויוני +Al3יוני


חלק ניכר מהתלמידים אינם יודעים את התנאים למוליכות חשמלית של החומר: נוכחותחלקיקים טעונים ויכולתם לנוע. הטעויות האופייניות שאותרו בסעיף זה הן:

:חוסר ידע - הנחה שהתנאי היחיד למוליכות החומר הוא חלקיקים טעוניםחומר יוני בנוי מיונים טעונים - חיוביים ושליליים, לכן הוא מוליך היטב חשמל.""• :קביעה נכונה המלווה בנימוק חלקי ברמה המאקרוסקופית או שאינו מתאים הוא מתכת ולכן מוליך."Al(s)"ידוע שמתכות מוליכות חשמל. ••"Al2O3(s)".הוא חומר מולקולרי, ולכן לא מוליך חשמל

69


:קביעה שגויה ונימוק המתבסס על תיאורים שגויים של מבנה החומריםחומר יוני מוליך חשמל, כי הוא בנוי ממולקולות, שבכל מולקולה יון חיובי ויון שלילי.""•• "Al2O3(s) -מוליך חשמל טוב יותר מAl(s) -כי הוא קוטבי יותר מ ,Al(s) ".

מומלץ לבצע ניסויים - לבדוק מוליכות חשמלית של חומרים שונים, ולהסביר את התוצאותברמה

מיקרוסקופית.

5שאלה מבנה וקישור, חמצון-חיזור


70

60

44

84

43

010

2030

405060

7080

90100

ד ג ב א 41-5419%

0-4024%

55-8444%

85-10013%


כדי לענות על שאלה זו על התלמיד: .לדעת לרשום ייצוג מלא לנוסחת מבנה של מולקולה על פי ייצוג מקוצר."להכיר את המושג "איזומרים.לקבוע על פי נוסחאות מבנה של חומרים אם החומרים הם איזומרים.להכיר את סוגי הכוחות הבין מולקולריים: אינטראקציות ון-דר-ואלס וקשרי מימן.לדעת תנאים לקיום קשרי מימן בין מולקולות החומר.לדעת גורמים המשפיעים על חוזק הכוחות הבין מולקולריים.לקשר בין חוזק הכוחות הבין מולקולריים לבין טמפרטורת הרתיחה של חומר.לקשר בין שייר פחמימני גדול במולקולת החומר לבין מסיסות החומר במיםלהבחין בין רמה מאקרוסקופית לבין רמה מיקרוסקופית ולתאר חומרים גם ברמה

מאקרוסקופית וגם ברמה מיקרוסקופית. .להכיר קבוצות פונקציונליות אחדות בתרכובות פחמן .לקבוע דרגות חמצון של אטומי פחמן בתרכובות פחמן


71

OH

OH

010

2030

405060

7080

90100

i ii iii

5867

44

,A , B ,Cבטבלה שלפניך מוצג מידע על טמפרטורות הרתיחה של שלושה חומרים, .C4H10Oשנוסחתם המולקולרית היא

ייצוג מקוצר של נוסחתהחומרמבנה

טמפרטורתרתיחה

(oC)

A118

B83

C? -40נמוכה מ


72


יישוםiאiiיישום

iiiאנליזהיישוםiב

iiיישוםהבנהiג

iiיישוםיישוםד

(58)הציון iתת-סעיף גבוהה מטמפרטורת הרתיחה של החומרAהסבר מדוע טמפרטורת הרתיחה של החומר

B.

תשובה: יש קשרי מימן ואינטראקציות ון-דר-ואלס.B ו- Aבין המולקולות של -

אחת, ולכן למולקולות של שני החומרים ישOH יש קבוצת-B ו- A)בכל מולקולה של אותן אפשרויות ליצירת קשרי מימן.(

שווה בגודלו לענן האלקטרונים במולקולה שלAענן האלקטרונים במולקולה של חומר - .Bחומר

ארוכה )פרושה(, ואילו השרשרתA)השרשרת הפחמימנית במולקולה של חומר - A מסועפת.( שטח המגע בין המולקולות של חומר Bהפחמימנית במולקולה של חומר

גדול יותר, אינטראקציות ון-דר-ואלס חזקות יותר )נדרשת אנרגיה רבה יותר לניתוק גבוהה מטמפרטורתAהקשרים הבין מולקולריים(, ולכן טמפרטורת הרתיחה של חומר

.Bהרתיחה של חומר


הציון נמוך. ניתן למיין את הטעויות האופייניות למספר סוגים:חוסר הבחנה בין קשרים קוולנטיים בין אטומים בתוך מולקולה לבין כוחות בין

מולקולריים: אין הסתעפויות הקשרים חזקים יותר - קשרים קוולנטיים, וקשה יותר לפרק אותם."A"מכיוון שבחומר • "המבנה בו מסודרות מולקולות משפיע על חוזק המשיכה של קשרים קוולנטיים בין האטומים המרכיבים•

."B משיכה חזקה יותר, הפרש באלקטרושליליות גדול יותר מאשר במולקולה Aאותן. בין אטומי מולקולה

הסברים חלקיים - התלמידים מציינים את ההבדל בשטח מגע בין מולקולות בשני האיזומרים, אך לא עורכים השוואה בין שאר הגורמים: לא מתייחסים לשוויון בגודל ענן

האלקטרונים, לא מציינים קשרי מימן ושוויון במספר המוקדים ליצירתם:

73

OH

OH

, ולכן טמפרטורת הרתיחה שלוB מאפשר שטח מגע גדול יותר מחומר A"המבנה המרחבי של חומר •גבוהה יותר."

:התייחסות לשני החומרים כאל חומרים עם קוטביות שונה." A גבוהה יותר מזו של B"הקוטביות של• פחות קוטבי בגלל שצורתו טטראהדר ולכן הוא פחות יציב. טטראהדר זו הצורה הכי לאB"חומר •

קוטבית."

:תשובות כלליות ומעורפלות ללא שימוש במונחים מדויקים מתאים יותר."A"המבנה של• עם האוויר יותר פתוח."A"הקשר של חומר • הוא חומצת שומן ולחומצת שומן יש טמפרטורת רתיחה גבוהה, וגם שטח פנים יותרA"מכיוון שחומר •

גדול."

מומלץ לתרגל עם התלמידים בניית תשובות מלאות. יש להתייחס לסוג הכוחות הבין מולקולריים ולכל הגורמים המשפיעים על חוזקם. בשאלות שבהן נדרשת השוואה בין

תכונות של שני חומרים )טמפרטורת רתיחה, מסיסות( יש לציין מה מאפיין כל חומר ואזלהתייחס לשוני.


BAהחומרסוג החומרשניהם חומרים מולקולריים

C4H10Oהחומרים הם איזומרים

נוסחה מולקולריתשל מולקולת החומר

נוסחת מבנה שלמולקולת

החומר

ענני האלקטרונים במולקולות של שני החומרים שווים אלקטרונים42בגודלם, כי החומרים הם איזומרים )

במולקולה(.




קשרי מימןואינטראקציות ון-דר-ואלס


במצב נוזל

74

גדול יותר, כיAשטח המגע בין המולקולות של חומר ארוכהAהשרשרת הפחמימנית במולקולה של חומר

)פרושה(, ואילו השרשרת הפחמימנית במולקולה של חומרB.מסועפת

שטח המגע ביןמולקולות החומר

גבוהה מטמפרטורתAנתון: טמפרטורת הרתיחה של חומר . המסקנה: אינטראקציות ון-דר-ואלסBהרתיחה של חומר

חזקות יותר )נדרשת אנרגיה רבה יותר לניתוק הקשרים הביןמולקולריים(.


בחומרים במצב נוזל גבוהה מטמפרטורתAטמפרטורת הרתיחה של חומר

, כי טמפרטורת הרתיחה היא מדדBהרתיחה של חומר לחוזק כוחות בין מולקולריים.

טמפרטורות רתיחהשל החומרים )נתונה(

(67)הציון iiתת-סעיף במים נמוכה.Aהסבר מדוע המסיסות של החומר

תשובה: : חלק הידרופובי( ארוך יחסית )יכול ליצוראו שייר פחמימני )Aלמולקולות של חומר

:אואינטראקציות ון-דר-ואלס בלבד( שאינו יכול ליצור קשרי מימן עם מולקולות המים ) בין מולקולות המים(. כתוצאה מכךAשמפריע להשתלבות המולקולות של חומר

במים היא נמוכה.Aהמסיסות של חומר


הטעויות האופייניות שאותרו בתת-סעיף זה נובעות מחוסר יכולת לקשר בין שייר פחמימניגדול במולקולת החומר לבין מסיסות נמוכה של החומר במים.

