الفصل الثاني (60 درجة)

أجب عن ثلاثة من الأسئلة 14-10 (لكلّ سؤال 20 درجة).

10. مصطلحات أساسيّة والمبنى والترابط

يتناول السؤال مبنى وصفات مادّتين  جزيئيّتين: A وَ B موجوفي وعاءين منفردين.

أمامك جدول يشمل معطيات عن الجزيئيّتين:

1. ما هي الحالة التراكميّة  (حالة المادّة) لكلّ  واحدة من المادّتين A وَ B في درجة حرارة الغرفة (25°C)؟ علّل.
   מצב הצבירה של חומר A הוא נוזל. כי בטמפרטורת החדר נמצאים מעל לטמפרטורת ההיתוך שלו אבל מתחת לטמפרטורת הרתיחה שלו.
   מצב הצבירה של חומר B הוא נוזל. כי בטמפרטורת החדר נמצאים מעל לטמפרטורת ההיתוך שלו אבל מתחת לטמפרטורת הרתיחה שלו.
2. أمامك رسمان توضيحيّان يصفان بشكل جزئيّ المبنى الميكروسكوبيّ للمادّتين A ו- B في درجة حرارة الغرفة.
   
   
   1. أمامك أربعة أقوال a-d. بالنسبة لكلّ واحد منها، اذكر إذا كان صحيحًا أم غير صحيح.
      
      1. جزيئات المادّتين مركَّبة من نفس أنواع الذرّات.
         נכון (בשניהם יש אטומי מימן, פחמן וחמצן)
      2. المجموعة الويفيّة لجزيئات المادة A يختلف عن عدد ذرّات الكربون في جزيئات المادة B.
         לא נכון (בשניהם הקבוצה הפונקציונלית היא כהל).
      3. عدد ذرّات الكربون في جزيئات المادة A يختلف عن عدد ذرّات الكربون في جزيئات المادة B.
         נכון (במולקולה של חומר A – איור 2 יש 6 אטומי פחמן ואילו במולקולה של חומר B – איור 1 יש 2 אטומי פחמן)
      4. في المادّتين A وَ B أشكال حركة الجزيئات هي من نوع اهتزاز (ڤيبريشين) فقط.
         לא נכון (יש גם סיבוב וגם תנודה).
   2. اعتمادًا على التأثيرات المتبادلة التي تعمل بين الجزيئات، حدِّد أيا من الرسمين التوضيحيّ، التوضيحيّ 1 أم الرسم التوضيحي 2، يصف المبنى الميكروسكوبيّ للمادة A. علّل.
      חומר A מיוצג באיור 2. בין המולקולות של שני החומרים יש גם קשרי מימן וגם אינטראקציות ואן דר ואלס. החלק שמאפשר יצירת קשרי מימן זהה בשני החומרים (קבוצה הידרוקסילית או כהלית). במולקולות של החומר שנמצא באיור 2 יש שייר פחמימני גדול כלומר, חלק הידרופובי גדול יותר. ענן האלקטרונים של המולקולות גדול יותר (וגם שטח פנים גדול יותר) ולכן אינטראקציות הואן דר ואלס בין המולקולות שלו חזקות יותר. נדרשת אנרגיה רבה יותר לניתוק אינטראקציות הואן דר ואלס שבין המולקולות שלו ולכן טמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה יותר.
      לכן חומר A הוא איור 2.
3. إلى كلّ واحد من الوعاءين اللذين توجد فيهما المادّتان A وَ B، أضافوا حجمًا متساويًا من الماء وخلطوا. الرسمان التوضيحيّان 3 وَ 4 يصفان المبنى الميكروسكوبيّ لخليط كلّ واحدة من المادّتين مع الماء بعد الخلط.
   

