מפתח תשובות · יחידה 1

אטומים ויסודות.

שאלות התרגול של כל שיעור, התשובות הנכונות שלהן והטעויות שהן מזהות. תשובות שנקראות מהסצנה משתמשות באותה הגדרה שהלומדים רואים.

קטלוג הטעויות הנפוצות

מפתח תשובות 7

שיעור 1 מתוך 7 · כ־20 דקות

מה יש בתוך אטום

שלושה חלקיקים בונים כל אטום: פרוטונים ונייטרונים בגרעין זעיר ואלקטרונים סביבו. המספר האטומי קובע את היסוד, ומספר המסה סופר את כל מה שבגרעין.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
שלושה חלקיקים
תרגול · בחרו
השאלה
באטום פחמן יש שישה פרוטונים, שישה נייטרונים ושישה אלקטרונים. איפה נמצאת כמעט כל המסה שלו?

התשובה הנכונה
- נכונה בגרעין
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
6
תצוגת אלקטרונים
קליפות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה בגרעין
- שגויה באלקטרונים, כי הם תופסים את רוב הנפח של האטום
  טעות נפוצה: Thinks the electrons carry a good share of the atom’s mass, because they fill its volume.
  משוב מהקטלוג
  האלקטרונים תופסים כמעט את כל הנפח של האטום, אבל כמעט שום מסה: כל אלקטרון קל מפרוטון פי $1836$ ⁠. יותר מ־ $99.9\%$ ⁠ ממסת האטום נמצאת בגרעין הזעיר, בפרוטונים ובנייטרונים.
- שגויה חצי בגרעין וחצי באלקטרונים
  טעות נפוצה: Thinks the electrons carry a good share of the atom’s mass, because they fill its volume.
  משוב מהקטלוג
  האלקטרונים תופסים כמעט את כל הנפח של האטום, אבל כמעט שום מסה: כל אלקטרון קל מפרוטון פי $1836$ ⁠. יותר מ־ $99.9\%$ ⁠ ממסת האטום נמצאת בגרעין הזעיר, בפרוטונים ובנייטרונים.
משוב לתשובה נכונה
בגרעין. שישה פרוטונים ושישה נייטרונים הם $12$ ⁠ יחידות מסה, ושישת האלקטרונים יחד שוקלים בערך $0.003$ ⁠ יחידה. האלקטרונים תופסים כמעט את כל הנפח של האטום, אבל כמעט שום מסה.

רמז
השוו את המסה של אלקטרון לזו של פרוטון.

פתרון מלא
1. מסה יחסית: פרוטון $1$ ⁠, נייטרון $1$ ⁠, אלקטרון $\tfrac{1}{1836}$ ⁠.
2. בגרעין: $6 + 6 = 12$ ⁠.
3. האלקטרונים: $6 \times \tfrac{1}{1836} \approx 0.003$ ⁠.
4. כלומר יותר מ־ $99.9\%$ ⁠ מהמסה נמצאת בגרעין.
אם בחרתם באלקטרונים, בלבלתם בין נפח למסה: האלקטרונים קובעים כמה מקום האטום תופס, לא כמה הוא שוקל.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
המספר האטומי
תרגול · בחרו
השאלה
בסצנה אטום חמצן. מה מהבאים קובע שזהו חמצן ולא יסוד אחר?

התשובה הנכונה
- נכונה מספר הפרוטונים שבגרעין
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
8
תצוגת אלקטרונים
קליפות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה מספר הפרוטונים שבגרעין
- שגויה מספר הנייטרונים שבגרעין
  טעות נפוצה: Thinks the number of neutrons, or the mass, decides which element an atom is.
  משוב מהקטלוג
  היסוד נקבע רק לפי מספר הפרוטונים, המספר האטומי $Z$ ⁠. אטומים של אותו יסוד יכולים להיות שונים במספר הנייטרונים ולכן במסה: אלה האיזוטופים. פחמן־12 ופחמן־13 הם שניהם פחמן; כדי לקבל חנקן צריך פרוטון שביעי.
- שגויה המסה של האטום
  טעות נפוצה: Thinks the number of neutrons, or the mass, decides which element an atom is.
  משוב מהקטלוג
  היסוד נקבע רק לפי מספר הפרוטונים, המספר האטומי $Z$ ⁠. אטומים של אותו יסוד יכולים להיות שונים במספר הנייטרונים ולכן במסה: אלה האיזוטופים. פחמן־12 ופחמן־13 הם שניהם פחמן; כדי לקבל חנקן צריך פרוטון שביעי.
- שגויה מספר האלקטרונים שסביב הגרעין
  משוב
  אטום יכול לקבל או לאבד אלקטרונים ולהישאר אותו יסוד: יון חמצן, עם עשרה אלקטרונים, הוא עדיין חמצן. רק מספר הפרוטונים מגדיר את היסוד.
משוב לתשובה נכונה
המספר האטומי, $Z = 8$ ⁠, הוא מספר הפרוטונים, והוא לבדו קובע שזה חמצן. אטום חמצן עם תשעה או עשרה נייטרונים הוא עדיין חמצן, ואטום עם תשעה פרוטונים הוא כבר פלואור.