הטעויות העיקריות הן:חוסר הבחנה בין קשרים קוולנטיים בין אטומים בתוך מולקולה לבין כוחות בין

מולקולריים: "מפני שהרדיקל של מולקולה ארוך, מה שהופך אותה לחזקה מאוד וקשה לפירוק - זה קשרים קוולנטיים•

חזקים.""במולקולה קשרים חזקים, ולכן לא ניתן להמיס אותה במים."•

ציון מוקדים מעטים ליצירת קשרי מימן, אך חוסר התייחסות לשייר פחמימני גדול במולקולה:

75

מספר מוקדים קטן ליצירת קשרי מימן."A"לחומר •

:התייחסות לשייר פחמימני גדול במולקולה, אך שימוש במונחים לא נכונים"שטח פנים גדול יותר, ולכן קשה למולקולות מים לעטוף אותו."•"מפני שהקרבוקסיל של מולקולה ארוך, למרות שיש אתרים ליצירת קשרי מימן•

לא ניתן להמיס את החומר במים."

(44)הציון iiiתת-סעיף , וערבבו.Aהכניסו למבחנה מים וחומר

את התערובת שהתקבלה.המאקרוסקופיתתאר ברמה

תשובה:: במבחנה התקבל נוזל עכור(.אובמבחנה יתקבלו שתי שכבות של נוזל )

)בשכבה התחתונה יהיה החומר שלו צפיפות גבוהה יותר.(


הציון נמוך מאוד. הבעיה העיקרית בתת-סעיף זה היא חוסר יכולת של תלמידים רבים לתאר תערובת הטרוגנית של הנוזלים שהמסיסות של נוזל אחד בשני נמוכה. חלקם לא

ידעו איך תיראה התערובת:"התערובת תיראה כמו מים."•"בתערובת היו מים ובתוכם גוש מוצק שלא התמוסס."•

וחלקם הבינו שבמבחנה ייראו שני החומרים, אך לא ידעו כיצד לתאר את התערובת: "תמיסה במצב נוזלי עם פירורים קטנים של חומר שלא הצליח להתמוסס."•"מתקבלת במבחנה תמיסה הטרוגנית."•

בעיה נוספת היא חוסר הבחנה בין רמה מאקרוסקופית לרמה מיקרוסקופית. היו תלמידיםשתיארו מולקולות, יונים, קשרי מימן:

שלא נקשרו עם מולקולותA במים, ולכן נראה עדיין מולקולות של חומר A"יש המסה חלקית של חומר •המים."

"יוני החמצן שבמים נמשכים ליוני המימן של החומר."•

76

010

2030

405060

7080

90100

i ii

3850

HCCCOCH

H H H H

H H H HHCCOCCH

H H H H

HH H H

:או

לבין מולקולות המים."A"מעט קשרי מימן במולקולות וקשרי ון-דר-ואלס חלשים בין מולקולות של חומר •

מומלץ לבצע עם התלמידים ניסויים - ערבוב חומרים עם מים ועם ממסים נוספים, ולבקש מהתלמידים לרשום את התצפיות ולתאר את התמיסות ואת התערובות ברמה

מאקרוסקופית וברמה מיקרוסקופית.


(50)הציון iתת-סעיף .Cהצע נוסחת מבנה למולקולות של החומר

תשובה:

או:CH3CH2OCH2CH3 : או CH3CH2CH2OCH3


77

• CH3 CH2OH

CH2 CH2

• CH3 CH3

CH2 CH2OH

הציון נמוך. תלמידים רבים לא חשבו על אתרים - איזומרים של כוהלים. חלק מהתלמידיםאינם יודעים מהם איזומרים וכיצד לקבוע אם נוסחאות מבנה נתונות מייצגות איזומרים.

הופיעו טעויות אופייניות משני סוגים עיקריים: התעלמות מהנתון שחומרC הוא איזומר של A -ו Bוהצעת נוסחאות של חומרים ,

מולקולריים בעלי מולקולות לא קוטביות ו/או חומרים שענני אלקטרונים במולקולות:Bשלהם קטנים מאלה שבמולקולות של חומר

• CH3CH2OH • CH4 • CO2

היו תלמידים שהבינו שיש להציע נוסחה של חומר שהוא איזומר שלA -ו Bאך , כנראה חשבו שמולקולות של איזומרים צריכות להכיל אותן קבוצות פונקציונליות, ולכן

-בוטאנול עם שרשרת2( או של A-בוטאנול )חומר 1רשמו נוסחאות של פחמימנית מקופלת:

(38)הציון iiתת-סעיף נמוכה מטמפרטורת הרתיחה של החומרCהסבר מדוע טמפרטורת הרתיחה של החומר

B.

תשובה: יש אטום חמצן שעליו זוגות אלקטרונים בלתי קושרים, אך איןC)בכל מולקולה של חומר

אטום מימן חשוף מאלקטרונים.( יש אינטראקציות ון-דר-ואלס בלבד, והן חלשות מקשרי מימןCבין המולקולות של חומר

)נדרשת פחות אנרגיה לניתוקBואינטראקציות ון-דר-ואלס שבין המולקולות של חומר (.Cהקשרים שבין המולקולות של חומר .B נמוכה מטמפרטורת הרתיחה של חומר Cלכן טמפרטורת הרתיחה של חומר


הציון נמוך מאוד. ניתן למיין את הטעויות האופייניות שהופיעו בתת-סעיף זה לשלושה סוגיםעיקריים:

78

כאל מולקולות בעלות דו-קוטב רגעי, ולמולקולותCהתייחסות למולקולות של חומר .1 כאל בעלות דו-קוטב קבוע.Bשל

אינן קוטביות, לכן הקשרים הבין מולקולריים ביניהן חלשים יותר מהקשרים ביןC"המולקולות של חומר • ."Bהמולקולות הקוטביות של חומר

חוסר הבחנה בין תהליך הרתיחה של החומר לבין המסיסות של החומר במים -.2 התייחסות ליצירת קשרי מימן בין מולקולות החומר לבין מולקולות המים, במקום

ליצירת קשרי מימן בין מולקולות החומר: אין מוקדים ליצירת קשרי מימן, רקC יש מוקד ליצירת קשרי מימן עם המים ולחומר B"משום שלחומר •

ליצירת קשרי ון-דר-ואלס עם המים." אין מימנים חשופים מאלקטרונים, ולכן הוא יכול ליצור קשרי מימן רק במידה והמימנים שלC"בחומר •

מעלות מול החמצן שלו."180המים יסתדרו בדיוק בזוית של

חוסר הבחנה בין קשרים קוולנטיים בין אטומים בתוך מולקולה לבין כוחות בין.3מולקולריים - ייחוס טמפרטורת הרתיחה לחוזק קשרים בין אטומים בתוך מולקולה:

נמוכה כי אין למולקולה שלו קשרים כפולים והאנרגיה הדרושהC"טמפרטורת הרתיחה של חומר •לפירוקה נמוכה."

אין קשר מימני שיחזק את המולקולה."C"בחומר • אשר מהווים קשרים ארוכים יחסית שקל יותר לפרק."CH הרבה קשרים C"בין המולקולות בחומר •

חשוב להדגיש את ההבדל בין חוזק קשרים קוולנטיים בתוך מולקולה לבין חוזק כוחות בין מולקולריים הניתקים ברתיחה. מומלץ לתרגל כתיבת הסבר מילולי להבדלים

בטמפרטורת הרתיחה מן השנה שעברה3של חומרים מולקולריים שונים. אפשר להיעזר בניתוח של שאלה

)תשע"ב(.

79

OHO

OH

OHHO*

O

OHHO

OH

O

OH

H

HO

O

HO

I II III IV


CBהחומרסוג החומרשניהם חומרים מולקולריים

C4H10Oהחומרים הם איזומרים


נוסחת מבנה שלמולקולת

החומר

ענני האלקטרונים במולקולות של שני החומרים שווים אלקטרונים42בגודלם, כי החומרים הם איזומרים )

במולקולה(.




קשרי מימןאינטראקציות ון-דר-ואלסואינטראקציות ון-דר-ואלס


במצב נוזל גבוהה מטמפרטורתBנתון: טמפרטורת הרתיחה של חומר

. המסקנה: קשרי המימן בין מולקולותCהרתיחה של חומר B(l) חזקים מאינטראקציות ון-דר-ואלס בין מולקולות C(l) .


בחומרים במצב נוזל גבוהה מטמפרטורתBטמפרטורת הרתיחה של חומר

, כי טמפרטורת הרתיחה היא מדדCהרתיחה של חומר לחוזק כוחות בין מולקולריים.

