המסה של חומרים מולקולריים

תהליך המסה של חומרים מולקולריים

על מנת שחומר A (מומס) יתמוסס בחומר B (ממס) חייבים להיווצר קשרים חזקים בין החלקיקים שלהם!

בזכות הקשרים החזקים החלקיקים של הממס מושכים את חלקיקי המומס ומנתקים אותם, כלומר, שוברים את הקשרים הקיימים במומס

חלקיקי הממס מקיפים את חלקיקי המומס וכך החומרים מצליחים להתערבב.

בסרטון תוכלו לראות מודלים המתארים את תהליך ההמסה של חומרים מולקולריים והסבר מכיף של התהליך ברמה המיקרוסקופית.

שאלות מסיסות של חומרים בעלי מולקולות קטנות

בציורים ניתן לראות  תערובות של כהל ומים ושל פחמן ארבע כלורי ומים.

המים מצליחים להמס  את הכוהל בזכות קשרי המימן החזקים הנוצרים בין שני סוגי המולקולות אבל לא מצליחים להמס את פחמן ארבע כלורי כי אין אפשרות להיווצרות קשרים חזקים בין שני סוגי המולקולות.

מתחת לציורים, מתוארות טבלאות ניתוח הכוחות הבין מולקולריים הפועלים במערכת של כהל ומים ושל פחמן ארבע כלורי ומים.

תהליך המסה של כהל במים ברמה המיקרוסקופית

טבלאות ניתוח כוחות בין מולקולריים

בסרטון המצורף מוסבר איך לבנות טבלת ניתוח כוחות בין מולקולריים, איך להסיק את המסקנה האם חומר אחד מתמוסס בחומר השני ואיך לנסח תשובה מלאה בנושא מסיסות של חומרים מולקולריים עבור מולקולות יחסית קטנות.

שאלות מסיסות של חומרים בעלי מולקולות גדולות

כאשר המולקולות בעלות יותר מ-50 אלקטרונים (גדולות יחסית) אינטראקציות ואן דר ואלס חזקות יחסית וקשרי המימן שעשויים להיווצר עם מולקולות הממס כגון מים לא מספיק חזקים כדי לשבור אותן. רק במקרים שיש מספר רב של אתרים לקשרי מימן מפוזרים במולקולה הגדולה כגון סוכר, המים מצליחים להמס את החומר.

בסרטון המצורף נראה מספר דוגמאות, נלמד איך בונים טבלה לניתוח כוחות בין מולקולריים, איך מסיקים מסקנות בנוגע למסיסות החומרים ואיך לנסח תשובה מלאה בנושא מסיסות של חומרים בעלי מולקולות גדולות. 

תרגול

  1. להלן מספר נוסחאות מולקולריות של חומרים,
    אילו חומרים צפויים להיות מסיסים במים ואילו לא?
             i.              ii.           iii.            ii.            iv.
     CH3Cl                         BF3    CH3NH2        CH3COOH          CH3CH2CH3
       כלורו מתאן  בור תלת פלואורי    מתיל אמין  חומצה אתאנוית              פרופא̤ן

א. התרכובות  i, iii, v  צפויות להתמוסס במים ו- ii, iv  צפויות לא להתמוסס במים
ב. התרכובות iii ,iv   צפויות להתמוסס במים ו-  i, ii ,v  צפויות לא להתמוסס במים
ג. התרכובות ii, iii ,iv צפויות להתמוסס במים ו-  i, v  צפויות לא להתמוסס במים
ד. התרכובת iv צפויה להתמוסס במים ו-  i, ii ,iii, v  צפויות לא להתמוסס במים

2. על פי הנתונים בספרות, כל החומרים מסיסים בפחמן ארבע כלורי (CCl4), מה הסיבה לכך?

א. לכל המולקולות יש ענן אלקטרונים יחסית גדול המסוגל ליצור אינטראקציות ו.ד.ו. מספיק חזקים לשבירת הקשרים בין מולקולות המומס
ב. לפחמן ארבע כלורי קוטביות קבוע המאפשרת לה ליצור קשרים חזקים עם כל סוגי המולקולות הנ"ל
ג. קשרי המימן בין מולקולות המומס שיכולות ליצור אותם, חלשים ולכן פחמן ארבע כלורי מצליח לשבור אותם
ד. אין מספיק נתונים

3. בבדיקת נתוני המסיסות של CH3Cl נמצא שהוא קצת מתמוסס במים: 0.5 ג' מתמוססים ב-100 מל' מים. תבחרו את הסיבה האפשרית לכך.

א. ענן האלקטרונים של המולקולה קטן יחסית ולכן אינטראקציות ואן דר ואלס יחסית לא חזקים
ב. המולקולה קוטבית ולכן נמשכת חזק יחסית למולקולות המים
ג. שתי התכונות: גודל ענן אלקטרונים לא גדול מידי וקוטביות המולקולה מסבירות את המסיסות החלקית במים
ד. אין מספיק נתונים כדי לענות על השאלה

4. בהמשך לשאלה הקודמת (בה נתון שמסיסות CH3Cl במים היא 0.5 גר' ל-100 מל' מים), להלן אפשרויות שונות של מסיסות CH3Cl באתנול (C2H5OH), והסברים ברמה המיקרוסקופית. תבחרו את הטיעון או הטיעונים הנכונים.