רמז
מה משותף לכל אטומי החמצן בעולם?

פתרון מלא
1. יסוד מוגדר לפי המספר האטומי, $Z$ ⁠.
2. $Z$ ⁠ הוא מספר הפרוטונים בגרעין.
3. כל אטום עם $Z = 8$ ⁠ הוא חמצן, בלי קשר למספר הנייטרונים או האלקטרונים שלו.
אם בחרתם במסה או בנייטרונים: לחמצן יש שלושה סוגי אטומים יציבים, עם $8$ ⁠, $9$ ⁠ ו־ $10$ ⁠ נייטרונים ומסות שונות, וכולם חמצן.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
מספר המסה
תרגול · חשבו
השאלה
לאטום האלומיניום שבסצנה $Z = 13$ ⁠, ומספר המסה שלו $A = 27$ ⁠. כמה נייטרונים יש בגרעין שלו?

התשובה הנכונה
14 ± 0.01
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
13קבוע
תצוגת אלקטרונים
קליפות
מתקבלת בטווח
± 0.01
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Neutrons in the most common isotope/nodes/atom/outputs/neutrons
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 27 ± 0.01
  טעות נפוצה: Takes the mass number as the number of neutrons or of electrons.
  משוב מהקטלוג
  מספר המסה $A$ ⁠ סופר את כל החלקיקים שבגרעין: פרוטונים ונייטרונים יחד. כדי למצוא את מספר הנייטרונים מחסרים ממנו את המספר האטומי, $N = A - Z$ ⁠. מספר האלקטרונים באטום ניטרלי שווה למספר הפרוטונים, $Z$ ⁠.
- 13 ± 0.01
  טעות נפוצה: Assumes every atom has as many neutrons as protons.
  משוב מהקטלוג
  רק בחלק מהאטומים הקלים, כמו פחמן־12 וחמצן־16, מספר הנייטרונים שווה למספר הפרוטונים. ככל שהאטום כבד יותר, יש בו יותר נייטרונים מפרוטונים: לאלומיניום $14$ ⁠ נייטרונים ו־ $13$ ⁠ פרוטונים, ולעופרת $126$ ⁠ נייטרונים ו־ $82$ ⁠ פרוטונים. חשבו תמיד $N = A - Z$ ⁠.
משוב לתשובה נכונה
$N = A - Z = 27 - 13 = 14$ ⁠. באטומים קלים יש בערך אותו מספר פרוטונים ונייטרונים, ובאטומים כבדים יותר הנייטרונים מתחילים לעקוף.

רמז
מספר המסה סופר גם את הפרוטונים.

פתרון מלא
1. הנתונים: $Z = 13$ ⁠, $A = 27$ ⁠.
2. $A = Z + N$ ⁠, ולכן $N = A - Z$ ⁠.
3. $N = 27 - 13 = 14$ ⁠ נייטרונים.
אם עניתם $27$ ⁠, נתתם את מספר המסה, שסופר את כל החלקיקים בגרעין. אם עניתם $13$ ⁠, הנחתם שיש בגרעין נייטרון אחד על כל פרוטון; זה נכון רק בחלק מהאטומים הקלים.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
לכתוב אטום
תרגול · חשבו
השאלה
אטום אשלגן ניטרלי הוא $^{39}_{19}\mathrm{K}$ ⁠. כמה אלקטרונים יש בו?