טמפרטורות רתיחהשל החומרים )נתונה(

.I-IVלפניך ייצוג מקוצר לנוסחאות המבנה של מולקולות החומרים

80

7686

010

2030

405060

7080

90100

i ii

O

H

H

H

H

HCCCOH

O

H

H

HOCCCOH

O H

H

H

H

H

OH

HOCCCH

O

H

H

HOCCCOHH

H

H

OH

I II

III IV

(84 )הציון סעיף ג'

(86)הציון iתת-סעיף .I-IV רשום ייצוג מלא לנוסחאות המבנה של מולקולות החומרים

תשובה:


81

הציון גבוה. רוב התלמידים ידעו לעבור מייצוג מקוצר לנוסחאות המבנה לייצוג מלא.הטעויות שאותרו:

-כתיבת קבוצתOH.כיחידה אחת, ללא ציון הקשר בין אטום החמצן לאטום המימן .כתיבת נוסחה מולקולרית במקום נוסחת מבנהציון אטומי המימן רק בקבוצות הפונקציונליות ללא הוספת אטומי מימן על כל אטומי

הפחמן.

(76)הציון iiתת-סעיף הם איזומרים?I-IVאילו מן החומרים

תשובה:(.C3H6O3 )אותה נוסחה מולקולרית: IV ו- II , IIIהחומרים


רוב התלמידים זיהו נכון את האיזומרים, אך היו שלא ידעו מהם איזומרים וכיצד לקבוע על פי נוסחאות מבנה אם הן מייצגות איזומרים. הטעות העיקרית שאותרה היא ציון של

. יתכן שהתלמידים אשר טעו סברו שלמולקולותIII בלבד - השמטת חומר IV ו- IIחומרים של איזומרים צריכות להיות אותן קבוצות פונקציונליות )רק במקומות שונים( ולכן לא זיהו

אלדהיד וקטון כאיזומרים.

(43 )הציון סעיף ד'.נמק . I במולקולות של חומר *קבע את דרגת החמצון של אטום הפחמן המסומן ב-

תשובה: היא אפס.Iדרגת החמצון של אטום הפחמן המסומן ב- * במולקולה של חומר

.O ולאטום H, לאטום C המסומן ב- * קשור לשני אטומי C אטום Iבמולקולה של חומר אינם קוטביים והמטען היחסי על האטום המסומן הוא אפס.CCקשרי

82

( )23

הוא קשר קוטבי )אטום החמצן מושך את אלקטרוני הקשר חזק יותר(,COהקשר .1והמטען היחסי אטום הפחמן המסומן הוא +

הוא קשר קוטבי )אטום הפחמן מושך את אלקטרוני הקשר חזק יותר(,CHהקשר .1והמטען היחסי על אטום הפחמן המסומן הוא

1 = (0( + )1 + )+0 בסך הכול, המטען היחסי על אטום הפחמן המסומן הוא:


הציון נמוך מאוד. רוב התלמידים התקשו לחשב דרגות חמצון של אטום פחמן בתרכובותפחמן.

הטעות העיקרית היא חישוב מתמטי לפי ההנחה שסכום דרגות חמצון של אטומיםבמולקולה ניטראלית שווה לאפס, ללא הבחנה בין אטומי הפחמן השונים במולקולה:

• " 3X +8(+1) + 3(2) = 0 מכאןX-דרגת החמצון של אטום פחמן שווה ל - "

כדי למנוע טעויות מסוג זה מומלץ לתרגל חישוב דרגות חמצון על אטומי פחמן בתרכובותשונות.

אפשר לעשות זאת תוך התייחסות לכל אטום פחמן + האטומים הקשורים אליו כאל קבוצה שסכום דרגות החמצון שלה שווה לאפס, וכן שימוש בחיצים על גבי כל קשר

לתיאור כיון "תזוזת" האלקטרונים וספירת מספר החיצים "היוצאים" ו"הנכנסים" לכל אטום.

בכל מקרה יש להדגיש שאין דרגות חמצון שהן שבר - דרגת חמצון היא מספר שלם, וכן -במולקולה

שבה יש מספר אטומי פחמן, יתכן שהם בעלי דרגות חמצון שונות.

הוא נמוך בהשוואה לממוצע58 הייתה קשה לתלמידים. ציון השאלה 5לסיכום, שאלה של

.71הבחינה

83

יתכן שהסיבה לכך היא שהשאלה עוסקת בתרכובות פחמן, שלא נלמדות כפרק נפרד.מומלץ בעת

חזרה על החומר הנלמד לקראת בחינת הבגרות להקדיש זמן לתרכובות הפחמן - לרכזאת כל מה

שנדרש בפרקים השונים של תוכנית הלימודים. מומלץ להיעזר בדגם הוראה: שילוב הנושא "כימיה של תרכובות פחמן" בתכנים לאורך

התוכנית יחידות לימוד. הדגם נמצא באתר של המרכז הארצי למורי הכימיה, בדף:3של

http://stwww.weizmann.ac.il/chemcenter/Page.asp?id=500

6שאלה מצב גז וסטויכיומטריה


84


010

2030

405060

7080

90100

ד ג ב א ה

70 6884

7574

41-547%

0-4012%

55-8435%

85-10046%


כדי לענות על שאלה זו על התלמיד:להכיר את מצבי הצבירה של החומרים ואת ההבדלים ביניהם מבחינת המאפיינים

המיקרוסקופיים: סדר חלקיקים, צפיפות חלקיקים, אופני התנועה שלהם, יכולתקישור בין חלקיקים.

לדעת מהו ההבדל בין תיאור החומר ברמה מאקרוסקופית לבין תיאור ברמה מיקרוסקופית.

.להכיר את המאפיינים המיקרוסקופיים והמאקרוסקופיים של הגזיםלדעת מהי ההשפעה של שינוי נפח על הלחץ של גז, ולהפך - שינוי לחץ על הנפח של

גז..לדעת מהי ההשפעה של שינוי מספר מולי הגז על הנפח ועל הלחץ של הגז .לדעת מהי ההשפעה של שינוי טמפרטורה על הנפח ועל הלחץ של הגז.לדעת את השערת אבוגדרו, קשר בין נפח גז, מספר מולי גז ונפח מולרי של גזלבצע חישובים סטויכיומטריים עבור סוגים שונים של תהליכים, גם כאלה שבהם

מעורבים גזים ו/או תמיסות מימיות. .להבין מהי המשמעות של הריכוז המרבי המותר של גז רעיל באוויר


85

.H2S(g)השאלה עוסקת בגז מימן גפרי,

(70 )הציון סעיף א'מאחסנים את הגז בכלי סגור.

מאפיינים מיקרוסקופיים של גז הנמצא בכלי סגור.שניציין

תשובה:שניים מבין המאפיינים:

המולקולות נעות בכול הכיוונים )תנועה אקראית(.-המולקולות מבצעות שלושה סוגי תנועה: מעתק, סיבוב ותנודה.-המולקולות מתנגשות אחת בשנייה ובדפנות הכלי.-המרחקים בין המולקולות גדולים מאוד )ביחס לגודל המולקולות(.-אין אינטראקציות בין המולקולות )הן זניחות(.-


הטעות האופיינית העיקרית בסעיף זה היא חוסר הבחנה בין מאפיינים מאקרוסקופיים לביןמאפיינים מיקרוסקופיים, בין תיאור החומר ברמה מאקרוסקופית לרמה מיקרוסקופית:

"הגז ממלא את נפח הכלי."•"גז מתפשט בכל הכלי."•"ככל שמעלים טמפרטורה בכלי סגור לחץ הגז עולה."•

86


הבנהאיישוםiב


iiיישוםיישוםדיישוםה

010

2030

405060

7080

90100

i ii

58

78

34 grmol

34 grmol

6.8 gr = 0.2 mol

64 grmol

64 grmol

12.8 gr = 0.2 mol

טעות נוספת שנובעת מחוסר הבנה של מצב הגז בפרט ושל מצבי צבירה בכלל:"טמפרטורת גז תמיד גבוהה, כי החלקיקים זזים מהר."•

(68 )הציון סעיף ב' .H2S(g) גרם 6.8 יש Aבכלי סגור

.SO2(g) גרם 12.8 יש Bבכלי סגור

. שני הכלים נמצאים באותה טמפרטורה.B קטן מלחץ הגז בכלי Aלחץ הגז בכלי .נמק כל קביעה שלפניך אם הוא נכון או לא נכון. ii ו- iקבע עבור כל אחד מההיגדים

(78)הציון iתת-סעיף .B בכלי האטומים שווה למספר הכולל של A בכלי האטומיםהמספר הכולל של

תשובה: :H2S(g)המסה המולרית של

:A בכלי H2S(g)של מספר המולים

:SO2(g)המסה המולרית של

:B בכלי SO2(g)של מספר המולים

בשני הכלים יש אותו מספר מולים של גז, ולכן יש אותו מספר של מולקולות. אטומים.3במולקולה של כל אחד מהגזים יש

בכל אחד משני הכלים יש אותו מספר של אטומים.