   الرسم التوضيحيّ 3

   الرسم التوضيحيّ 4

   1. حدِّد أيًّا من الرسمين التوضيحيّين، الرسم التوضيحي 3 أم الرسم التوضيحي 4، يصف محلولاً بطريقة ميكروسكوبيّة؟ علّل تحديدك.
      איור 3 מתאר תמיסה. באיור 3 יש תערובת של מולקולות משני סוגים המפוזרות באופן אחיד כך שנוצרת תערובת אחידה, זו תמיסה כי יש בה מולקולות ממס נוזלי, המים,  ומולקולות של מומס. באיור 4 החומרים לא התערבבו (לא התמוססו) מתוארות שתי שכבות של נוזלים אין בתיאור זה פיזור אחיד של המולקולות.
   2. اكتب معادلة تفاعل الإذابة في الماء للمادّة الملائمة للرسم التوضيحيّ الذي اخترتَه في البند الفرعيّ ״جi”.
      תשובה
      ${\mathrm{CH}}_3{\mathrm{CH}}_2{\mathrm{OH}}_{\left(\mathrm{l}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{CH}}_2{\mathrm{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}$
   3. فسّر لماذا المادّة الأخرى لا تذوب في الماء. اعتمد في إجابتك على التأثيرات المتبادلة بين الجسيمات..
      חומר A לא מתמוסס במים. החומר שלא התמוסס במים הוא חומר שלמולקולות שלו יש חלק הידרופובי גדול יחסית. לכן בין השיירים הפחמימניים נוצרות אינטראקציות ואן דר ואלס. בין המולקולות שלו יש גם קשרי מימן אבל הם זניחים יחסית. לכן, מולקולות המים לא מצליחות לחדור בין המולקולות של חומר A וליצור איתן קשרי מימן.
   4. ما هو الفرق الماكروسكوبيّ بين الخليطين الموصوفين في الرسمين التوضيحيّين 3 وَ 4؟
      באיור 3 נקבל נוזל צלול ואילו באיור 4 נראה 2 שכבות (אולי גם עכירות).

11. الأكسدة والاختزال والحسابات الكيميائيّة

إسرائيل هي إحدى أكبر المنتِجات في العالم لعنصر البروم، Br_2(ℓ) ومركَّباته.

أمامك التفاعل (1) الذي يتفاعل فيه البروم مع الماء لإنتاج محلول HBrO_(aq)، الذي يمكن أن يُستعمَل للتعقيم والتبييض.

(1)   Br_2(ℓ) + H₂O_(ℓ) → HBrO_(aq) + HBr_(g)

1. א
   
   1. حدِّد هل يتفاعل Br_2(ℓ) في التفاعل (1) كمؤكسِد فقط، أم كمختزِل فقط، أم كمؤكسِد وكمختزِل أيضًا. علّل تحديدك.
      הברום מגיב בתגובה גם כמחמצן וגם כמחזר ניתן לראות על פי השינויים בדרגות החמצון:  $\underset{\overline{)0}}{\stackrel{}{{\mathrm{Br}}_{2\left(\mathcal{l}\right)}}}+\stackrel{}{\underset{\overline{)+1}}{{\mathrm{H}}_2}}\underset{\overline{)–2}}{\stackrel{}{{\mathrm{O}}_{\left(\mathcal{l}\right)}}} \stackrel{}{\to }\stackrel{}{\underset{\overline{)+1}}{\mathrm{H}}}\underset{\overline{)+1}}{\stackrel{}{\mathrm{Br}}}\underset{\overline{)–2}}{\stackrel{}{{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}} +\stackrel{}{\underset{\overline{)+1}}{\mathrm{H}}}\underset{\overline{)–1}}{\stackrel{}{{\mathrm{Br}}_{\left(\mathrm{g}\right)}}}$

      רואים שאטומי הברום Br גם עולים וגם יורדים בדרגת החמצון מ-0 ל-1+ ומ-0 ל-1-. זה אומר שהם גם מוסרים וגם מקבלים אלקטרונים גם עוברים תגובת חמצון וגם תגובת חיזור. לכן הם משמשים גם כמחמצן וגם כמחזר.