התשובה הנכונה
19 ± 0.01
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
19קבוע
תצוגת אלקטרונים
קליפות
מתקבלת בטווח
± 0.01
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Electrons in the neutral atom, equal to Z/nodes/atom/outputs/electrons
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 39 ± 0.01
  טעות נפוצה: Takes the mass number as the number of neutrons or of electrons.
  משוב מהקטלוג
  מספר המסה $A$ ⁠ סופר את כל החלקיקים שבגרעין: פרוטונים ונייטרונים יחד. כדי למצוא את מספר הנייטרונים מחסרים ממנו את המספר האטומי, $N = A - Z$ ⁠. מספר האלקטרונים באטום ניטרלי שווה למספר הפרוטונים, $Z$ ⁠.
- 20 ± 0.01
  טעות נפוצה: Takes the mass number as the number of neutrons or of electrons.
  משוב
  $20$ ⁠ הוא מספר הנייטרונים, $39 - 19$ ⁠. אבל אלקטרונים מאזנים את המטען של הפרוטונים, ולנייטרונים אין מטען.
משוב לתשובה נכונה
$19$ ⁠: המספר התחתון הוא המספר האטומי, מספר הפרוטונים, ובאטום ניטרלי יש אלקטרון אחד על כל פרוטון. בסצנה אפשר לספור אותם: 2,8,8,1.

רמז
באטום ניטרלי המטענים מתקזזים.

פתרון מלא
1. בסמל $^{39}_{19}\mathrm{K}$ ⁠ המספר התחתון הוא $Z = 19$ ⁠, והעליון $A = 39$ ⁠.
2. $Z$ ⁠ הוא מספר הפרוטונים: $19$ ⁠.
3. האטום ניטרלי, ולכן מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים: $19$ ⁠.
אם עניתם $39$ ⁠, ספרתם את מספר המסה; הוא סופר פרוטונים ונייטרונים, לא אלקטרונים.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
למצוא אטום לפי מסתו
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
שנו את פרוטונים עד שמספר המסה של האטום שבסצנה יהיה $24$ ⁠, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 24 ± 0.1
  בתחילת השלב: 12
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
6
תצוגת אלקטרונים
קליפות
נקרא מהסצנה בנקודה
Mass number A = Z + N of the most common isotope/nodes/atom/outputs/massNumber
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
פרוטונים
12
משוב לתשובה נכונה
מגנזיום, $^{24}_{12}\mathrm{Mg}$ ⁠: 12 פרוטונים ו־12 נייטרונים. מספר המסה לבדו לא מספיק כדי לזהות יסוד, אבל כאן רק ליסוד אחד יש אטום נפוץ במסה הזאת.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. התחילו מ־ $Z = 12$ ⁠, חצי מ־ $24$ ⁠, ובדקו את מספר המסה.

רמז
ביסודות הקלים מספר המסה גדול בערך פי שניים מהמספר האטומי.

פתרון מלא
1. ביסודות הקלים $N \approx Z$ ⁠, ולכן $A \approx 2Z$ ⁠.
2. $2Z = 24$ ⁠ נותן $Z = 12$ ⁠.
3. קבעו את פרוטונים על $12$ ⁠: מגנזיום, $12$ ⁠ פרוטונים ו־ $12$ ⁠ נייטרונים, $A = 24$ ⁠.
נתרן, $Z = 11$ ⁠, נותן $A = 23$ ⁠, ואלומיניום, $Z = 13$ ⁠, כבר $A = 27$ ⁠.

שיעור 2 מתוך 7 · כ־25 דקות

איזוטופים

אטומים של אותו יסוד עם מספר שונה של נייטרונים: איך קוראים להם, למה הכימיה שלהם זהה, ואיך התערובת שבטבע קובעת את המסה האטומית היחסית שבטבלה המחזורית.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
עוד נייטרון אחד
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
בגרעין שבסצנה שישה פרוטונים ושישה נייטרונים: פחמן־12. מה יתקבל אם נוסיף לו נייטרון אחד?

