כיצד ללמוד כימיה של מים?
מחקרים מראים כי מולקולת מים אחת עשויה ליצור קשרי מימן עם שתיים אחרות.
מים הם אחד החומרים הידועים ביותר והנחוצים ביותר בעולם. בלעדיו החיים כפי שאנו מכירים לא יתאפשרו. מעניין, עם זאת, מים די מורכבים וקשים להבנה בכמה מהרמות הבסיסיות ביותר שלהם. יש לו תכונות שנוזלים אחרים אינם מחזיקים, נקשר לעצמו בדרכים מעניינות ומתקשר עם כימיקלים אחרים בדרכים רבות ומגוונות.
שיטה 1 מתוך 3: זיהוי תכונות כימיות בסיסיות
- 1מושג את הנוסחה הכימית למים. לדעת מה המשמעות של הנוסחה הכימית H 2 O היא חשובה. זה אומר שאתה צריך שני אטומי מימן ואטום חמצן אחד כדי להתאחד כדי ליצור מולקולת מים. זה גם אומר שאם תפרקו מולקולת מים, תקבלו שני מימנים וחמצן אחד.
- פיצול מים נעשה לרוב באמצעות חשמל בתהליך המכונה אלקטרוליזה.
- צמחים גם מפצלים מים לביצוע פוטוסינתזה.
- 2חשוב כיצד מולקולות מים משתלבות זו בזו. החמצן והמימנים של מולקולת מים אחת קשורים קוולנטית. זאת אומרת שהם חולקים אלקטרונים. עם זאת, מולקולות מים חוות גם כוחות בין מולקולריים. הכוח הבין-מולקולרי החשוב ביותר למים הוא קשר המימן. קשרים אלה מאפשרים למימנים של מולקולה אחת לתקשר עם החמצן של אחרת.
- מחקרים מראים כי מולקולת מים אחת עשויה ליצור קשרי מימן עם שתיים אחרות.
- 3למד את המבנה הכפוף של מולקולת מים אחת. לכל כימיקל יש צורה גיאומטרית מסוימת. מים אינם יוצאים מן הכלל כאן. לכל מולקולת מים יש מה שמכונה מבנה כפוף. שני המימנים נאלצים להתקרב יותר מ -180 מעלות זה לזה מכיוון שבחמצן יש אלקטרונים נוספים המשנים את הצורה.
- אלקטרונים לא מאוגדים אלה מכונים " אלקטרונים זוג בודדים ".
החמצן והמימנים של מולקולת מים אחת קשורים קוולנטית. - 4קרא על ממיסים קוטביים. מכיוון שחמצן מחזיק אלקטרונים בצורה יעילה יותר מאשר מימן, הם אינם משותפים באופן שווה. זה יוצר סוף שלילי (בחמצן) וקצה חיובי (במימנים) על מולקולת המים. מולקולות בעלות קוטב חיובי ושלילי מכונות מולקולות קוטביות והן מתקשרות היטב עם מולקולות קוטביות אחרות. זו הסיבה שמים הם ממס נהדר לאלכוהול (נוזל קוטבי), אך ממס גרוע לשמן צמחי (נוזל לא קוטבי).
- 5צחצח כימיה על בסיס חומצה. מים הם אמפוטריים. פירוש הדבר שהוא יכול להיות חומצה או בסיס ויפעל אחרת בהתאם לסביבה. בסביבות חומציות, מים מציגים מאפיינים בסיסיים (מקבלים פרוטונים). בסביבה בסיסית, מים ישמשו כחומצה (תורמים פרוטונים).
שיטה 2 מתוך 3: זיהוי התכונות הייחודיות של מים
- 1דע כי ניתן למצוא מים בשלוש מצבים באופן טבעי. מים הם התרכובת הידועה היחידה שניתן למצוא כמוצק, נוזלי וגז בתנאים הטבעיים של כדור הארץ. זה מאפשר זרימת מים סביב הפלנטה שלנו דרך מחזור המים. מים נוזליים יכולים להתאדות ולעלות, אדי מים יכולים להתעבות וליפול חזרה לכדור הארץ, ומים מצטברים כקרח בחלקים הקרים ביותר של הפלנטה שלנו (כיפות הקרח הקוטביות).
