יסודות, תרכובות ותערובות

כל מה שמסביבנו עשוי אטומים: הבגדים שאנחנו לובשים, האוויר שאנחנו נושמים, המים שאנחנו שותים ועצמנו. אטומים אלו יוצרים בערך 92 יסודות טבעיים המופיעים בכדור הארץ, המהווים אז את כל מה שאנחנו מכירים. התוצאה של שילובים אלה יכולה להגיע בצורה של אלמנטים, תרכובות או תערובות, תלוי באיפור האטומי שלהם. בעוד שניתן להפריד בין תרכובות ותערובות באמצעות מגוון טכניקות, אלמנטים אינם יכולים, מכיוון שהם קיימים בצורה הטהורה ביותר האפשרית. הצגת התלמידים בפני אטומים, יסודות, תרכובות ותערובות תספק להם בסיס חשוב שיעזור להם לתפוס מושגים מורכבים יותר בכימיה.

הפוך מודלים חזותיים

הצג פעילות

השווה חומרים

הצג פעילות

אוצר מילים

הצג פעילות

Starter שיחה

הצג פעילות

דוגמאות לתרכובות ותערובות

הצג פעילות

תערובות נפרדות

הצג פעילות

חומר: אלמנטים, תרכובות ותערובות

כמעט כל דבר על כדור הארץ עשוי משילובים של 92 סוגים שונים של אטומים. חומר יכול להיות חומרים בלתי מעורבים העשויים מסוג אטום אחד, המכונה יסודות, או משולבים כתרכובות או כתערובות.

אלמנט הוא חומר העשוי מסוג אטום אחד. הטבלה המחזורית היא תרשים המארגן את כל האלמנטים הידועים. לאלמנטים מגוון רחב של תכונות שונות ממימן, שהוא גז חסר צבע, לכספית, שהיא מתכת נוזלית בטמפרטורת החדר. לא כל האלמנטים בטבלה המחזורית מתרחשים באופן טבעי על פני כדור הארץ. חלקם נוצרים במעבדה וקיימים רק לשברים של שנייה.

תרכובת היא חומר העשוי משני סוגים או יותר של אטומים שקושרים זה לזה כימית ליצירת מולקולות. יש מיליארדים ומיליארדים של דרכים שונות לשלב בין האלמנטים ליצירת תרכובות. לתרכובות יש הרכב מוגדר, אותו ניתן לתאר באמצעות נוסחה כימית. לדוגמה, לפחמן דו חמצני יש נוסחה כימית של CO ₂ . המשמעות היא שכל מולקולה של פחמן דו חמצני עשויה מפחמן אחד ושני אטומי חמצן. שלא כמו תערובות, לתרכובות יש יחס קבוע של אלמנטים. הקשרים בתרכובות יכולים להיות קשים לשבירה, ויכולים להישבר רק באמצעות תגובות כימיות. לאחר תגובה כימית המולקולות של המגיבים מסדרים מחדש ויוצרים חומרים (מוצרים) אחרים.

תערובת היא שילוב של חומרים שאינם קשורים כימית זה לזה. תערובות יכולות להיות כל שילוב של אלמנטים ו / או תרכובות. דוגמאות לתערובות הן מי ים, אוויר, אבקת ברזל, אבקת גופרית, ורוב הסלעים. ניתן להפריד תערובות בקלות רבה יותר מתרכובות. ישנן הרבה שיטות שונות להפרדת תערובות בהתאם לתכונות החומרים שבתערובת והאם מדובר בתערובת הטרוגנית או בתערובת הומוגנית כמו תמיסה. תמיסה היא סוג של תערובת המערבת מוצק / נוזל (מומס) המומס בנוזל (ממס). אם חומר לא מתמוסס לחומר אחר, הוא ידוע כלא מסיס. שלא כמו תרכובות, תערובות אינן בהכרח עשויות מיחס קבוע של חלקי הרכיב.

שיטות הפרדת תערובת

סינון הוא תהליך שיכול להפריד נוזלים ומוצקים בלתי מסיסים, כמו מים וחול. בתהליך זה מוזגים את התערובת דרך פילטר, כגון נייר פילטר או מסננת, והחול הבלתי-מסיס מופרד מהנוזל. זה קורה בגלל הבדל בגודל החלקיקים; החלקיקים הנוזלים קטנים מספיק כדי לעבור בנייר הסינון בעוד החלקיקים המוצקים גדולים מדי. המוצק שנותר מאחור ידוע כשאריות, והנוזל שעובר בנייר ידוע כפילטר. מסננת עובדת במנגנון זהה לסינון, רק עבור חלקיקים גדולים יותר.