התשובה הנכונה
- נכונה פחמן־13: אותו יסוד, כבד יותר
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
6
נייטרונים
6
גרעין / כל הגרעינים
גרעין
האפשרויות
- נכונה פחמן־13: אותו יסוד, כבד יותר
- שגויה חנקן: היסוד הבא בטבלה
  טעות נפוצה: Thinks the number of neutrons, or the mass, decides which element an atom is.
  משוב מהקטלוג
  היסוד נקבע רק לפי מספר הפרוטונים, המספר האטומי $Z$ ⁠. אטומים של אותו יסוד יכולים להיות שונים במספר הנייטרונים ולכן במסה: אלה האיזוטופים. פחמן־12 ופחמן־13 הם שניהם פחמן; כדי לקבל חנקן צריך פרוטון שביעי.
- שגויה יון של פחמן, עם מטען חשמלי
  משוב
  לנייטרון אין מטען, ולכן הוספת נייטרון לא משנה את המטען של הגרעין. יון נוצר כשאטום מקבל או מאבד אלקטרונים.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
נייטרונים
7
ואז הסצנה מראה: 13 · Mass number A = Z + N/nodes/nucleus/outputs/massNumber
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
פחמן־13, $^{13}_{6}\mathrm{C}$ ⁠: עדיין שישה פרוטונים, ולכן עדיין פחמן, ומספר המסה עלה ל־ $13$ ⁠. הוא יציב, ואחד מכל מאה אטומי פחמן בטבע הוא פחמן־13.

פתרון מלא
1. היסוד נקבע לפי מספר הפרוטונים, $Z = 6$ ⁠, והוא לא השתנה.
2. מספר המסה: $A = Z + N = 6 + 7 = 13$ ⁠.
3. מתקבל פחמן־13, איזוטופ של פחמן.
אם ניבאתם חנקן: כדי לקבל חנקן צריך פרוטון שביעי, לא נייטרון.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
לקרוא לאיזוטופ בשמו
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
כלור הוא $Z = 17$ ⁠. בנו בעזרת פרוטונים ונייטרונים את הגרעין של כלור־37, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 17 ± 0.1
  בתחילת השלב: 6
- 37 ± 0.1
  בתחילת השלב: 12
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
6
נייטרונים
6
גרעין / כל הגרעינים
גרעין
נקרא מהסצנה בנקודה
Protons/nodes/nucleus/props/protons
נקרא מהסצנה בנקודה
Mass number A = Z + N/nodes/nucleus/outputs/massNumber
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
פרוטונים
17
נייטרונים
20
משוב לתשובה נכונה
$17$ ⁠ פרוטונים ו־ $20$ ⁠ נייטרונים: $^{37}_{17}\mathrm{Cl}$ ⁠. לכלור־35, האיזוטופ הנפוץ, יש $18$ ⁠ נייטרונים.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. קבעו $17$ ⁠ פרוטונים, וחשבו כמה נייטרונים משלימים ל־ $37$ ⁠.

רמז
השם כלור־37 נותן את מספר המסה, לא את מספר הנייטרונים.

פתרון מלא
1. כלור: $Z = 17$ ⁠, ולכן פרוטונים על $17$ ⁠.
2. כלור־37: $A = 37$ ⁠.
3. $N = A - Z = 37 - 17 = 20$ ⁠, ולכן נייטרונים על $20$ ⁠.
אם קבעתם $37$ ⁠ נייטרונים, קיבלתם $A = 54$ ⁠: השם סופר את כל החלקיקים שבגרעין.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
אותה כימיה
תרגול · בחרו
השאלה
פחמן־12 ופחמן־14 בונים בדיוק אותן מולקולות: פחמן דו־חמצני, סוכר, חלבונים. למה?

התשובה הנכונה
- נכונה לשניהם שישה אלקטרונים באותו סידור
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
6
נייטרונים
8
גרעין / כל הגרעינים
גרעינים קלים
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה לשניהם שישה אלקטרונים באותו סידור
- שגויה לשניהם אותה מסה
  משוב
  המסות שונות: פחמן־14 כבד מפחמן־12 בשני נייטרונים, בערך ב־ $17\%$ ⁠.
- שגויה הם לא באמת מגיבים באותה דרך: פחמן־14 רדיואקטיבי, ולכן הכימיה שלו אחרת
  טעות נפוצה: Thinks isotopes of one element react differently, for instance because one is radioactive.
  משוב מהקטלוג
  הכימיה של אטום נקבעת לפי האלקטרונים שלו, ולכל האיזוטופים של יסוד אותו מספר אלקטרונים באותו סידור. לכן הם בונים אותן מולקולות. מה שנבדל הוא הגרעין: המסה, והאם הוא יציב. רדיואקטיביות היא תכונה של הגרעין, לא של הקשרים.
משוב לתשובה נכונה
הכימיה נקבעת לפי האלקטרונים, ולשני האיזוטופים שישה אלקטרונים בסידור 2,4. הגרעין משפיע על המסה ועל היציבות, לא על הקשרים.