87


שווה למספר הכולל שלAרוב התלמידים קבעו נכון שהמספר הכולל של האטומים בכלי . הטעויות הופיעו בנימוקים. Bהאטומים בכלי

הבעיה העיקרית בתת-סעיף זה היא חוסר הבחנה בין חלקיק של חומר לבין מול חלקיקים- אוסף חלקיקים:

אטומים."3 יש B וגם בכלי A"גם בכלי • אטומים."3 יש SO2(g) אטומים ובחומר 3 יש H2S(g)"בחומר •

טעות נוספת שאותרה היא חוסר התייחסות למספר אטומים המצוים בכל מולקולה שלהחומרים הנתונים:

"בשני הכלים יש אותו מספר מולקולות, לכן גם אותו מספר אטומים."•

(58)הציון iiתת-סעיף .B קטן מן הנפח של כלי Aהנפח של כלי

תשובה:לא נכון.

)שני הכלים נמצאים באותה טמפרטורה ומכילים אותו מספר מולים של גז.( .( מספר ההתנגשויות של מולקולות הגז בדפנותB קטן מלחץ הגז בכלי A)לחץ הגז בכלי

צריך להיות גדול מהנפח של כליA קטן יותר. לפיכך הנפח של כלי Aשל כלי B. :או

גדולAבטמפרטורה קבועה קיים יחס הפוך בין לחץ הגז לנפח של גז, לכן הנפח של כלי .Bמהנפח של כלי


הציון נמוך. תלמידים רבים לא הפנימו שבטמפרטורה קבועה קיים יחס הפוך בין לחץ הגזלנפח של גז.

רוב התלמידים שטעו קבעו שהנפחים של הגזים שווים בשני הכלים:"הנפחים שווים, כי יש אותו מספר מולים."•

88

8385

010

2030

405060

7080

90100

i ii

256 grmol

64 gr = 0.25 mol256 gr

mol

0.25 163 = 1.33 mol

1.33 mol 60 = 79.8 literlitermol

16H2S(g) + 8SO2(g) 3S8(s) + 16H2O(g)

256מסה מולרית (גרם למול)

טעות נוספת, הנובעת מחומר הבנת הקשר בין נפח מולרי של גז לבין נפח הגז, היא קביעה שההיגד נכון, כי הנפח המולרי של הגזים שונה - בלבול בין מסה מולרית לנפח

מולרי של גז: הנפח המולרי קטן יותר, וזאתA"נכון, יש אותו מספר מולים של גז, והנפח תלוי בגודל הנפח המולרי. בכלי •

קטן יותר."Aהסיבה לכך שנפח כלי

(84 )הציון סעיף ג' (.1נפלטים בהתפרצות של הרי געש, ומגיבים ביניהם על פי תגובה ) SO2(g) ו- H2S(g)הגזים

, מוצק צהוב המתפזר באזורים סביב הלוע של הר הגעש.S8(s)בתגובה זו נוצרת גפרית, (1) 16H2S(g) + 8SO2(g) 3S8(s) + 16H2O(g)

.S8(s) גרם 64במעבדה, והתקבלו (1תגובה ) ביצעו את ליטר.60 מול גז הוא 1בתנאי התגובה הנפח של

(85)הציון iתת-סעיף .פרט את חישוביך . SO2(g) שהגיב עם כמות מספקת של H2S(g)חשב את הנפח של

תשובה: :S8(s)המסה המולרית של

שהתקבלו:S8(s)מספר המולים של

. S8(s) מול 3 התקבלו H2S(g) מול 16על פי יחס המולים בניסוח התגובה, מ-

שהגיבו:H2S(g)מספר המולים של

שהגיב:H2S(g)המסה של

89

0.665 mol 60 = 39.9 literlitermol

:iאו טבלה מסכמת לתת-סעיף ג


(83)הציון iiתת-סעיף .נמק שהגיב? SO2(g)מהו הנפח של

תשובה: ליטר.39.9 שהגיב היה SO2(g)הנפח של

על פי השערת אבוגדרו, עבור גזים הנמצאים באותם תנאים של טמפרטורה ולחץ, היחסבין מספר המולים לפי ניסוח התגובה שווה ליחס שבין הנפחים.

.SO2(g) מול 1 מגיבים עם H2S(g) מול 2על פי יחס המולים בניסוח התגובה, מול.0.665 שהגיבו הוא SO2(g)מספר המולים של

שהגיב:SO2(g)הנפח של


הציונים של שני תת-הסעיפים גבוהים.הטעויות שאותרו הן בעיקר טעויות ביחידות וטעויות חישוב.

90

= 0.17 mol4.25 liter

25 litermol

= 1.7 liter0.34 mol

0.2 molliter


נפח הגז נתון/נדרשבניסוי ספציפי (ליטר)

נפח מולרי של גז בתנאי הניסוי (ליטר למול)

(l)O2H2 + (g)S2H + (qa)+2eF (qa)+O3H2 + (s)SeF

2 1 1 2 1

52.4

52

מומלץ לבקש מהתלמידים לרשום יחידות בכל חישוב שהם מבצעים, בדומה לחישוביםהמובאים כאן.

(74 )הציון סעיף ד' , ובין תמיסה מימית של חומצת מימןFeS(s) בתגובה בין ברזל גפרי, H2S(g)במעבדה מפיקים

(:2 , על פי תגובה )HCl(aq)כלורי, (2) FeS(s) + 2H3O+

(aq) Fe2+(aq) + H2S(g) + 2H2O(l)

.H2S(g) ליטר של 4.25 הדרוש לקבלת 0.2M בריכוז HCl(aq)חשב את הנפח של תמיסת .פרט את חישוביך ליטר. 25 מול גז הוא 1בתנאי התגובה הנפח של

תשובה: שהתקבלו:H2S(g)מספר המולים של

+H3O מול יוני 2על פי יחס המולים בניסוח התגובה מ- (aq) מול 1 מתקבל H2S(g).

+H3Oמספר המולים של יוני (aq):0.17 שהגיבו mol 2 = 0.34 mol

+H3O)יחס המולים בין יוני (aq) -ל HCl(g) 1:1 הוא)

הדרוש לתגובה:HCl(aq)הנפח של תמיסת

או טבלה מסכמת לסעיף ד:

91

1.47·105 120000 liter = 1.764 molmolliter

34 grmol

1.764 mol 34 = 59.98 grgrmol


הטעויות שהופיעו בסעיף זה הן: -מול יוני 2התעלמות מיחס המולים בניסוח התגובה: מ H3O+

(aq) מול1 מתקבל H2S(g) . 1:1המשיכו את החישוב על פי יחס המולים התלמידים.

.טעויות ביחידות.טעויות חישוב

(75 )הציון סעיף ה'H2S(g).הוא גז רעיל

ליטר אוויר.1 ב- H2S(g) מול 1.4710–5 באוויר הוא H2S(g)הריכוז המרבי המותר של ליטר, ומשתמשים מיד120,000 בחדר מעבדה שנפחו H2S(g)מפיקים כמות מסוימת של

בגז. שמותר להפיק בחדר זה כך שאם ידלוף הגז ויתפשט בחדר,H2S(g)חשב את המסה של

.פרט את חישוביךריכוזו באוויר יהיה שווה לריכוז המרבי המותר.

תשובה:

92

• 1.47·105 mol 34 = 49.98·105 grgrmol

molliter

שמותר להפיק:H2S(g)מספר המולים המרבי של

:H2S(g)המסה המולרית של

:H2S(g)המסה של


הטעות העיקרית שאותרה בסעיף זה היא חישוב שגוי בשלב הראשון. חלק מהתלמידים לאהבינו את

105·1.47משמעות הריכוז המרבי המותר של גז רעיל באוויר. הם לא הכפילו את הריכוז

בנפח החדר וחישבו:

טעויות נוספות הן טעויות חישוב וטעויות ביחידות.

מומלץ לעבור על ההערות ולפתור עם התלמידים את התרגילים, המופיעים בניתוח יחידות לימוד, תשע"ג, הנמצאים לאחר3התוצאות של בחינת הבגרות בכימיה,

.5סעיף ב' של שאלה מומלץ להשתמש באנימציות בנושא חוקי הגזים ובלומדה "תכונות הגזים", שהוכנה

על ידי ד"ר רות בן-צבי, הנמצאות באתר של המרכז הארצי למוריהכימיה, בדף:


מומלץ לפתור עם התלמידים שאלות מהחוברת "שאלות ברמה של בחינות הבגרות בנושאים: סטויכיומטריה והמצב הגזי", הנמצאת באתר הספר "יחסים וקשרים בעולם

החומרים":http://stwww.weizmann.ac.il/g-chem/materials/

ובאתר המפמ"ר, בדף:http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/Chimya/Mivnyot/AzareyHoraa.htm

93





010

2030

405060

7080

90100

ד ג ב א

7862

79

50

41-5414%

0-4012%

55-8450%

85-10024%

7שאלה חמצון-חיזור וחומצות ובסיסים



כדי לענות על שאלה זו על התלמיד: .לקבוע דרגות חמצון של אטומים ביסודות ובתרכובות .לדעת את המושגים הקשורים לתהליכי חמצון-חיזור: חמצון, חיזור, מחמצן, מחזר.לקבוע דרגת חמצון מרבית ודרגת חמצון מזערית של אטומי יסוד בתרכובות .לקבוע אם תרכובת יכולה לשמש כמחמצן, כמחזר או גם כמחמצן וגם כמחזר.לקבוע מספר מול אלקטרונים העוברים בתהליך חמצון-חיזור .לנסח תגובה בין חומצה חזקה לבין המים לקשר בין ריכוז יוניH3O+