   أدخلوا مادّة مختزِلة إلى محلول HBrO_(aq). حَدَثَ تفاعُل.

   2. حدِّد أيّة أيونات تتواجد في المحلول في نهاية التفاعل: أيونات Br‾_(aq) أم أيونات BrO₃‾_(aq). علّل تحديدك.
      לאטומי הברום בחומר HBrO דרגת חמצון 1+ : $\underset{\overline{)+1}}{\mathrm{H}}\underset{\overline{)+1}}{\mathrm{Br}}\underset{\overline{)–2}}{{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}$ .
      היות שהוסיפו חומר מחזר אז אטומי הברום הגיבו כחומר מחמצן ולכן קבלו אלקטרונים (עברו תגובת חיזור). וירדו בדרגת החמצון. לכן, התוצר הוא: Br^–_(aq) . שבו לברום דרגת חמצון 1- (ביון השני BrO₃^–_(aq) לברום דרגת חמצון של 5+ הוא יהיה תוצר של תהליך חמצון ולא חיזור של אטומי הברום בחומר HBrO_(aq)).

أمامك التفاعل (2) الذي تَنتُج فيه أيونات BrO₃‾_(aq).

(2)   3BrO‾_(aq) → 2Br‾_(aq) + BrO₃‾_(aq)

2. ב
   
   1. كم مول إلكترونات مرّت في التفاعل الذي نَتَجَ فيه 1 مول أيونات BrO₃‾_(aq)؟ علّل.
      
      

      e‾		ב
      4		1	יחס מולים
      4		1	n (מול)

      עוברים 4 מול אלקטרונים.

   أيونات BrO₃‾_(aq) سامّة. التركيز الأقصى المسموح به لِ BrO₃‾_(aq) في الماء هو 0.01 ميكروغرام في اللتر.
   معطى أنّ: 1 ميكروغرام = 10^-6 × 1 غرام.

   2. ما هو العدد الأقصى المسموح به لأيونات BrO₃‾_(aq) في 1 لتر من الماء؟ فصّل حساباتك.
      معطى أنّه: في مول واحد من الجسيمات يوجد 10²³×6.02 جسيم.
      נתון: במול אחד של חלקיקים יש 10²³×6.02 חלקיקים.
      $\mathrm{n}=\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{Mw}}=\frac{1\times {10}^{–8}}{127.9}=7.81\times {10}^{–11}mol$
      

      N = n × N_A = 7.81×10^-11 × 6.02×10²³  = 4.7×10¹³יונים

      המספר המרבי של יוני ה- BrO₃^–_(aq) הוא 4.7×10¹³. 

عنصر البروم هو سامّ وخطِر، لذلك يتمّ حفظه في أوعية خزن مغلقة. في حالة وقوع تسرُّب، يُفاعِلون بخار البروم مع الأمونيا، NH_3(g). يحدث التفاعل (3).

(3)   3Br_2(g) + 8NH_3(g) → N_2(g) + 6NH₄Br_(s)

3. ג
   
   1. حدِّد هل يتفاعل NH_3(g) في التفاعل (3) كمؤكسِد فقط، أم كمختزِل فقط، أم كمؤكسِد وكمختزِل أيضًا.
      לפי השינויים בדרגות החמצון ניתן לקבוע  שהחומר NH_3(g) מגיב כמחזר בלבד כי אטומי החנקן N עולים בדרגת החמצון מ-3- ל-0 הם מוסרים אלקטרונים ועוברים תגובת חמצון.
   2. كم كيلوغرام NH₄Br_(s) يَنتُج عندما تتفاعل 8.0 كغم من بخار البروم مع الأمونيا؟ فصّل حساباتك.
      

      NH4Br(s)		Br2(g)
      6	:	3	יחס מולים
      9800		8000	m (גרם)
      98		160	Mw (גרם/מול)
      100		50	n (מול)

      מתקבלים 9.8 קילוגרם של  NH₄Br_(s).
      
