‫הוראת המדעים תשע"ג – ביה"ס עירוני ט' ת"א – לשימוש פנימי בלבד‬ ‫רצף הוראה כימיה – כתה ט‬ ‫לפי מצגת – עד שקף מס' ‪9‬‬ ‫מהי כימיה?‬ ‫תחום דעת העוסק בעולם החומר‪.‬‬ ‫עקרונות חשובים‪:‬‬ ‫‪ .1‬תרומת הכימיה לחיי היומיום‬ ‫‪ .2‬המשותף לכל התופעות והחפצים סביבנו‬ ‫כימיה בכל מקום‬ ‫עזרה בחיפוש טקסטים (קטעי אנסין)‬ ‫בנושאים‪ :‬השפעת פיתוח החומרים‬ ‫והטכנולוגיה על חיינו – הנוחות‪ ,‬הזמינות ‪.‬‬ ‫כמו כן גם על ההיבטים השליליים של כמות‬ ‫פסולת וזיהום‪ .‬התנהגות ירוקה‪ ,‬שימוש‬ ‫חוזר‪ ,‬מיחזור וכו'‪.‬‬ ‫צפיה בסרטון חיים ללא כימיה ודיון בו‪.‬‬ ‫נושא ראשון – הקשר הכימי והאנרגיה בתהליך כימי – סה"כ ‪ 01‬שעות‬ ‫רעיונות מרכזיים‪:‬‬ ‫‪.0‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫בתהליך כימי חומרים הופכים לחומרים אחרים‪ .‬ייצוג תהליך כימי בשפת‬ ‫הכימאים‪ :‬תוצרים >‪ --‬מגיבים‪.‬‬ ‫קשרים כימיים המבוססים על כוחות משיכה חשמליים נוצרים בין חלקיקיי‬ ‫החומר‪ .‬יכולים להיווצר קשרים יוניים או שיתופיים (קוולנטיים) כתלות בסוג‬ ‫החלקיקים‪.‬‬ ‫תהליכים כימיים מלווים בשינויים באנרגיה כימית‪.‬‬ ‫כל היסודות מסודרים במחזורים ובטורים בטבלת היסודות‪.‬‬ ‫‪ .1‬תזכורת לחומר שנלמד בכתה ח' –‬ ‫א‪ .‬כוחות המשיכה שבין הפרוטונים שבגרעין האטום לבין האלקטרונים שמחוץ לו‪.‬‬ ‫ב‪ .‬כוחות הדחיה הקיימים בין מטענים זהים‪.‬‬ ‫‪ ‬ניתן כתזכורת לבצע את הניסוי עם ספק הכוח ועלי האלומיניום‪.‬‬ ‫סעיף ‪– 1‬‬ ‫ תגובה כימית מאופיינת כשינוי בחומרים הבאים לידי ביטוי באחד או יותר מהמאפיינים‬‫הבאים‪ :‬שינוי צבע‪ ,‬שינוי במצב צבירה‪ ,‬שינוי בטמפרטורת הסביבה‪.‬‬ ‫‪ 4‬שעות‬ ‫תאור ברמת המאקרו – הדגשת התכונות החדשות של החומרים בעקבות התגובה‬ ‫‪ ‬ניתן כתזכורת לבצע את הניסוי עם המגנזיום שנשרף והופך למגנזיום חמצני‪.‬‬ ‫שפת‬ ‫הכימאים –‬ ‫‪ 3‬דפי תרגול‬ ‫עצירה עם המצגת ותרגול – שפת הכימאים‬ ‫ג‪ .‬שפת הכימאים – תרגול של כתיבת בשפה המקובלת והבנת נוסחאות כימיות –‬ ‫אטומים‪ ,‬מולקולות‪ .‬בנוסחה כימית יחס קבוע של אטומים מכל סוג‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫הוראת המדעים תשע"ג – ביה"ס עירוני ט' ת"א – לשימוש פנימי בלבד‬ ‫סעיף ‪– 2‬‬ ‫שעתיים‬ ‫‪ .2‬אנרגיה כימית – לפי מצגת‬ ‫ יצירת קשר כימי כמלווה בשחרור אנרגיה‪.‬‬‫ ניתוק קשר כימי כמלווה בהשקעת אנרגיה‬‫ תהליך קולט אנרגיה לעומת תהליך פולט אנרגיה‪:‬‬‫‪ ‬בתהליך קולט אנרגיה האנרגיה המושקעת בניתוק הקשרים במגיבים גדולה‬ ‫מהאנרגיה המשתחררת ביצירת הקשרים בתוצרים‪.