(aq) בתמיסה מימית לבין pH.התמיסה .לדעת מהו ריכוז מולרי לזהות את יוניHCO3

−(aq).כבסיס חלש

לדעת כיצד משתנהpH.התמיסה במהלך התגובה בין חומצה לבסיס .לבצע חישובים סטויכיומטריים

94

66

96

010

2030

405060

7080

90100

i ii


, משמשת בין היתר לייצור דשנים וחומרי נפץ.HNO3(l)חומצה חנקתית, יש שלושהHNO3(l) . בתהליך הייצור של NH3(g) מאמוניה, HNO3(l)בתעשייה בכימית מפיקים

(.1(-)3שלבים. בכל שלב מתרחשת אחת מן התגובות )(1) 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)

(2) 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

(3) 4NO2(g) + O2(g) + 2H2O(l) 4HNO3(l)


95


הבנהiאiiיישום

יישוםiבiiיישום

iiiיישוםיישוםIג


iiיישום

+5+4

+5+4

+5+4

(96)הציון iתת-סעיף העתק את הטבלה שלפניך למחברת הבחינה.

Nדרגת החמצון של אטומי

תרכובת החנקן

(,1(-)3 בכל אחת מתרכובות החנקן שבתגובות )Nקבע את דרגת החמצון של אטומי והשלם את הטבלה בהתאם.

תשובה:


HNO3NO2NONH3תרכובת החנקן


הציון גבוה מאוד. התלמידים ידעו לקבוע את דרגות החמצון של אטומי החנקן בתרכובותהנתונות.

תלמידים מעטים הוסיפו מקדמים שבניסוחי התגובות לנוסחאות:


4HNO34NO22NO4NH3תרכובת החנקן


96

3

010

2030

405060

7080

90100

i ii iii

84

4154

( ציין את התרכובות שיכולות1( , )2( , )3מבין תרכובות החנקן המופיעות בתגובות ,).נמקלהגיב כמחמצן.

תשובה:HNO3(l) , NO2(g) , NO(g).

בכל אחת משלוש התרכובות יכולה לרדת, כי היא גדולהNדרגת החמצון של אטומי יכולים לקבלN: אטומי או שהיא )Nמדרגת החמצון המזערית של אטומי

אלקטרונים(.


הציון נמוך יחסית. הסיבה העיקרית לכך היא התייחסות לתפקידן של תרכובות החנקן, שהגיבו בשלושת התגובות הנתונות, במקום קביעה באופן כללי אם כל אחת מהתרכובות

יכולה להגיב כמחמצן: עוברת חמצון, אז היא המחזר."NO. תרכובת (4)+ ל- (2)+ עולה מ- N דרגת החמצון של (2)"בתגובה • "אף אחת מתרכובות החנקן אינה יכולה להגיב כמחמצן, שכן בשלוש התגובות עובר החנקן תהליך חמצון,•

כלומר, עולה בדרגת החמצון. לכן הוא משמש כמחזר ולא כמחמצן."

(62 )הציון סעיף ב'.נמק כל קביעה שלפניך אם הוא נכון או לא נכון. iii , ii , iקבע עבור כל אחד מן ההיגדים

(84)הציון iתת-סעיף פועל כמחזר.NH3(g)( הגז 1בתגובה )

97

3

+2

+2+4

תשובה:נכון.

( דרגת החמצון של1 היא . בתגובה )NH3(g)דרגת החמצון של אטומי חנקן ב- : אטומי חנקן אבדו אלקטרונים(.אואטומים אלה עולה ל- )


הציון גבוה. רוב התלמידים ידעו לקבוע את תפקיד התרכובת בתגובת חמצון-חיזור. הטעויות הופיעו בעיקר בנימוקים - היו שהתייחסו לדרגת חמצון כמאפיין של תרכובת ולא

של יסוד: ."(2)+ והיא עלתה לדרגת חמצון (3)"נכון. אמוניה לפני תגובה הייתה בדרגת חמצון •

(41)הציון iiתת-סעיף מול אלקטרונים.2( עוברים 2בתגובה )


( דרגת החמצון של אטומי החנקן משתנה מ- ל- .2בתגובה ) מול אלקטרונים.(2 עוברים NO(g) מול 1)בתגובה של

מול4 , ולכן בתגובה זו עוברים בסך הכול NO(g) מול 2לפי ניסוח התגובה מגיבים אלקטרונים.


הציון נמוך מאוד. הטעות העיקרית היא חישוב מספר האלקטרונים שעוברים בתגובה של , על פי הניסוח המאוזן:NO(g) מול 2 ולא בתגובה של NO(g) מול 1 מול2, כלומר עברו (4)+ והפכה ל-(2)+ נכון ,משום שדרגת החמצון של חנקן הייתה ii"היגד •

אלקטרונים."

(54)הציון iiiתת-סעיף

98

8478

010

2030

405060

7080

90100

i ii

פועלת כמחמצן. HNO3(l)( החומצה 3בתגובה )


( החומצה החנקתית היא תוצר )ולא מגיב(, ולכן אינה פועלת לא כמחמצן ולא3בתגובה )כמחזר.

)בתגובות שבהן היא מגיבה, החומצה החנקתית יכולה להגיב רק כמחמצן.(


הציון נמוך. חלק ניכר מהתלמידים ניסו לקבוע אם התרכובת, שהיא תוצר התגובה, פועלת כמחמצן או כמחזר. תלמידים אלה לא הפנימו, שרק המגיב יכול לפעול כמחמצן או כמחזר בתגובה. בתשובות שגויות התלמידים כתבו על שינוי בדרגות חמצון של אטומיהמגיבים, אך תיארו אותו כשינוי בדרגות חמצון של האטומים במולקולות החומצה:

"לא נכון. החומצה פעלה כמחזר, כי דרגת החמצון שלה עלתה בין מגיבים לתוצרים."• עברה HNO3, לכן(5)+ ל- (4)+, כיוון שדרגת החמצון של חנקן עלתה מ- HNO3חיזרה את NO2"נכון. •

חיזור - מחמצן."

(79 )הציון סעיף ג'(.4(-)5 על פי תגובות )Cu(s) , ועם נחושת, Fe(s) מגיבה עם ברזל, HNO3(aq)תמיסת

(4) Fe(s) + 2H3O+(aq) + 2NO3

(aq) Fe2+

(aq) + 2NO3(aq) + 2H2O(l) + H2(g)

(5) 3Cu(s) + 8H3O+(aq) + 8NO3

(aq) 3Cu2+

(aq) + 6NO3(aq) + 12H2O(l) + 2NO(g)

99

+10

+2 0

+5+2

+2 0

(78)הציון iתת-סעיף .נמק(. 5( ו- )4קבע מהו המחזר ומהו המחמצן בכל אחת מן התגובות )

תשובה:(:4בתגובה )

+H3Oיוני (aq)הם המחמצן, כי במהלך התגובה דרגת החמצון של אטומי מימן יורדת

: משתנה מ- ל- (. או)Fe(s) הוא המחזר, כי במהלך התגובה דרגת החמצון של אטומי ברזל עולה

: משתנה מ- ל- (. או)(:5בתגובה )

NO3יוני (aq)הם המחמצן, כי במהלך התגובה דרגת החמצון של אטומי חנקן יורדת

: משתנה מ- ל- (. או)Cu(s)הוא המחזר, כי במהלך התגובה דרגת החמצון של אטומי נחושת עולה

: משתנה מ- ל- (. או)


רוב התלמידים קבעו נכון מהו המחזר ומהו המחמצן בכל אחת מן התגובות. הטעות האופיינית העיקרית היא ציון מחמצן או מחזר גם במגיבים וגם בתוצרים )טעות

(:iiiדומה הופיעה גם בתת-סעיף ב ל-(1)+ מחזר, כי המימן עובר מ-H2. (2)+ ל- (0) מחזר, כי הוא עובר מ- +Fe2: (4)"בתגובה •

(0)". ל-(5)+ עובר מדרגת חמצון N מחמצן כי NO. (2)+ ל- (0) מחזר, כי הוא עובר מ- +Cu2: (5)"בתגובה •

+(2)".


100

010

2030

405060

7080

90100

i ii

56

37

של התמיסה עלה, ירד או לאpH( ה- 5( ו- )4קבע אם במהלך כל אחת מן התגובות ). נמקהשתנה.

תשובה: של התמיסה עולה.pHבמהלך שתי התגובות ה- +H3Oבשתי התגובות ריכוז יוני

(aq)( יוני או יורד :H3O+(aq) -מגיבים(, ולכן ה pHשל התמיסה

עולה.