      
   3. ما هو حجم غاز النيتروجين، N_2(g) ،في شروط STP الذي يَنتُج عندما تتفاعل 8.0 كغم من بخار البروم مع الأمونيا؟ فصّل حساباتك.
      معطى أنّ: الحجم المولاريّ للغاز في شروط STP هو 22.4 لتر.
      

      N2(g)		Br2(g)
      1	:	3	יחס מולים
      16.66		50	n (מול)
      22.4			Vm (ליטר / מול)
      373.33			V (ליטר)

      נפח גז החנקן המתקבל הוא 373.33 ליטר.

12. כימיה של מזון

אצות עשירות ברכיבים תזונתיים רבים. הן מכילות את כל אבות המזון, ויטמינים ומינרלים רבים.

בטבלה שלפניך מוצגים נתונים של שתי חומצות שומן חיוניות שיש באצות:

שם חומצת השומן	חומצה ארכידונית (ARA)	חומצה אייקוספנטנואית (ESP)
טמפרטורת היתוך (ºC)	-49	-54
ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של המולקולה.		—————-
רישום מקוצר של חומצת השומן	——————	C20: 5ω3 cis cis cis cis cis

1. i.    מה הן חומצות שומן חיוניות?
   חומצת שומן שהגוף לא יכול לייצר בעצמו והוא צריך אותה לתפקודים שונים ולכן היא נצרכת ממזונות שונים.
   ii.  כתוב רישום מקוצר של חומצת השומן ARA.
   C20:4 ω 6 all cis
   iii.  רשום ייצוג מקוצר לנוסחת המבנה של מולקולת חומצת השומן EPA.
   
2. טמפרטורת ההיתוך של חומצה סטיארית C18:0, (St) , היא 69.6°C.
   לחומצה סטיארית טמפרטורת היתוך גבוהה הרבה יותר מטמפרטורות ההיתוך של חומצות השומן הנתונות ARA ו- EPA.
   הסבר קביעה זו. בתשובתך התבסס על האינטראקציות הפועלות בין המולקולות.
   חומצות השומן ARA ו- EPA הן חומצות שומן לא רוויות. יש בהן קשרים מסוג C=C. קשרים אלה גורמים לכיפוף במבנה המולקולה ולכן המולקולות הללו נארזות באריזה פחות צפופה יחסית למולקולות החומצה הסטארית. לכן אינטראקציות הואן דר ואלס הקיימות בין מולקולות ARA או בין מולקולות EPA חלשות יותר מאינטראקציות הואן דר ואלס הקיימות בין מולקולות החומצה הסטארית ולכן נדרשת פחות אנרגיה לנתק את הקשרים הקיימים ביניהן ולכן טמפרטורת ההיתוך שלהן נמוכה מזו של החומצה הסטארית.

כאשר מייצרים תוסף מזון מאצות , רצוי להוסיף נוגדי חמצון כדי למנוע את חמצון חומצות השומן החיוניות שיש באצות ולשמור עליהן לאורך זמן.

נתונות נוסחאות מבנה מקוצרות של הוויטמינים C ו- E הפועלים כנוגדי חמצון (אנטיאוקסידנטים):

ויטמין C	ויטמין E

3. אטום הפחמן המסומן ב- * בנוסחת המבנה המקוצרת של ויטמין C משתתף בתהליך שבו הוויטמין משמש נוגד חמצון.
   
   1. מהי דרגת החמצון של אטום הפחמן המסומן ב- * בנוסחת המבנה המקוצרת של ויטמין C?
      דרגת החמצון של אטום הפחמן המסומן ב * הוא 1+.
      
      
   2. מבין ההיגדים a-c שלפניך, ציין מה הם ההיגדים המתאימים לתיאור פעילותו של ויטמין C כנוגד חמצון.
      