רמז
באיזה חלק של האטום נוגעים אטומים אחרים כשהם נקשרים?

פתרון מלא
1. לשני האיזוטופים $Z = 6$ ⁠: שישה פרוטונים.
2. באטום ניטרלי יש גם שישה אלקטרונים, באותו סידור, 2,4.
3. קשרים כימיים נוצרים בין האלקטרונים החיצוניים, ולכן הכימיה זהה.
הרדיואקטיביות של פחמן־14 היא תכונה של הגרעין: היא קובעת מתי האטום יהפוך לחנקן, לא עם מה הוא נקשר עד אז.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
התערובת שבטבע
תרגול · חשבו
השאלה
מכל מאה אטומי כלור בטבע, $75.8$ ⁠ הם כלור־35 ו־ $24.2$ ⁠ הם כלור־37. מהי המסה האטומית היחסית של כלור? תנו שתי ספרות אחרי הנקודה.

התשובה הנכונה
35.45 ± 0.05
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
17קבוע
נייטרונים
18
גרעין / כל הגרעינים
גרעין
מתקבלת בטווח
± 0.05
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
The element's relative atomic mass: its isotopes' masses (u) weighted by abundance/nodes/nucleus/outputs/relativeAtomicMass
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 36 ± 0.05
  טעות נפוצה: Averages the isotope masses without weighting them by how common each one is.
  משוב מהקטלוג
  המסה האטומית היחסית היא ממוצע משוקלל: כל איזוטופ נספר לפי השכיחות שלו בטבע. לכלור, שבו שלושה מכל ארבעה אטומים הם כלור־35, הממוצע הוא $35.45$ ⁠, ולא $36$ ⁠, באמצע בין $35$ ⁠ ל־ $37$ ⁠. ממוצע פשוט נכון רק כשהאיזוטופים שכיחים באותה מידה.
משוב לתשובה נכונה
$A_r \approx 35.5$ ⁠. הממוצע קרוב ל־ $35$ ⁠, כי שלושה מכל ארבעה אטומים הם כלור־35. בטבלה המחזורית תמצאו $35.45$ ⁠: החישוב המדויק משתמש במסות המדויקות של האיזוטופים, שאינן מספרים שלמים בדיוק.

רמז
הכפילו כל מספר מסה בשכיחות שלו, חברו וחלקו ב־ $100$ ⁠.

פתרון מלא
1. הנתונים: $75.8\%$ ⁠ במסה $35$ ⁠, ו־ $24.2\%$ ⁠ במסה $37$ ⁠.
2. ממוצע משוקלל: $A_r = \dfrac{75.8 \times 35 + 24.2 \times 37}{100}$ ⁠.
3. $75.8 \times 35 = 2653$ ⁠, ו־ $24.2 \times 37 = 895.4$ ⁠.
4. $A_r = \dfrac{3548.4}{100} \approx 35.48$ ⁠, כלומר בערך $35.5$ ⁠.
אם עניתם $36$ ⁠, לקחתם ממוצע פשוט של $35$ ⁠ ו־ $37$ ⁠, כאילו שני האיזוטופים שכיחים באותה מידה.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
לקרוא את הממוצע
תרגול · בחרו
השאלה
המסה האטומית היחסית של נחושת היא $63.55$ ⁠, ויש לה שני איזוטופים יציבים: נחושת־63 ונחושת־65. איזה מהם נפוץ יותר בטבע?

התשובה הנכונה
- נכונה נחושת־63
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
17
נייטרונים
18
גרעין / כל הגרעינים
גרעין
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה נחושת־63
- שגויה נחושת־65
  משוב
  אם רוב האטומים היו נחושת־65, הממוצע היה קרוב ל־ $65$ ⁠. אבל $63.55$ ⁠ קרוב יותר ל־ $63$ ⁠.
- שגויה שניהם שכיחים באותה מידה
  טעות נפוצה: Averages the isotope masses without weighting them by how common each one is.
  משוב מהקטלוג
  המסה האטומית היחסית היא ממוצע משוקלל: כל איזוטופ נספר לפי השכיחות שלו בטבע. לכלור, שבו שלושה מכל ארבעה אטומים הם כלור־35, הממוצע הוא $35.45$ ⁠, ולא $36$ ⁠, באמצע בין $35$ ⁠ ל־ $37$ ⁠. ממוצע פשוט נכון רק כשהאיזוטופים שכיחים באותה מידה.
משוב לתשובה נכונה
נחושת־63: הממוצע, $63.55$ ⁠, נמשך לכיוון האיזוטופ השכיח. בפועל כ־ $69\%$ ⁠ מאטומי הנחושת הם נחושת־63.