+H3Oהציון גבוה. רוב התלמידים ידעו לקשר בין ריכוז יוני(aq) בתמיסה מימית לבין pH

התמיסה.+H3Oהטעויות שאותרו נובעות מחוסר ידע והבנה שריכוז יוני

(aq)בתמיסה יכול להשתנות בתגובות מסוגים שונים, כגון תגובות חמצון-חיזור, ולא רק בתגובות חומצה-בסיס, ואז

התמיסה ישתנה:pHכמובן גם •"pH לא משתנה, כי אין מסירת H+".וזאת לא תגובת חומצה-בסיס

טעות נוספת היא חוסר הבחנה בין הוספה של מוצק שלא משתתף בתגובה לבין הוספתמוצק המשמש כמגיב:

•"pH לא משתנה, כי מוסיפים מוצק (Cu(s) , Fe(s))".

(50 )הציון סעיף ד' בריכוזHNO3(aq) מ"ל תמיסת 120 , לתוך KHCO3(s) גרם אשלגן מימן פחמתי, 10הכניסו

1M. התרחשה תגובה.

101

מים

מים

(37)הציון iתת-סעיף נסח ואזן את התגובה שהתרחשה.

תשובה:(HNO3(l) + H2O(l) H3O+

(aq) + NO3(aq))

KHCO3(s) + H3O+(aq) K+

(aq) + 2H2O(l) + CO2(g)

:או(HNO3(l) + H2O(l) H3O+

(aq) + NO3(aq))

(KHCO3(s) K+(aq) + HCO3(aq))

HCO3(aq) + H3O+(aq) 2H2O(l) + CO2(g)


הציון נמוך במיוחד. רוב התלמידים התקשו לנסח את התגובה. הטעות הנפוצה ביותר היא במים או של תגובתו עם המים. בתהליךKHCO3(s)רישום שני ניסוחים: ניסוח של המסה של

+H3O. בתגובה השנייה יונים אלה מגיבים עם יוני OH(aq)הראשון נוצרים יוני (aq)בתגובת

סתירה.דוגמאות לניסוח התגובה הראשונה:

• KHCO3(s) K+(aq) + CO2(g) + OH(aq)

• KHCO3(s) + H2O(l) K+(aq) + H2(g) + CO3(g) + OH(aq)

ניסוח התגובה השנייה:• H3O+

(aq) + OH(aq) 2H2O(l)

היו תלמידים שלא ניסחו את התגובה הראשונה אלא רשמו:• HNO3(aq) מתמיסת KHCO3(aq) מתמיסת

H3O+(aq) + OH(aq) 2H2O(l)

102

100 grmol

10 gr = 0.1 mol100 gr

mol

0.12 liter 1 = 0.12 molmolluter

:HNO3(aq) ל- KHCO3(s)טעות אופיינית נוספת היא ניסוחים שגויים של התגובה בין • 2KHCO3(s) + 2HNO3(aq) H3O+

(aq) + 2KCO2+

(aq) + 2NO3(g) + OH

(aq)

• KH2CO3+

(aq) + H3O+(aq) + NO3

(aq) + OH

(aq) KCO2+

(aq) + NO(g) + 2H2O(l)

מומלץ לבצע עם התלמידים ניסוי שבו מגיבים יוני ביקרבונט עם חומצה וללוות את הניסויבניסוחי תגובות.

(56)הציון iiתת-סעיף , או7 , קטן מ- 7 של התמיסה שהתקבלה היה גדול מ- pHקבע אם בתום התגובה ה-

.7שווה ל- .פרט את חישוביך, והסבר

תשובה: .7 של התמיסה היה קטן מ- pHבתום התגובה ה-

:KHCO3(s)המסה המולרית של

שהוסיפו:KHCO3(s)מספר המולים של

+H3Oמספר המולים של יוני (aq):בתמיסה

+H3O מול יוני 1 מגיב עם KHCO3(s) מול 1על פי יחס המולים בניסוח התגובה (aq).

+H3Oלכן מספר המולים של (aq) :שיגיבו

0.1 mol +H3Oבתום התגובה יש בתמיסה יוני

(aq) -שלא הגיבו, ולכן ה pH -7 של התמיסה קטן מ .


חלק ניכר מהתלמידים מתקשים לבצע חישובים סטויכיומטריים כשמדובר בעודף של אחדמהמגיבים.

התמיסה הוא ניטרלי ולא ביצעו שום חישוב: pHהם מניחים שבתום תגובת סתירה ניטרלי משום שהתרחשה תגובת סתירה ולא נשארו יוני הידרוקסיד או הידרוניום."pH"ה- •

היו תלמידים שלא התייחסו לתגובה שהתרחשה אלא להוספת בסיס:

103

מכיוון שהוסיפו בסיס.”7 גדול מ- pH"ה- •סוג טעויות נוסף הוא נימוקים שגויים המלווים את הקביעה הנכונה:

הוא בסיס חלש. לכן KHCO3(s) היא חומצה חזקה ו- (HNO3(aq) כי יש עודף חומצה. 7 קטן מ- pH"ה- •+H3Oלא הייתה סתירה מלאה ונשאר עודף יוני

(aq)".בתמיסה

"מגיבים, תוצריםPhET Coloradoמומלץ לבקש מהתלמידים לעבוד עם הסימולציה של ושאריות". הקישור נמצא באתר המפמ"ר:


כמו כן מומלצות פעילויות מתוקשבות הנמצאות באתר של המרכז הארצי למורי הכימיה: "פס אבץ בתמיסת יוני נחושת" - לומדה קצרה שפותחה על-ידי ד"ר רות בן-צבי.

המחשת התהליך המתרחש בתמיסה מימית כאשר פס אבץ טובל בתמיסת יוני נחושת:http://stwww.weizmann.ac.il/G-CHEM/center/Redox/1.html

"מתכות ויוני מתכות" - סימולציה של ניסוי שבו מתכות שונות טובלות בתמיסות המכילותיונים של מתכות אחרות:

http://stwww.weizmann.ac.il/G-CHEM/center/animationsindex/Redox/home.html

אנו ממליצים לפתור עם התלמידים שאלות מהחוברת "שאלות ברמה של בחינות בגרות לנושאי המבנית "כימיה... זה בתוכנו", שהוכנה בסדנה לפיתוח משימות מבחן למבניות מתוך תוכנית הלימודים החדשה בכימיה, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע. החוברת מכילה גם שאלות העמקה והעשרה. הקישור נמצא באתר

המפמ"ר:http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/Chimya/Mivnyot/AzareyHoraa.htm

שאלה לתרגול: בתל אביב הישנה הרחובות צרים ובתים ישנים. הבתים הציוריים חשופים לרוחות מהים

ולשמש. דיירי אחד הבניינים החליטו על שיפוץ כללי. ההחלטה התקבלה אחריפיצוץ בצינור המים הראשי.

של מיpH באטמוספרה ו- SO2(g)בעקבות פעילות תחנת כוח "רידינג" חלה עליה בריכוז גזהגשמים ירד.

אינסטלאטור הציע לדיירים מספר אפשרויות:I .החלפת קטע מצנרת החיצונית של הבניין

II החלפת צנרת ישנה בצנרת חדשה שעשויה מסגסוגת אחרת. סגסוגת זו מכילה בעיקר. Fe(s)וברזל, Pb(s) , ולא עופרת, , Cu(s)נחושת,

III .החלפת צנרת ישנה בצנרת עשויה מפלסטיק, שאינה עוברת קורוזיה

104


http://stwww.weizmann.ac.il/G-CHEM/center/Redox/1.html


010

2030

405060

7080

90100

ד ג ב א

34

77 7867

41-5414%

0-4016%

55-8452%

85-10018%

ענה על השאלות הבאות: היעזר בשורה האלקטרוכימית הנתונה )כל מתכת המופיעה משמאל היא מחזרת טובה

יותר מזוהמופיעה מימין לה(:

Li K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Pb H2 Cu Ag Pt Au

מהו הקשר בין מי גשמים חומציים והפיצוץ של הצינור הישן העשוי בעיקר מעופרת,א.Pb(s) ?

הסבר מדוע בייצור צנרת חדשה משתמשים בסגסוגת שמרכיבה העיקרי הוא נחושתב.ולא ברזל?

.נמקאיזה תהליך )חמצון או חיזור( עובר ברזל כאשר צינורות מחלידים? ג..נמקקבע איזו מתכת, ברזל או נחושת, היא מחזר טוב יותר. ד.