      1. דרגת החמצון של אטום הפחמן המסומן ב-* עולה.
      2. ויטמין C מגיב כמחמצן בתהליכי חמצון-חיזור.
      3. ויטמין C מונע תהליכי חמצון בלתי רצויים של חומרים.
   3. קבע איזה ויטמין, C או E, מתאים פחות לשמש נוגד חמצון שמתמוסס בתערובת של חומצות השומן הנתונות . הסבר את קביעתך.
      ויטמין C פחות מתאים לשמש כנוגד חמצון מכיוון שהוא יתמוסס פחות טוב בחומצות השומן. בין מולקולות ויטמין C יש בעיקר קשרי מימן ואילו בין מולקולות חומצות השומן יש בעיקר אינטראקציות ואן דר ואלס. לכן מולקולות ויטמין C לא יצרו קשרי מימן עם מולקולות חומצות השומן.
      בין מולקולות ויטמין E יש בעיקר אינטראקציות ואן דר ואלס בין המולקולות (חלק הידרופובי גדול מאוד) ולכן הן יכולות ליצור אינטראקציות ואן דר ואלס עם מולקולות חומצות השומן. לכן ויטמין E יתמוסס בחומצות השומן.
4. אחד המינרלים החשובים שיש באצות הוא התרכובת KI. תרכובת זו היא מקור ליוני יודיד ‾ I.
   לפי הוראות משרד הבריאות , הצריכה היומית המומלצת של יוד היא 150 מיקרוגרם יוני יודיד.
   דפי אצות “נורי” משמשים להכנת סושי ומאכלים אחרים. בדף אצת “נורי”, שמשקלו 2.5 גרם, יש 45 מיקרוגרם יוני יודיד.
   קבע אם מנת מרק שהוכנה מ- 10 גרם דפי אצות “נורי” מכילה בדיוק את כמות יוני היודיד המומלצת ליום , יותר מן הכמות המומלצת או פחות ממנה. פרט את חישוביך והסבר.
   10 גרם אצות זה 4 דפי אצה (כי כל דף הוא 2.5 גרם)
   
   

   ‾ I (מיקרוגרם)		דף אצה אחד
   45		1
   180	$\stackrel{\times \frac{45}{1}}{\to }$	4

   הכמות יותר גדולה מהכמות המומלצת ליום.

13. חומצות ובסיסים

בניסוי שערכו תלמידים במעבדה, הם סימנו כוס באות A והמיסו בה 3.6 גרם נתרן הידרוקסידי מוצק, NaOH_(s) , במים.

בכוס A התקבלה תמיסה בנפח של 600 מ”ל.

1. i.  נסח את תהליך ההמסה שהתרחש בעת הכנת התמיסה בכוס A.
   ניסוח התהליך
   ${\mathrm{NaOH}}_{\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}$

   ii.  האם ה- pH של התמיסה בכוס A קטן מ- 7, שווה ל- 7 או גדול מ- 7? נמק.
   ה-pH  יהיה גדול מ- 7 כי יש בתמיסה עודף יוני הידרוקסיד, OH^–_(aq).

התלמידים חילקו את התמיסה שבכוס A באופן שווה לשלוש כוסות כימיות I, II, III. בכל כוס 200 מ”ל תמיסה, כפי שמתואר באיור 1.

2. i.    לפניך 4 היגדים a-d, המתייחסים לתמיסות בכוסות I, II, III, כפי שמתואר באיור 1.
   ציין מהם ההיגדים הנכונים מן ההיגדים a-d.
   
   1. מספר המולים של המומס בכל אחת מן הכוסות קטן ממספר המולים של המומס בתמיסה שהייתה בכוס A.
      נכון כי מספר המולים של המומס מתחלק לשלוש הכוסות באופן שווה.
   2. מספר המולים של המומס בכל אחת מן הכוסות שווה למספר המולים של המומס בתמיסה שהייתה בכוס A.
      לא נכון
   3. ריכוז התמיסה בכל אחת מן הכוסות קטן מריכוז התמיסה שהייתה בכוס A.
      לא נכון הריכוז לא משתנה והוא זהה לריכוז התמיסה המקורית.
   4. ריכוז התמיסה בכל אחת מן הכוסות שווה לריכוז התמיסה שהייתה בכוס A. נכון

   ii.   חשב את מספר המולים של המומס בכל אחת מן הכוסות I, II, III. פרט את חישוביך.
   נחשב את מספר המולים של המומס בכל אחת מהכוסות. היות שהמסה הכוללת של המומס  NaOH_(s) הייתה 3.6 גרם והיא התחלקה ל-3 כוסות אז בכל כוס יש 1.2 גרם של  NaOH_(s).