- 2שקול את התרחבות הקרח. רוב הנוזלים הופכים צפופים יותר (נפחם מצטמצם) כאשר הם קופאים לצורה מוצקה. מים הם יוצאי דופן. כאשר המים קופאים, הם מתרחבים. זה מאפשר למים קפואים (קרח) לצוף על גבי מים נוזליים.
- זו גם הסיבה שבקבוק מים (או משקה אחר שעשוי בעיקר מים) יתפוצץ לעיתים קרובות אם הוא נשאר במקפיא.
הסיבה לכך היא שחלק מהמים מתחממים מספיק כדי להשאיר בצורה של אדי מים. - 3הכיר את המאפיינים הבסיסיים של נוזלים. כמוצק, למים צורת גביש קבועה. אולם לרוב אנו חושבים על מים בצורתם הנוזלית. לנוזלים (נוזלים וגזים) אין צורה מוגדרת והם יתאימו בהתאם לצורת הכלי שלהם. ההבדל העיקרי בין צורת הנוזל לגז הוא בכך שגזים מתרחבים למילוי המכל כולו והנוזלים מוחזקים קרוב יותר זה לזה על ידי כוחות בין-מולקולריים.
- 4אל תזלזל בחשיבותם של מים לחיים כפי שאנו מכירים אותם. כשבעים אחוזים מכדור הארץ מכוסים במים. מים מהווים יותר ממחצית הגוף האנושי, ויש אורגניזמים שהם עד תשעים אחוזים מים. אין אורגניזם ידוע שיכול לשרוד ללא מים.
שיטה 3 מתוך 3: עריכת ניסויים בסיסיים במים
- 1להפגין את הקוטביות של המים. מכיוון שלמולקולות מים יש סוף חיובי ושלילי, הן נחשבות קוטביות. אתה יכול להראות קוטביות זו על ידי הזזת מגנט (או מקור אחר של שדה אלקטרומגנטי) לעבר המים שיוצאים מברז. המים יתכופפו בתגובה למגנט מכיוון שקצות המים הטעונים יידחו כנגד השדה המגנטי או יתכופפו לעברו.
- 2התאדו מים מכלי. מלא כוס או צלחת כמעט מלאה במים. סמן את מפלס המים כדי שתזכור בכמה מים אתה מתחיל. הניחו את המים מול חלון שטוף שמש והשאירו אותם שם למספר שעות. חזור מעת לעת ובדוק את מפלס המים. סמן את הרמה החדשה בכל פעם.
- תוכלו להבחין במים שהולכים ונמוכים. הסיבה לכך היא שחלק מהמים מתחממים מספיק כדי להשאיר בצורה של אדי מים. זה ידוע בשם אידוי.
זה אומר שאתה צריך שני אטומי מימן ואטום חמצן אחד כדי להתאחד כדי ליצור מולקולת מים. - 3מעבים מים על משטח. הכניסו מים חמים לכוס וכסו את הכוס במכסה. הוסף קוביית קרח על המכסה. כאשר המים החמים מתאדים, האדים יבואו במגע עם המכסה הקר ויתעבו. זה יאפשר להיווצר טיפות מים קטנות על המכסה.
- מכסה שקוף או שקוף יאפשר לכם לראות את הטיפות בצורה הטובה ביותר.
- 4הרחיבו מים על ידי הקפאתם. מלא בקבוק פלסטיק במים. מכסים את הבקבוק בנייר אלומיניום ומכניסים אותו בזהירות למקפיא. כשהמים קפאו, הוציאו את הבקבוק וצפו בתוצאות.
- תוכלו להבחין כי המים התרחבו והוצאו מהבקבוק, וקפאו גם על נייר הכסף.
- הימנע משימוש בכובע. זה עלול לגרום למים לפרוץ את הבקבוק בזמן ההקפאה.
- היו חוקרים בחיפוש אחר ידע במים. יש הרבה מה ללמוד.
- אף על פי שמים ידועים מאוד, לא ניתן להבין אותם בקלות.
שאלות ותשובות
- איך יוצרים מים עם מימן וחמצן?יש צורך בחום מספיק כדי לעורר תגובה וזה יכול להיות קשה לשלוט. תגובת החמצן והמימן הינה אקסותרמית ביותר (כלומר משחררת אנרגיה בצורת חום), מה שעלול להפוך את שילובם למסוכן ונפיץ. ככזה, לא מומלץ ליצור מים באמצעות כמויות גדולות של מימן וחמצן או ללא הכשרה וציוד מתאימים.