8שאלה סוכרים וחלבונים



כדי לענות על שאלה זו על התלמיד:

105

.להכיר את המבנה החלקיקי של חומצות אמיניות במצב מוצק - דו-יון להבין משמעות של דו-יון והשלכותיו על התכונות של חומצות אמיניות .לזהות חומצה אמינית כחומר יוני.לזהות קשר אמידי.להכיר מבנה של חד-סוכרים, דו-סוכרים ורב-סוכרים .לרשום נוסחאות הייוורת של חד-סוכרים, דו-סוכרים ורב-סוכרים.להבחין בין איזומרים של גלוקוז.לדעת מהו קשר גליקוזידי להכיר מבנה של אנומרים, תבניתα ותבנית .בקשר גליקוזידי .להכיר צורת אלדהיד עם שרשרת פתוחה של חד-סוכר.לרשום נוסחאות פישר של חד-סוכרים לפי מידע נתון "לזהות יחידות של חד-סוכרים בדו-סוכר וברב-סוכר, כולל טבעות "מסובבות

ו"הפוכות".


-גלוקוז.βבטבלה שלפניך מוצגים נתונים על שני חומרים: ואלין ו-

106


יישוםאהבנהiב



iiיישוםiiiיישום

OHO

OH

OHHO

CH2OH

HH

H

H H

NH2

CO2H

גרםמול

( )

CH(CH3)2

.(+H3N CH COO)

מסהנוסחת המבנההחומרמולרית

טמפרטורת היתוך(oC)

117315ואלין

β180149-גלוקוז

(34 )הציון סעיף א'-גלוקוז.βהסבר מדוע טמפרטורת ההיתוך של ואלין גבוהה מטמפרטורת ההיתוך של

תשובה:במצב מוצק בין המולקולות של גלוקוז יש קשרי מימן.

107

במצב מוצק חלקיקי ואלין מצויים בצורה של דו-יון

בין חלקיקי ואלין יש קשרים יוניים )משיכה חשמלית בין הקבוצות הטעונות מטען חיובי לביןהקבוצות הטעונות מטען שלילי(.

הקשרים היוניים בין חלקיקי ואלין חזקים יותר מקשרי המימן שבין מולקולות הגלוקוז, לכןטמפרטורת ההיתוך של ואלין גבוהה מטמפרטורת ההיתוך של גלוקוז.


הציון נמוך במיוחד. אפשר למיין את הטעויות האופייניות שאותרו בתת-סעיף זה לארבעהסוגים:

הבעיה העיקרית בסעיף זה היא חוסר ידע והבנה לגבי המבנה החלקיקי של חומצות.1אמיניות במצב מוצק )דו-יון( והתייחסות לואלין כאל חומר מולקולרי:

"לואלין ענן אלקטרונים גדול יותר ושטח פנים פרוס יותר, לכן קשרים בין מולקולריים חזקים יותר." •"לגלוקוז יש פחות אתרים לקשרי מימן מאשר לואלין."•

חוסר הבחנה בין קשרים בין מולקולריים לבין קשרים קוולנטיים תוך מולקולריים:.2"לואלין קשרים פפטידיים שהם חזקים יותר מהקשרים הגליקוזידיים שבגלוקוז."•"הקשרים הגליקוזידיים בין מולקולות גלוקוז חלשים מהקשרים בין מולקולריים בין מולקולות ואלין."•

בלבול בין מסיסות במים לבין תהליך היתוך:.3"גלוקוז יוצר פחות קשרי מימן עם מולקולות המים מאשר ואלין."•

חוסר הבנה של תהליך ההיתוך ברמה מיקרוסקופית. התייחסות לתהליך ההיתוך כאל.4תהליך הפירוק של מולקולות, תוך בלבול בין קשרים קוולנטיים לכוחות בין מולקולריים:

"הקשרים במולקולת ואלין חזקים מהקשרים במולקולת גלוקוז. לכן קשה יותר לפרק את מולקולת•ואלין."

108

HH:N:H

: :

H

: :H:N:N:H

: :

HH

: :H:C:N:H

: :

H

H H

:C:::N:H

: :H:C:C:

: :

H

H H

H

: :H:N:N: :

H

H HH:N:H

: :

H

: :H:C:C:H

: :

H

H H

מומלץ להדגיש את המבנה המיוחד של חומצות אמיניות במצב מוצק, להמחיש אותו בעזרת מודלים, להראות לתלמידים חומצות אמיניות שונות הנמצאות במצב מוצק

בטמפרטורת החדר. רוב התרכובות שתלמידים מקבלים כדוגמאות של חומרים יוניים הן תרכובות הבנויות מיוני

מתכת ויוני אל-מתכת. הדוגמאות היחידות של תרכובות יוניות, שבהן יונים חיוביים הם לא יוני

מתכת, הםNH4יוני אמוניה,

CH3NH3 , ויוני אמינים, כגון ++ .

לכן מומלץ כבר בנושא "מבנה וקישור" להרחיב את מאגר הדוגמאות של חומרים יוניים ולהשתמש בתרגילים, שבהם תלמידים נדרשים לנסח תהליכי היתוך והמסה במים של

החומרים האלו. לשם הבנה שיון הוא חלקיק בעל עודף או חוסר אלקטרונים, ואינו חייב להיות מתכת או

אל-מתכת, אפשר לתת תרגילים שבהם תלמידים נדרשים לזהות לפי נוסחת לואיס אתמטען החלקיק. למשל:

נתונים החלקיקים הבאים:

ציין את המטען של כל חלקיק.א.רשום נוסחאות של התרכובות שמתקבלות מצירופי היונים שציינת בסעיף א.ב.קבע את סוג הקשר:ג.

i .נמקבתוך כל חלקיק.ii .נמקבין החלקיקים.

נסח תהליכי היתוך והמסה במים של התרכובות שאת נוסחאותיהן רשמת בסעיף ב. ד.

דרך נוספת למנוע טעויות מסוג זה היא להתקדם ל"דואליות חומצה-בסיס של חומצותאמיניות" באופן הדרגתי, כלומר:

תגובות בין אמוניה לחומצות שונות, כולל חומצות קרבוקסיליות, למשל:.1CH3COOH(l) + H2O(l) CH3COO(aq) + H3O+

(aq)

NH3(g) + H3O+(aq) NH4

+(aq) + H2O(l)

מחיבור של שני ניסוחים אלה ניתן לקבל תגובה עם מעבר פרוטון:NH3(g) + CH3COOH(aq) NH4

+(aq) + CH3COO(aq)

תגובות בין חומצות שונות, כולל חומצות קרבוקסיליות, לאמינים שונים, למשל:.2

109

+H3N CH COOH

CH(CH3)2

H2N CH COO

CH(CH3)2

+H3N CH COO

CH(CH3)2

OH(aq) H3O+(aq)

CH3COOH(l) + H2O(l) CH3COO(aq) + H3O+(aq)

CH3NH2 (g) + H3O+(aq) CH3NH3

+(aq) + H2O(l)

מחיבור של שני ניסוחים אלה ניתן לקבל תגובה עם מעבר פרוטון:CH3NH2(g) + CH3COOH(aq) CH3NH3

+(aq) + CH3COO(aq)

התנהגות של חומצות אמיניות בסביבה בסיסית וחומצית: .3

אפשר לבקש מהתלמידים "להמחיש" כל אחד מהמעברים על ידי תגובותספציפיות.

קישורים לאנימציות ולסרטונים שיכולות להמחיש היווצרות של דו-יון:http://www.youtube.com/watch?v=a-nHxrll_Yk

http://yteach.com/page.php/resources/view_all?

id=amino_acid_structure_nomenclature_protein_optical_isomerism_isoelectric_point_ele

ctrophoresis_peptide_bond_t_page_2&from=search

(77 )הציון סעיף ב'לפניך נוסחת מבנה של טטראפפטיד - פפטיד הבנוי מארבע יחידות של חומצות אמיניות.

110

http://yteach.com/page.php/resources/view_all?id=amino_acid_structure_nomenclature_protein_optical_isomerism_isoelectric_point_electrophoresis_peptide_bond_t_page_2&from=search



http://www.youtube.com/watch?v=a-nHxrll_Yk

CH3CH

OH

H

CH N C CH N COHCH2C N C CHH2N

O O

O O

CH3

H HCH2CH2

CH3

7779

010

2030

405060

7080

90100

i ii

(79)הציון iתת-סעיף מהו סוג הקשר בין היחידות של החומצות האמיניות בטטראפפטיד?

תשובה:: קשר קוולנטי(.או: קשר פפטידי; אוקשר אמידי )


בתת-סעיף זה הופיעו טעויות נפוצות משני סוגים עיקריים:ציון קשרי מימן כסוג הקשר בין היחידות של החומצות האמיניות:. 1

111

"קשר בין יחידות של חומצות אמיניות הוא קשר מימני."• הסיבה לטעות זו היא שתלמידים לא מתייחסים לקשר גליקוזידי כאל קשר קוולנטי, שהוא

קשר תוך מולקולרי, או שפשוט לא הפנימו שבכל המקרים שהם למדו )מלבדרב-סוכרים(, קשרי מימן הם קשרים בין מולקולריים.