רמז
לאיזה משני המספרים הממוצע קרוב יותר?

פתרון מלא
1. ממוצע משוקלל נמצא קרוב יותר לערך השכיח.
2. אם השכיחויות היו שוות, $A_r$ ⁠ היה $\dfrac{63 + 65}{2} = 64$ ⁠.
3. $63.55 < 64$ ⁠, ולכן נחושת־63 נפוצה יותר.
4. בדיקה: אם $x$ ⁠ הוא החלק של נחושת־63, $63x + 65(1 - x) = 63.55$ ⁠ נותן $x \approx 0.72$ ⁠, קרוב ל־ $69\%$ ⁠ הנמדדים.

שיעור 3 מתוך 7 · כ־25 דקות

קליפות האלקטרונים

איך האלקטרונים מסתדרים בקליפות, איך כותבים את הסידור, למה הקליפה החיצונית קובעת את הכימיה, ואיך הקליפות בונות את השורות והטורים של הטבלה המחזורית.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
למלא את הקליפות
תרגול · בחרו
השאלה
מה סידור האלקטרונים של מגנזיום, $Z = 12$ ⁠?

התשובה הנכונה
- נכונה 2,8,2
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
10
תצוגת אלקטרונים
קליפות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה 2,8,2
- שגויה 2,10
  טעות נפוצה: Lets a shell hold any number of electrons, such as ten in the second shell or eight in the first.
  משוב מהקטלוג
  לכל קליפה קיבולת: בראשונה מקום לשני אלקטרונים בלבד, ובשנייה לשמונה. ביסודות עד סידן גם השלישית מקבלת שמונה לפני שמתחילה הרביעית. כשקליפה מלאה, האלקטרון הבא פותח קליפה חדשה, רחוקה יותר מהגרעין: לכן לנתרן 2,8,1 ולא 2,9.
- שגויה 8,4
  טעות נפוצה: Lets a shell hold any number of electrons, such as ten in the second shell or eight in the first.
  משוב מהקטלוג
  לכל קליפה קיבולת: בראשונה מקום לשני אלקטרונים בלבד, ובשנייה לשמונה. ביסודות עד סידן גם השלישית מקבלת שמונה לפני שמתחילה הרביעית. כשקליפה מלאה, האלקטרון הבא פותח קליפה חדשה, רחוקה יותר מהגרעין: לכן לנתרן 2,8,1 ולא 2,9.
- שגויה 2,2,8
  משוב
  האלקטרונים ממלאים קודם את הקליפות הפנימיות. קליפה חדשה מתחילה רק אחרי שהקודמת התמלאה.
משוב לתשובה נכונה
2,8,2: שני אלקטרונים ממלאים את הקליפה הראשונה, שמונה את השנייה, ושניים פותחים את השלישית. שנו את פרוטונים ל־ $12$ ⁠ וספרו.

רמז
שניים בראשונה, שמונה בשנייה, והשאר בשלישית.

פתרון מלא
1. למגנזיום $12$ ⁠ אלקטרונים.
2. הקליפה הראשונה מחזיקה $2$ ⁠: נשארו $10$ ⁠.
3. השנייה מחזיקה $8$ ⁠: נשארו $2$ ⁠.
4. השניים הנותרים בקליפה השלישית: 2,8,2.
2,10 מכניס לקליפה השנייה יותר משמונה, ו־8,4 מכניס לראשונה יותר משניים.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
האלקטרונים החיצוניים
תרגול · חשבו
השאלה
בסצנה זרחן, $Z = 15$ ⁠. כמה אלקטרונים יש בקליפה החיצונית שלו?