א. 3 ג' ל-100 מל' אתנול מכיוון של אתנול יש פחות אתרים לקשרי מימן ביחס למים
ב. 3 ג' ל-100 מל' אתנול כי אינטראקציות ואן דר ואלס חזקות יותר ולכן קשה לשבור אותן
ג. 3 ג' ל-100 מל' אתנול, בזכות אינטראקציות ו.ד.ו. חזקות יותר עם מולקולות CH3Cl
ד. 3 ג' ל-100 מל' אתנול, היות וכוחות המשיכה בין המולקולות שלו חלשים ביחס למים

i. א' בלבד
ii. א' ו-ב'
iii. ג' בלבד
iv. ג' ו-ד'

5. בטבלה הבאה, נוסחאות של מספר תרכובות.

א. מלאו את שורות 3 עד 5 באופן הבא:  האם יש למולקולה אטומי מימן קשורים לאטום  NOF, האם יש זוגות אלקטרונים לא קושרים באטומים מסוג NOF  והאם המולקולה קוטבית?
ב. מלאו את השורות 6 ו-7 באופן הבא: האם שני השלבים בתהליך המסיסות במים מתקיימים כפי שמתוארים בכל שורה ואם לא, באיזה שלב תהליך ההמסה לא צלח:

"יצירת קשרים חדשים"  כלומר יצירת קשרים בין המולקולות של שני החומרים

 "שבירת קשרים ישנים" כלומר, שבירת הקשרים בין מולקולות של כל אחד מהחומרים

טבלת תרגיל בהמסת חומרים מולקולריים

6. בהמשך לשאלה הקודמת, מהו ההיגד או ההיגדים הנכונים הנכון?

i. לפחמן דו חמצני מסיסות נמוכה במים כי לא יוצר קשרי מימן עם מולקולות המים
ii. לעומת פחמן דו חמצני, די מתיל אתר מסיס יותר במים כי המולקולות שלו קוטביות
iii. תהליך ההמסה במים של אתן ופוספין נכשל בשלב "שבירת הקשרים הישנים"
iv. לאנילין מסיסות פחות טובה במים מאשר לוויטמין C כי בשלב "יצירת קשרים חדשים" הקשרים חלשים יותר

א. i, ii, iii
ב. ii, iii 
ג. ii, iv
ד. ii, iii

7. להלן נוסחאות מבנה של מספר תרכובות בעלות מולקולות גדולות.

א. סדרו אותן על פי סדר עולה של מסיסותן במים.
ב. הסבירו את בחירתכם

תרגיל מסיסות של חומרים עם מולקולות גדולות

8. ויטמינים הם תרכובות בעלות מולקולות גדולות בעלות תפקידים חשובים לתפקוד נכון של גוף האדם. לשם כך חשוב לקבל אותם במזון. לפעמים יש צורך בתוספת ויטמינים וניתן לקבל אותם בכמוסות או בתמיסות נוזליות. חשוב שהוויטמינים יתמוססו בתוך מערכת העיכול ויעברו למערכת הדם על מנת שיפעלו בצורה יעילה.

להלן נוסחאות המבנה של שלושה ויטמינים בייצוג המקוצר שלהן: ויטמין K1, ויטמין A  ,וויטמין B2

א. אחת הוויטמינים הנ"ל מסיס במים, תזהו אותו ונמקו את תשובתכם ברמה המיקרוסקופית.

ב. על מנת להגביר את הטמעת הוויטמינים, מה הייתם ממליצים לאדם שצורך תוספת ויטמינים : ליטול את הוויטמינים לפני הארוחה או אחרי הארוחה? נמקו תוך התייחסות למסיסות של הוויטמינים במים ובשמן.

ג. חברת "סולגאר" מציעה ויטמין A   מסיס במים לאנשים בעלי ספיגת שומנים נמוכה. איך לדעתכם ניתן לעשות זאת? (החברה לא פרסמה את הסוד ולכן אין תשובה ברורה)


ויטמין K1
חשוב בפעילות קרישת הדם תקין. אפשר לקל אותו באכילת ירקות בעלי עלים ירוקים (לדוגמה תרד וחסה) ופירות מסוימים כמו אבוקדו, קיווי וענבים.


ויטמין K1 - תרגיל מסיסות של חומרים מולקולריים

ויטמין A

נוסחת ויטמין A באחת מצורותיו (רתינול). בין מגוון תפקידים הוא משתתף ביצירת רודופסין שהוא החומר הבולע את האור בעין ומאפשר לראות צבעים. אפשר לקבל אותו מאכילת ירקות כמו גזר, בטטה, פרות כגון מנגו ומלון,  ביצים, חמאה וכבד.

ויטמין A באחת מצורותיו: רתינול

ויטמין B2

ריבופלבין,  אחראי בין היתר לבריאות העור הציפורניים והשער.  אפשר לקבל אותו באכילת ביצים, חלב וירקות בעלי עלים ירוקים.


ויטמין B2 - ריבופלבין

9. למה אצטון CH3COCH3 מתמוסס היטב במים וגם בממס אורגני כגון בנזן (C6H6 )?

השארת תגובה