‬‬ ‫‪ ‬בתהליך פולט אנרגיה האנרגיה המשתחררת ביצירת הקשרים בתוצרים‬ ‫גדולה מהאנרגיה המושקעת בניתוק הקשרים במגיבים‪.‬‬ ‫הערות‪:‬‬ ‫ תהליכים פולטי אנרגיה רבים יש "להתניע"‪ .‬יש להשקיע בהם מעט אנרגיה התחלתית‪,‬‬‫כמו הגפרור המצית את הנר‪ .‬הנר הבוער כבר פולט אנרגיה בתהליך הבעירה עצמו‪.‬‬ ‫מומלץ לשלב הדגמות ו‪/‬או סרטונים‪.‬‬ ‫ רצוי להשוות בין פוטוסינתזה לנשימה תאית תוך התייחסות להיבט האנרגטי‪.‬‬‫ המחשה טובה – התנסות בתחושת המשיכה בין מגנטים‪ :‬צד צפון נמשך לצד דרום‬‫ומתקרב אליו מעצמו‪ .‬האם אנרגיה מושקעת או משתחררת במקרה זה? כעת יש‬ ‫להפריד בין המגנטים הצמודים ‪ -‬האם אנרגיה מושקעת או משתחררת במקרה זה?‬ ‫על התלמידים לפרש את האנלוגיה – מה דומה ליצירת קשר כימי ומה דומה לניתוקו‬ ‫מבחינה אנרגטית‪.‬‬ ‫‪. .3‬סוגי קשרים כימיים‬ ‫סעיפים ‪:3-4‬‬ ‫‪ 4‬שעות‬ ‫ הסבר ברמה המיקרוסקופית ‪-‬‬‫שבירת קשרים במגיבים ויצירת קשרים בתוצרים‪.‬‬ ‫כוחות משיכה ודחיה חשמליים גורמים ליצירת קשרים כימיים‪ .‬בכל תהליך כימי‬ ‫ניתקים קשרים כימיים במגיבים ונוצרים קשרים חדשים ‪ ,‬כך מתקבלים התוצרים –‬ ‫חומרים שלא היו קודם לכן‪.‬‬ ‫הקשר היוני (בין מתכת לאל‪-‬מתכת)‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫נלמד בכתה ח' ומוזכר כאן רק לצורך ההשוואה מול הקשר השיתופי‪.‬‬ ‫הקשר השיתופי ‪ /‬הקוולנטי (בין אל‪-‬מתכות)‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫כוחות המשיכה בין אלקטרונים של אטום אחד לבין הגרעין של אטום שני‬ ‫כבסיס ליצירת קשר כימי שיתופי‬ ‫איך נוצר הקשר הקוולנטי השיתופי?‬ ‫קשר קוולנטי נוצר בין שני אטומים‪ .‬הקשר נוצר על ידי שיתוף אלקטרונים כך שכל אטום‬ ‫תורם לקשר מספר שווה של אלקטרונים כמו האטום השני‪ .‬האלקטרונים המשותפים נמשכים‬ ‫כעת לשני הגרעינים של האטומים בעת ובעונה אחת והדבר גורם להתקרבות האטומים‬ ‫ולקישורם‪ .‬מצב של שני אטומים מחוברים יציב יותר (נשאר ללא שינוי) מאשר המצב של‬ ‫שני אטומים בודדים‪.‬‬ ‫לשלב עם הוראת הפיזיקה –‬ ‫אנרגיה כימית‬ ‫‪2‬‬ ‫הוראת המדעים תשע"ג – ביה"ס עירוני ט' ת"א – לשימוש פנימי בלבד‬ ‫אנלוגיה למצב של קשר שיתופי (קוולנטי)‪- :‬‬ ‫ילדים קיבלו מטלה ‪ -‬להשלים ציור באמצעות שני צבעים שונים‪ .‬לכל ילד צבע אחד אחר‪.‬‬ ‫הילדים לא יוכלו להשלים את המטלה לבד‪ .‬כאשר הם ישתפו פעולה וכל אחד ישתמש בצבע של חברו יהיו שני‬ ‫צבעים לכל אחד והם יוכלו להשלים את המטלה‪ .