   NaOH(s)
   1.2	m (גרם)
   40	Mw (גרם/מול)
   0.03	n (מול)

   מספר המולים של המומס בכל אחת מהכוסות הוא 0.03 מול.
   *ניתן גם לחלק את המסה למסה המולרית ולמצוא את מספר המולים הכולל ואותו לחלק ל- 3.

3. התלמידים הוסיפו לכל אחת מן הכוסות I, II, III תמיסות שונות זו מזו.
   לכוס I הוסיפו התלמידים נפח מסוים של תמיסה של חומצת מימן כלורי, HCℓ_(aq) , בריכוז 0.2M, וערבבו היטב. התרחשה תגובה.
   בתום התגובה ערך ה- pH היה 7.
   
   1. נסח ניסוח נטו לתגובה שהתרחשה.
      

      H₃O⁺_(aq)  +  OH^–_(aq)  → 2H₂O_(ℓ)

   2. מהו נפח תמיסת HCℓ_(aq) שהוסיפו לכוס I? פרט את  חישוביך.
      ראשית נחשב את מספר המולים של המומס בכל אחת מהכוסות היות שהמסה הכוללת של המומס NaOH_(s) הייתה 3.6 גרם והיא התחלקה ל-3 כוסות אז בכל כוס יש 1.2 גרם של NaOH_(s).
      
      

      NaOH(s)
      1.2	m (גרם)
      40	Mw (גרם/מול)
      0.03	n (מול)

      כעת נחשב כמה מול יוני הידרוקסיד OH^–_(aq) יש בכוס הראשונה:
      

      OH–(aq)		NaOH(s)
      1	:	1	יחס מולים
      0.03	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.03	n (מול)

      כעת נחשב כמה מול יוני הידרוניום H₃O⁺_(aq) נדרשו לסתירה מלאה של התמיסה בכוס I.
      

      H3O+(aq)		OH–(aq)
      1	:	1	יחס מולים
      0.03	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.03	n (מול)

      וכעת נחשב את מספר המולים של חומצת ה- HCℓ_(aq)  שנדרשו לסתירה וכן את נפח התמיסה.

      HCℓ(aq)		H3O+(aq)
      1	:	1	יחס מולים
      0.03	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.03	n (מול)
      0.2			C (מול/ ליטר)
      0.15			V (ליטר)

      נפח תמיסת HCℓ_(aq) שהוסיפו לכוס I הוא 0.15 ליטר.

   לכוס II הוסיפו התלמידים 150 מ”ל תמיסת חומצה גופרתית, H₂SO_4(aq) , בריכוז 0.2M, וערבבו היטב. התרחשה תגובה.

   3. קבע אם בתום התגובה ה- pH בכוס II היה חומצי, בסיסי או ניטרלי.
      פרט את חישוביך או נמק באופן מילולי.
      ראשית נחשב כמה מול יש מהחומצה H₂SO_4(aq):
      

      H2SO4(aq)
      0.2	C (מול / ליטר)
      0.15	V (ליטר)
      0.03	n (מול)

      כעת נחשב כמה מול יוני הידרוניום יש בתמיסה הזו:
      

      H3O+(aq)		H2SO4(aq)
      2	:	1	יחס מולים
      0.06	$\stackrel{\times \frac{2}{1}}{\to }$	0.03	n (מול)

      וכעת נבדוק האם יש עודף מאחד מהיונים בתום תגובת הסתירה:
      

      H3O+(aq)		OH–(aq)
      1	:	1	יחס מולים
      0.06		0.03	n (מול) התחלה
      0.03	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.03	n (מול) תגובה
      0.03		—	n (מול) סוף

      היות שנותר עודף יוני הידרוניום ה-pH בתום התגובה יהיה קטן מ-7.

