תכונות חומרים מולקולריים


תכונות חומרים מולקולריים

תכונות חומרים מולקולריים

בשלושת השיעורים האחרונים למדנו להכיר את החומרים המולקולריים. להזכירכם, אלה חומרים המורכבים ממולקולות. בנוסף למדנו על האינטראקציות הבין-מולקולריות.
ראינו שחוזק האינטראקציות הבין-מולקולריות משפיע על טמפרטורות ההיתוך והרתיחה של החומרים, וכן על מצב הצבירה שלהם בטמפרטורת החדר. ישנן תכונות נוספות של חומרים אלו שנדון בהן להלן. נתחיל בהתמוססות של חומרים מולקולריים זה בזה.

לשם כך נראה סרטון קצר שמדגים את תהליך ההתמוססות בין חומרים מולקולריים שונים:

נמשיך ונתאר סדרת ניסויים נוספים כדי להסביר את תהליך ההתמוססות בין חומרים מולקולריים.

ניסוי מס' 1

לכוס כימית נכניס מים (H2O) ונוסיף ציקלוהקסאן (C6H12). התוצאה המתקבלת נראית כך:

בדיקת התמוססות ציקלוהקסאן במים

שימו לב שהתקבלו שתי שכבות של חומרים שאינם מתערבבים זה בזה, כאילו ששמו חוצץ ביניהם, שאינו להם להתערבב. כמובן שלא קיים שום חוצץ בין שני הנוזלים וישנו הסבר אחר לכך שציקלוהקסאן אינו מתמוסס במים.
ההסבר קשור לקשרים הבין-מולקולריים בין מולקולות המים והציקלוהקסאן.
מים הם חומר מולקולרי שבין המולקולות שלו ישנם קשרי מימן ואילו ציקלוהקסאן הוא חומר מולקולרי שבין המולקולות שלו ישנן אינטראקציות ואן דר ואלס. לכן, לא נוצרים קשרים או אינטראקציות בין מולקולות המים למולקולות הציקלוהקסאן. משום כך, הציקלוהקסאן אינו מתמוסס במים.

גם אם ננסה לערבב את שני הנוזלים נקבל תמיסה עכורה (לא צלולה). זהו אחד הסימנים לכך ששני החומרים אינם מתמוססים זה בזה. אם נפסיק לערבב את התמיסה, השכבות תיפרדנה והמצב יחזור לקדמותו כמו בתמונה. החומר שצף בשכבה העליונה הוא החומר שצפיפותו קטנה יותר בדומה לקלקר שצף על פני המים.

אפשר לומר שהערבוב בין המים לציקלוהקסאן אינו מתרחש כי "לא כדאי למים לוותר" על קשרי המימן (החזקים) שבין המולקולות שלהם לטובת יצירת אינטראקציות ואן דר ואלס עם מולקולות הציקלוהקסאן.

נרחיב מעט בעניין תהליך ההמסה.

כדי שתיווצר תמיסה, המכילה ממס ומומס, חלק מהאינטראקציות בין המולקולות של הממס צריכות להתפרק כמו גם חלק מהאינטראקציות בין מולקולות המומס. במקביל, צריכות להיווצר אינטראקציות בין מולקולות הממס למולקולות המומס.

לא תמיד יכולות להיווצר אינטראקציות בין מולקולות הממס למולקולות המומס. לעתים, האינטראקציות הנוצרות בין מולקולות הממס למולקולות המומס חלשות מאוד. לכן מולקולות הממס אינן מתנתקות אחת מהשנייה וגם מולקולות המומס אינן מתנתקות אחת מהשנייה. התוצאה היא ששני החומרים אינם מתמוססים זה בזה.

הסבר נוסף לכך שלא מתרחש תהליך המסה בין ממס למומס הוא שהאינטראקציות בין מולקולות הממס חזקות ולכן המולקולות אינן מתנתקות, האינטראקציות בין מולקולות המומס חזקות והן אינן מתנתקות זו מזו. לפעמים, גם האינטראקציות בין מולקולות הממס וגם האינטראקציות בין מולקולות המומס חזקות ולכן אינן מתנתקות. התוצאה היא שלא נוצרות אינטראקציות בין מולקולות הממס למולקולות המומס.

כל ההסברים הללו קשורים גם לשינויים האנרגטיים החלים בתהליך ההמסה מסוג אנתלפיה ואנטרופיה. נדון בהם בפרקים הבאים.

ניסוי מס' 2

בניסוי הבא נראה מה קורה כשמנסים להמיס יוד (I2) בציקלוהקסאן (C6H12).
המסת יוד בציקלוהקסאן - תכונות חומרים מולקולריים

התקבלה תמיסה בגוון סגול. התמיסה צלולה והומוגנית (אחידה). אם לאחר ערבוב של חומר כלשהו בנוזל, מתקבלת תערובת הומוגנית וצלולה, פירושו שהחומר התמוסס בנוזל.

כאמור, ניתן לראות שהיוד נמס בציקלוהקסאן. מדוע?

יוד וציקלוהקסאן הם חומרים מולקולריים שבין המולקולות שלהם ישנן אינטראקציות ואן דר ואלס. לכן, כשמערבבים אותם, נוצרות אינטרקציות ואן דאר ואלס בין מולקולות הציקלוהקסאן לבין מולקולות היוד והם נמסים זה בזה.

ניתן לייצג את תהליך ההמסה בניסוח כימי. ניסוח תהליך נקרא גם רמת הסמל. לפני שננסח את התהליך, נזכיר את שלוש רמות ההבנה (ההסבר) שאנו יודעים לעסוק בהן:

המשך התוכן בעמוד זה למנויים (חודשי/שנתי) בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

אם אין ברשותך מנוי אנא בדוק/בדקי את תוכניות מנויים