‬תוך כדי שיתוף הצבעים הם יצטרכו להתקרב אחד לשני כדי‬ ‫לעשות זאת‪ ,‬כלומר יהיה ביניהם קשר שלא ישתנה ( יציב) עד לסיום המטלה‪.‬‬ ‫ה"צבעים" = אלקטרונים‬ ‫דף עבודה –‬ ‫קשר קוולנטי‬ ‫שני צבעים=שני אלקטרונים‬ ‫הילדים = אטומים‬ ‫‪ .4‬אלקטרוני הערכיות‬ ‫ לכל אטום אלקטרונים פנימיים קרובים יותר לגרעין ואלקטרונים חיצוניים (אלקטרוני‬‫הערכיות)‬ ‫ אלקטרוני הערכיות כאלקטרונים הרחוקים מהגרעין וכיוצרי קשרים כימיים‪.‬‬‫ אטומי היסודות הנמצאים באותו טור מבין ‪ 8‬הטורים העיקריים בטבלת היסודות כבעלי‬‫אותו מספר של אלקטרוני ערכיות – מס' האלקטרונים ברמה החיצונית באטום‪.‬‬ ‫‪ ‬כלל האוקטט ‪ -‬יש לעסוק בתרכובות הבנויות מיסודות שבשורה השניה של‬ ‫הטבלה‪ ,‬בהן מתקיים כלל זה‪ .‬אין לעסוק ביוצאים מן הכלל‪.‬‬ ‫ מימן אינו מקיים כמובן את כלל האוקטט‪.‬‬‫ יכולת קישור של האטומים ‪ C, H ,N, O‬אפשרות לקשר קוולנטי יחיד‪,‬‬‫כפול ומשולש‪.‬‬ ‫למצוא חומרים‬ ‫‪ -‬ציור נוסחאות מבנה‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫נושא שני ‪ -‬היסוד פחמן ותרכובותיו – סה"כ ‪ 14‬שעות‬ ‫‪‬‬ ‫רעיונות מרכזיים‪:‬‬ ‫סעיפים ‪:1-2‬‬ ‫‪ 4‬שעות‬ ‫‪ .0‬תרכובות מורכבות מצירוף של יסודות‪ .‬התכונות של התרכובת שונות מתכונות‬ ‫היסודות המרכיבים אותה‪.‬‬ ‫‪ .2‬המולקולות של אבות המזון‪ :‬פחמימות‪ ,‬חלבונים ושומנים‪ ,‬בנויות מצירופים‬ ‫שונים של אטומי פחמן‪ ,‬מימן וחמצן (בחלבונים גם אטומי חנקן)‪.‬‬ ‫‬‫‬‫‪-‬‬ ‫‬‫‬‫‪-‬‬ ‫‪ .1‬ייחודיות הפחמן‬ ‫צורות שונות של סידור האטומים והקשר לתכונות החומרים ולשימושים בהם – גרפיט‪,‬‬ ‫יהלום – הצורות המופיעות בטבע‪.‬‬ ‫הבדלה בין חומר אורגני לחומר אנאורגני‪.‬‬ ‫ננו‪-‬צינוריות פחמן‪ ,‬פולרן (‪ ,)fullerene‬גרפן (‪ – )graphene‬צורות חדשות של קישור‬ ‫אטומי הפחמן‪ ,‬הניתנות ליצור במעבדה‪.‬‬ ‫אתר המציג אנימציות של פולרן וננו צינוריות פחמן (יש להציג רק לצורך המחשת‬ ‫הקידום בטכנולוגיה‪ ,‬וממש אין צורך להעמיק)‬ ‫אטום הפחמן כיוצר ארבעה קשרים סימטריים‪.‬‬ ‫פחמן כאל‪-‬מתכת בתרכובותיו‪ ,‬וכיסוד מוליך חשמל בצורתו כגרפיט ולא מוליך חשמל‬ ‫כיהלום‪.‬‬ ‫המספר העצום של תרכובות הפחמן כנובע מהיות אטומי הפחמן בסיס של שלד פחמני‬ ‫(בצירוף אטומי מימן והלוגנים)‪ ,‬בצורת טבעות‪ ,‬שרשראות‪ ,‬פולימרים‪.‬‬ ‫‪3‬‬ ‫הוראת המדעים תשע"ג – ביה"ס עירוני ט' ת"א – לשימוש פנימי בלבד‬ ‫‪ .2‬תרכובות הפחמן‬ ‫בריינפופ‪:‬‬ ‫מחזור הפחמן‬ ‫ תרכובות אורגניות בגופם של יצורים חיים או ממקור חי‪.