4. לכוס III הוסיפו התלמידים 80 מ”ל תמיסת אלומיניום כלורי, AℓCℓ_3(aq). צבע התמיסה נהפך ללבן עכור.
   לפניך ניסוח נטו לתגובה שהתרחשה.
   

   Aℓ³⁺_(aq) + 3OH‾_(aq) → Aℓ(OH)_3(s)

   כל המגיבים הגיבו בשלמות.

   חשב את ריכוז תמיסת AℓCℓ_3(aq) שהוסיפו לכוס III.
   נחשב כמה מול יוני אלומיניום Aℓ³⁺_(aq) מגיבים עם יוני ההידרוקסיד  OH^–_(aq) (נזכיר שכבר מצאנו בסעיפים הקודמים כמה מול יוני הידרוקסיד יש בכל אחת מהכוסות)
   

   Aℓ3+(aq)		OH–(aq)
   1	:	3	יחס מולים
   0.01	$\stackrel{\times \frac{1}{3}}{\to }$	0.03	n (מול)

   כעת נחשב כמה מול אלומיניום כלורי  AℓCℓ_3(aq) יש בתמיסה ונחשב את נפח התמיסה שהשתתפה בתגובה:

   AℓCℓ3(aq)		Aℓ3+(aq)
   1	:	1	יחס מולים
   0.01	$\stackrel{\times \frac{1}{1}}{\to }$	0.01	n (מול)
   0.08			V (ליטר)
   0.125			C(M)

   נפח תמיסת ה- AℓCℓ_3(aq) הוא 0.125M .

14. מבנה וקישור, אנרגייה

שאלה זו עוסקת בחומרים פחמן דו-חמצני, CO_2(g) , ופחמן דו-גופרי, CS_2(ℓ).

1. i.    הסבר מדוע, בטמפרטורת החדר, פחמן דו-גופרי הוא נוזל ואילו פחמן דו-חמצני הוא גז.
   שני החומרים הם חומרים מולקולריים שבין המולקולות שלהם ישנן אינטראקציות ואן דר ואלס. למולקולות של פחמן דו-גופרי יש ענן אלקטרונים גדול יותר מענן האלקטרונים של מולקולות הפחמן הדו-חמצני ולכן אינטראקציות הואן דר ואלס בין המולקולות שלו חזקות יותר. בטמפרטורת החדר אין מספיק אנרגיה לנתק את הקשרים שיש בין מולקולות הפחמן הדו-גופרי לכן טמפרטורת הרתיחה שלו גבוהה מטמפרטורת החדר ובטמפרטורת החדר הוא נוזל. לעומת זאת יש מספיק אנרגיה לנתק את הקשרים הקיימים בין מולקולות הפחמן הדו-חמצני. לכן טמפרטורת הרתיחה שלו נמוכה מטמפרטורת החדר ובטמפרטורת החדר הוא גז.

בתנאים מתאימים, פחמן דו-חמצני מתמוסס בפחמן דו-גופרי.

2. הסבר מדוע פחמן דו-חמצני, CO_2(g) , מתמוסס בפחמן דו-גופרי, CS_2(ℓ).
   פחמן דו חמצני נמס בפחמן דו גופרי כי בערבוב החומרים נוצרות בין המולקולות שלהם אינטראקציות ואן דר ואלס.
3. נסח את תהליך ההמסה של פחמן דו-חמצני בפחמן דו-גופרי.
   ${\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}\stackrel{{\mathrm{CS}}_2}{\to }{\mathrm{CO}}_{2\left({\mathrm{CS}}_2\right)}$

2. i.   סרטט את נוסחת הייצוג האלקטרונית של מולקולת CO₂ ואת נוסחת הייצוג האלקטרונית של מולקולת CS₂.
   
   ii.    בטבלה שלפניך נתונים ערכי אנתלפיית הקשר של שני סוגי הקשרים המופיעים במולקולות CO₂ ו- CS₂.
   התאם לכל ערך את סוג הקשר המתאים. ציין את הגורמים להבדל בין אנתלפיות הקשר.
   