אידוי הוא שיטה נוספת להפרדת מוצקים מסיסים מנוזל. מלח שולחן מעורבב במים הוא דוגמא לתמיסת מלח. בתהליך האידוי מחממים את התמיסה כך שהמים מתאדים ומשאירים גבישי מלח בתחתית המיכל. למים יש נקודת רתיחה נמוכה יותר ממלח, ולכן המים מתאדים קודם.

זיקוק יכול להפריד תערובות נוזלים שיש להם נקודות רתיחה שונות. זה עובד בצורה דומה לאידוי, אך האדים המאדים נאספים ומעובדים בחזרה לנוזל. שיטה זו עובדת בגלל ההבדל בין נקודות רתיחה שונות. ניתן להשתמש בשיטה זו כדי להפריד בין מים לדיו. זיקוק משמש לייצור משקאות אלכוהוליים כמו ויסקי וודקה.

מגנטיות יכולה להיות מועסקת גם להסיר חומר מגנטי מחומר nonmagnetic. דוגמה לכך היא מיון ברזל ממתכות אחרות במפעל למחזור.

כרומטוגרפיה היא שיטה המשמשת להפרדת חומרים מומסים. זה משמש לעתים קרובות להפרדת צבעים ודיו בגלל הבדלי ההמיסות שלהם. בעזרת כרומטוגרפיה פשוטה של נייר, נקודה של דיו או צבע מונחת סמוך לתחתית פיסת נייר סופג. לאחר מכן מורידים את הנייר בכלי של ממס כך שקו הנוזל נמצא מתחת לכתם הדיו. כאשר הממס זז על הנייר, הוא לוקח איתו חלק מהכימיקלים הצבעוניים. הכימיקלים השונים מתפשטים בכמויות שונות.

התקנים המדעיים של הדור הבא דוחפים את החשיבות של לגרום לתלמידים לפתח ולהשתמש במודלים להבנת תופעות. בעולם האמיתי, מדענים יעשו מודלים שיעזרו להבנתם של מערכת או חלק ממערכת. מודלים משמשים במדע כדי ליצור תחזיות ולהעביר רעיונות או נתונים לאנשים אחרים. ישנן מגוון פעילויות במדריך למורים זה המתמקדות במיומנות מסוימת זו. התלמידים יוכלו ליצור מודלים משלהם של אלמנטים, תרכובות ותערובות באמצעות הפריט החכם מקל-וכדור. זה נותן לך הזדמנות נהדרת לדון במגבלות השימוש במודלים, ומאפשר לתלמידים להעריך ולשכלל אותם.

שאלות נפוצות על יסודות, תרכובות ותערובות

מה ההבדל בין אלמנטים, תרכובות ותערובות במונחים פשוטים?

אלמנטים הם חומרים טהורים הבנויים מסוג אחד של אטום. תרכובות כוללות שני סוגים או יותר של אטומים הקשורים זה לזה כימית. תערובות הן שילובים של אלמנטים ו/או תרכובות שאינם קשורים כימית וניתנים להפרדה על ידי אמצעים פיזיים.

איך תלמידים יכולים בקלות לדגם אלמנטים, תרכובות ותערובות בכיתה?

התלמידים יכולים להשתמש במודלים של מקלות וכדורים כדי לייצג אטומים ואיך הם משתלבים ליצירת אלמנטים, תרכובות ותערובות. פעילות מעשית זו עוזרת להמחיש מבני אטומים וקשרים כימיים.

מהן שיטות מהירות להפרדת תערובות בשיעור מדעים?

שיטות נפוצות כוללות סינון להפרדת מוצקים מנוזלים, התאדות למוצקים מומסים, עיבוי אדי לנוזלים עם נקודות רתיחה שונות, מגנטיות לחומרים מגנטיים, וכרומטוגרפיה להפרדת צבעים או דיו.

למה תערובות יכולות להיות מופרדות בקלות רבה יותר מאשר תרכובות?

תערובות ניתנות להפרדה באמצעות תהליכים פיזיים מכיוון שחומריהן אינם קשורים כימית. תרכובות דורשות תגובות כימיות לשבירת הקשרים ולהפרדה לאלמנטים שלהן.

מהן דוגמאות לחוויות יומיומיות עם תערובות שהתלמידים נתקלים בהן?

דוגמאות כוללות אוויר, מים מלוחים, אדמה, אבנים ואפילו תערובת שבילים. אלה מכילים שילובים של חומרים שאינם קשורים כימית.