‬‬‫ מרכיבי המזון כפולימרים – פחמימות‪ ,‬חלבונים‪ ,‬שומנים‪.‬‬‫ תרכובות הפחמן בנפט גולמי – זיקוק נפט גולמי‪ ,‬תזקיקים‪.‬‬‫‪ -‬תרכובות סינתטיות – פולימרים כתוצרי התעשיה – מוצרים פלסטיים‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫סעיפים ‪:3-4‬‬ ‫‪ 11‬שעות‬ ‫יתכן ויוקפץ‬ ‫קדימה ברצף‬ ‫‪ ‬השפעת השימוש בחומרים על הפרט ועל הסביבה – הנוחות והמחיר‬ ‫הסביבתי‪:‬‬ ‫דוגמאות לתחומי ייצור תעשייתי – מזון‪ ,‬תרופות‪ ,‬חומרים פלסטיים‪ ,‬חומרי דלק‪,‬‬ ‫צבעים‪ ,‬חומרי ניקוי‪ ,‬סיבים‪ ,‬דשנים‪.‬‬ ‫השפעה על חיי הפרט – נוחות‪ ,‬זמינות‪ ,‬יכולת רכישה במחירים נמוכים יחסית‪.‬‬ ‫השפעות על החברה‪ :‬התפתחות תעשייה ותחבורה‪ ,‬פיתוח כלכלי‪ ,‬התפתחות‬ ‫תרבות צריכה‪.‬‬ ‫השלכות השימוש בחומרים בכל השלבים – ייצור‪ ,‬שינוע‪ ,‬שימוש‪ ,‬מה קורה בתום‬ ‫השימוש‪.‬‬ ‫הצטברות פסולת מוצקה‪.‬‬ ‫פליטת מזהמים לקרקע‪ ,‬למים‪ ,‬לאויר‪.‬‬ ‫דלדול משאבים‪.‬‬ ‫‪ ‬פתרונות אפשריים בגישת הקיימות להקטנת הנזק הסביבתי‪:‬‬ ‫צמצום צריכה‪ .‬למשל – הפחתת השימוש ברכב‪.‬‬ ‫שימוש חוזר‪.‬‬ ‫ייצור חומרים פריקים (מתכלים)‬ ‫מחזור‪ .‬למשל – שימוש בפולימרים (שרשרת ארוכה של יחידות חוזרות הקשורות‬ ‫ביניהן על ידי קשר קוולנטי) הניתנים למחזור‪ ,‬יצירת קומפוסט מפסולת מזון‪.‬‬ ‫הפחתת פליטות בתעשיה‪ ,‬לדוגמה‪ ,‬ע"י שימוש במסננים‪.‬‬ ‫צמצום פסולת בתעשיה‪ :‬ע" י תכנון להגברת יעילות תהליכי היצור ושימוש יעיל‬ ‫בתוצרי לוואי (כמו השימוש היום באפר פחם)‪.‬‬ ‫‪ .3‬מרכיבי המזון (מכאן נמשיך ללימוד מערכת העיכול)‬ ‫ פחמימות – זיהוי‪ ,‬מבנה‪ ,‬מיון‪ :‬חד‪-‬סוכרים‪ ,‬דו‪-‬סוכרים‪ ,‬רב‪ ,‬סוכרים‪.‬‬‫תכונות‪ ,‬חשיבות כמזון‪ ,‬תפקידים בגוף‪ ,‬קלוריות‪ .‬גלוקוז‪ ,‬סוכרוז ועמילן כדוגמאות‬ ‫לסוכרים השונים‪.‬‬ ‫ חלבונים – זיהוי מבנה החלבון כשרשרת של ח"א‪ .‬מבנה החומצה האמינית‪ ,‬כיצד‬‫נוצר מגוון של חלבונים‪ ,‬תפקידי החלבונים בגוף‪ ,‬חשיבות כמזון‪ ,‬קלוריות‪ .‬זיהוי‬ ‫חלבונים‬ ‫ שומנים – זיהוי‪ ,‬זיהוי מבנה – חומצות שומן ‪ +‬גליצרול‪ ,‬תכונות‪ ,‬תפקידים בגוף‪,‬‬‫חשיבות כמזון‪ ,‬מזונות‪ ,‬קלוריות‪.‬‬ ‫‪ .4‬מזון ואנרגיה בגוף –‬ ‫ תהליך הנשימה התאית בהיבט כימי (מגיבים‪ ,‬תוצרים‪ ,‬אנרגיה)‬‫‪ -‬קלורימטר כמכשיר למדידה וחישוב אנרגיה של מרכיבי מזון ע"י שריפתם‪.‬‬ ‫‪4‬‬ ‫לימוד פורה ומהנה ‪‬‬ ‫לבצע‬ ‫ניסויים‬ ‫של זיהוי‬ ‫אבות‬ ‫המזון‬ ‫הוראת המדעים תשע"ג – ביה"ס עירוני ט' ת"א – לשימוש פנימי בלבד‬ ‫‪5‬‬