   אנתלפיית הקשר kJ⁄moℓ (קג’אול למול)	הקשר
   803	C = O
   573	C = S

   הקשר C = O קוטבי והקשר C = S לא קוטבי.
   אטום החמצן O בקשר C = O בעל רדיוס קטן מאטום הגופרית S בקשר C = S .

3. אנתלפיית האידוי של פחמן דו-גופרי היא 27.6^kJ⁄_moℓ.
   
   1. נסח את התגובה של אידוי פחמן דו-גופרי ורשום את ערכו וסימנו של ΔH⁰ לתגובה.
      

      CS_2(ℓ) → CS_2(g)          ΔH⁰=27.6kJ

   נתון ניסוח התגובה של שרפת פחמן דו-גופרי נוזלי (1) וכן שינוי האנתלפייה המלווה את התגובה.

   (1) CS_2(ℓ) + 3O_2(g) → CO_2(g) + 2SO_2(g)            ΔH⁰₁=-1076.1 kJ

   נתון ניסוח התגובה של שרפת פחמן דו-גופרי גז (2).

   (2) CS_2(g) + 3O_2(g) → CO_2(g) + 2SO_2(g)        ΔH⁰₂=?

   2. חשב את הערך של ΔH⁰₂. פרט את חישוביך.
      נתון:
      

      (1) CS_2(ℓ) + 3O_2(g) → CO_2(g) + 2SO_2(g)            ΔH⁰₁=-1076.1 kJ

      כדי להגיע לחישוב האנתלפיה של התגובה:

      (2) CS_2(g) + 3O_2(g) → CO_2(g) + 2SO_2(g)        ΔH⁰₂=?

      נעזר בתגובה שניסחנו בסעיף ג i.
      את התגובה הזו נהפוך (נכפול ב- 1-) ונסכום עם תגובה (1).

            CS_2(g) → CS_2(ℓ)          ΔH⁰=-27.6kJ
      (1) CS_2(ℓ) + 3O_2(g) → CO_2(g) + 2SO_2(g)       ΔH⁰₁=-1076.1

      ---

      (2) CS_2(g)   + 3O_2(g) → CO_2(g)   +    2SO_2(g)   ΔH⁰₂ = -1103.7 kJ
      

      שינוי האנתלפיה עבור עבור תגובה (2) הוא:  ΔH⁰₂ = -1103.7 kJ     

4. בכל מולקולה של גופרית דו-חמצנית, SO₂ , אטום הגופרית קשור לשני אטומי חמצן.
   נסמן כל אחד מן הקשרים ב- S–O.
   נתון אנתלפיית הקשר של O=O היא 497^kJ⁄_moℓ.
   חשב את ערכה של אנתלפיית הקשר בקשר S–O במולקולת SO₂.
   היעזר בנתונים שבשאלה, ובתשובותיך בסעיפים הקודמים. פרט את חישוביך.
   יש לעבוד עם תגובה מספר (2) שבה כל מרכיבי התגובה נמצאים במצב גז.
   

ΔH⁰₂ = 2ΔH⁰_(C=S) + 3ΔH⁰_{(O = O)} – { 2ΔH⁰_{(C = O)} + 4ΔH⁰_{(S – O)}} 

   -1103.7 = 2×573 + 3×497 – ( 2×803 + 4×ΔH⁰_{(S – O)})

ערכה של אנרגיית הקשר  S–O  הוא 533.675 קג’אול למול  ( ΔH⁰_{(S – O)} = 533.675^kJ⁄_moℓ).