סיבה נוספת לטעות זו היא שחלק מהתלמידים לומדי ביולוגיה יודעים שקשרי מימן כן נוצרים בין יחידות של חומצות אמיניות - מבנה שניוני ושלישוני של חלבון. לכן רצוי

להתייחס לנקודה זו לפחות במסגרת של העשרה.

חוסר הבחנה בין מקרים שונים של קשר קווולנטי בתרכובות אורגניות )פחמימות. 2וחלבונים(:

"קשר בין יחידות של חומצות אמיניות הוא קשר גליקוזידי."• הסיבה לטעות זו היא בכך שתלמידים לאורך כל התוכנית נחשפים למושג קשר קוולנטי )קוטבי או לא קוטבי(, אך מעט מאוד ל"מקרים" ספציפיים של קשרים אלה בחומרים

אורגניים.

מומלץ לסכם את המקרים השונים של קשרים קוולנטיים בחומרים אורגניים:

קשריםקוולנטיים בחומריםאורגניים

נוסחה כללית שלהקשר

דוגמה

OH3COCH3 אתרי

112

CO

O

O

O

H

CN

O

HO

OH

OH

CH2OH

H

H

H H

O

HO

OH

OH

CH2OH

H

H

H

O

H3C CH3 CO

O

H2NCH2 CH2COOH

H

CN

O

אסטרי

גליקוזידי

אמידי

(77)הציון iiתת-סעיף רשום את נוסחאות המבנה של החומצות האמיניות שמהן נוצר הטטראפפטיד.

113

HOH

N C C

H

H

H O

CH2OH

N C C

H

H

H O

OH

CH3OH

N C C

H

H

H O

H3C

CH3

CHOH

N C C

H

H

H O

CH2

H

N C COOH

H

H

H

N CH

H

OH

O

תשובה:


הטעות העיקרית בתת-סעיף זה היא כתיבת נוסחה שגויה של הקבוצה הקרבוקסילית:

בנוסחה:CH2טעות נוספת היא חוסר של קבוצת

114

H

H

OHO

OH

OH

CH2OH

HH

H

OH

O

H

H

H

CH2OH

H

HHOO

HO

8375

010

2030

405060

7080

90100

i ii

(78 )הציון סעיף ג'אלטרוז הוא איזומר של גלוקוז.

-גלוקוז.βלפניך נוסחת הייוורת של דו-סוכר המורכב מאלטרוז ומ-

(75)הציון iתת-סעיף -גלוקוז?βבמה שונה המבנה של מולקולת אלטרוז מהמבנה של מולקולת

תשובה: נמצאת מעל מישור הטבעתC2 שעל אטום פחמן OHבטבעת של אלטרוז, קבוצת--

-גלוקוז היא נמצאת מתחת למישורβ: פונה כלפי מעלה(, ואילו בטבעת של או): פונה כלפי מטה(.או)הטבעת

נמצאת מתחת מישור הטבעתC3 שעל אטום פחמן OHבטבעת של אלטרוז, קבוצת-- -גלוקוז היא נמצאת מעל למישור הטבעתβ: פונה כלפי מטה(, ואילו בטבעת של או): פונה כלפי מעלה(.או)


115

H

H O

CH2OH

C

C

C

C

C

H

H

OH

HO

OH

OH

H

CH2OH

C

C

C

C

C

H O

H

OH

H

H

H

OH

OH

HO

הבעיה העיקרית בתת-סעיף זה היא תשובות חלקיות: התלמידים כותבים שיש שוני בעמדותשל

.OH , אך לא מפרטים את המיקום של קבוצות-C3 ו- C2 שעל אטומי OHקבוצות-

תשובה:(83)הציון iiתת-סעיף לפניך נוסחת פישר של גלוקוז.

רשום נוסחת פישר של אלטרוז.


הציון גבוה. רוב התלמידים רשמו נכון את נוסחת פישר של אלטרוז. הטעויות שאותרו הן C3 או על אטום C2 : על אטום OHנוסחאות עם הבדל אחד בלבד במיקום של קבוצות-

.

מומלץ להדגיש את ההיבטים המרחביים במבנה של חד-סוכרים על ידי שימוש במודליםשונים המאפשרים מעבר בין צורות טבעתיות לבין צורות פתוחות. לדוגמה:

116

117

הערה: התלמידים לא חייבים להכיר את המונחים: אפימר, דיאמר.

118

HO

OH

OH

CH2OH

H

H

H H

O

HO

OH

OH

CH2OH

H

H

H H

O

HO

OH

OH

CH2OH

H

H

H H

O

HO

OH

OH

CH2OH

H

H

H H

OO

NHCOCH3

O

CH2OH

H

H

OH H H

NHCOCH3

H

OO

OH

CH2OH

H

H

H H

O H

NHCOCH3

O

CH2OH

H

H

OH H H

NHCOCH3

H

OO

OH

CH2OH

H

H

H H

O H O

עמילוז

כיטין


אמילוז הוא רב-סוכר המצוי בצמחים. כיטין הוא רב-סוכר המצוי בשריון של עקרבים. לפניך נוסחאות הייוורת של שני קטעים - קטע ממולקולה של עמילוז וקטע ממולקולה של

כיטין.

, של מולקולות של רב-סוכרים.e-aלפניך חמישה מאפייני מבנה, a..המולקולות בנויות מיחידות זהות החוזרות על עצמןb..היחידות החוזרות במולקולות הן גלוקוזc..מספר היחידות החוזרות במולקולות אינו קבועd. תבנית הקשר בין היחידות החוזרות במולקולות היא. e..היחידות החוזרות במולקולות הפוכות זו לזו

119

010

2030

405060

7080

90100

i ii iii

69 64 66

תשובה:(69)הציון iתת-סעיף b למולקולות של עמילוז?רקאיזה )אילו( מן המאפיינים מתאים )מתאימים(

, d


תשובה:(64)הציון iiתת-סעיף e למולקולות של כיטין? רקאיזה )אילו( מן המאפיינים מתאים )מתאימים(


תשובה:(66)הציון iiiתת-סעיף , a למולקולות של גםאיזה )אילו( מן המאפיינים מתאים )מתאימים(

c

למולקולות של כיטין?גם עמילוז ו


120

הטעויות שהופיעו בסעיף ד' נובעות מחוסר יכולת ליישם את הידע הנרכש בנושא. חלקמהתלמידים התקשו לייחס את מאפייני המבנה של רב-סוכרים למבנה של עמילות וכיטין.

כדי להימנע מטעויות באפיון מבנה של רב-סוכרים ניתן להשתמש במצגות ובסיכומים רבים,למשל:

חומרים באתר של המרכז הארצי למורי הכימיה, מכון ויצמן למדע, בדף:http://stwww.weizmann.ac.il/chemcenter/Page.asp?id=151

דגם הוראה "פחמימות", בדף:http://stwww.weizmann.ac.il/chemcenter/Page.asp?id=500

מצגת "פחמימות לטוב ולרע", שבאתר קבוצת הכימיה של הטכניון, בדף:http://edu.technion.ac.il/chemical-education/yehidot/taste/presentations.html

אנו ממליצים לפתור עם התלמידים שאלות מהחוברת "שאלות לתרגול בנושאי המבנית "טעם של כימיה": סוכרים וחלבונים, ברמות חשיבה מגוונות", שהוכנה בסדנה לפיתוח

משימות מבחן למבניות מתוך תוכנית הלימודים החדשה בכימיה, המחלקה להוראתהמדעים, מכון ויצמן למדע. החוברת

מכילה גם שאלות העמקה והעשרה. הקישור נמצא באתר המפמ"ר:http://cms.education.gov.il/EducationCMS/Units/Mazkirut_Pedagogit/Chimya/Mivnyot/AzareyHoraa.htm

121


http://edu.technion.ac.il/chemical-education/yehidot/taste/presentations.html



נספח:הצעת תבנית לפתרון שאלות שבתשובה עליהן נדרשת

השוואה בין טמפרטורות רתיחה של חומרים

בניתוח של מספר שאלות, שבתשובה עליהן נדרשת השוואה בין טמפרטורות רתיחה של חומרים מולקולריים, המלצנו לבנות עם התלמידים את שלבי הפתרון בצורת טבלה )שאלה

.ii ותת-סעיף ב i, תת-סעיף א 5; שאלה ii, תת-סעיף ד 3; שאלה ii, תת-סעיף א 2

אנו מביאים תבנית שעשויה לעזור בפעילות זו:

החומר

סוג החומרשניהם חומרים מולקולריים


נוסחת מבנה שלמולקולת החומר

122



קוטביות שלמולקולות החומר סוג הכוחות הבין

מולקולריים בחומריםבמצב נוזל


בחומרים במצב נוזל טמפרטורות רתיחה

של החומרים

123

Documents

זיוה בר-דבchemcenter.weizmann.ac.il/.../foto-in/File/nituach3-13.docx · Web viewמומלץ לחזור ולתרגל נוסחאות ייצוג אלקטרונים גם בכיתה