התשובה הנכונה
5 ± 0.01
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
15קבוע
תצוגת אלקטרונים
קליפות
מתקבלת בטווח
± 0.01
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Electrons in the outermost occupied shell/nodes/atom/outputs/outerElectrons
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 15 ± 0.01
  טעות נפוצה: Counts all of an atom’s electrons, or its shells, as its outer electrons.
  משוב מהקטלוג
  האלקטרונים החיצוניים הם רק אלה שבקליפה האחרונה, החיצונית. כדי למצוא אותם כתבו את הסידור המלא ממלאים מבפנים: $2$ ⁠, אחר כך $8$ ⁠, והשארית בקליפה האחרונה. לזרחן, 2,8,5, יש חמישה אלקטרונים חיצוניים, לא $15$ ⁠, ושלוש קליפות.
- 3 ± 0.01
  טעות נפוצה: Counts all of an atom’s electrons, or its shells, as its outer electrons.
  משוב
  $3$ ⁠ הוא מספר הקליפות של זרחן, לא מספר האלקטרונים בקליפה האחרונה.
משוב לתשובה נכונה
$5$ ⁠: הסידור הוא 2,8,5. כמו לחנקן, שמעליו בטבלה, יש לזרחן חמישה אלקטרונים חיצוניים, ושניהם בקבוצה 15.

רמז
כתבו קודם את סידור האלקטרונים.

פתרון מלא
1. לזרחן $15$ ⁠ אלקטרונים.
2. $2$ ⁠ בקליפה הראשונה ו־ $8$ ⁠ בשנייה: נשארו $15 - 10 = 5$ ⁠.
3. החמישה בקליפה השלישית, החיצונית: 2,8,5.
אם עניתם $15$ ⁠, ספרתם את כל האלקטרונים. רק אלה שבקליפה האחרונה נוגעים באטומים אחרים.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
קליפה מלאה
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
לניאון שבסצנה 2,8: שתי קליפות מלאות. נוסיף פרוטון אחד, ואיתו אלקטרון. לאן ילך האלקטרון החדש?

התשובה הנכונה
- נכונה לקליפה שלישית, חדשה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
10
תצוגת אלקטרונים
קליפות
האפשרויות
- נכונה לקליפה שלישית, חדשה
- שגויה לקליפה השנייה, שתחזיק עכשיו תשעה
  טעות נפוצה: Lets a shell hold any number of electrons, such as ten in the second shell or eight in the first.
  משוב מהקטלוג
  לכל קליפה קיבולת: בראשונה מקום לשני אלקטרונים בלבד, ובשנייה לשמונה. ביסודות עד סידן גם השלישית מקבלת שמונה לפני שמתחילה הרביעית. כשקליפה מלאה, האלקטרון הבא פותח קליפה חדשה, רחוקה יותר מהגרעין: לכן לנתרן 2,8,1 ולא 2,9.
- שגויה לקליפה הראשונה, הקרובה לגרעין
  משוב
  הקליפה הראשונה מלאה כבר בשני אלקטרונים, מהליום והלאה.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
פרוטונים
11
ואז הסצנה מראה: 3 · Shells holding at least one electron/nodes/atom/outputs/shells
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
נתרן, 2,8,1: האלקטרון האחד־עשר פותח קליפה שלישית, רחוקה מהגרעין. לכן נתרן מוותר עליו כל כך בקלות, ומגיב בחריפות.

פתרון מלא
1. ניאון: 2,8, שתי הקליפות מלאות.
2. הקליפה השנייה מחזיקה לכל היותר $8$ ⁠.
3. האלקטרון ה־ $11$ ⁠ חייב לפתוח קליפה שלישית: 2,8,1, נתרן.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
שורות וטורים
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
בסצנה פלואור: שורה שנייה, שבעה אלקטרונים חיצוניים, קבוצה 17. שנו את פרוטונים עד שתגיעו ליסוד שמתחתיו בטבלה, בשורה השלישית ובאותה קבוצה, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 3 ± 0.1
  בתחילת השלב: 2
- 17 ± 0.1
  בתחילת השלב: 17
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
9
תצוגת אלקטרונים
קליפות
נקרא מהסצנה בנקודה
Row of the periodic table: the number of occupied shells/nodes/atom/outputs/period
נקרא מהסצנה בנקודה
Column of the periodic table, 1, 2 or 13–18 (helium 18)/nodes/atom/outputs/group
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
פרוטונים
17
משוב לתשובה נכונה
כלור, $Z = 17$ ⁠, 2,8,7: שלוש קליפות ושבעה אלקטרונים חיצוניים. בטבלה הוא יושב בדיוק מתחת לפלואור, וכמוהו הוא הלוגן.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. צריך שלוש קליפות, ושבעה אלקטרונים בשלישית.

רמז
שורה שלישית פירושה שלוש קליפות; קבוצה 17 פירושה שבעה אלקטרונים בחיצונית.

פתרון מלא
1. שורה שלישית: שתי הקליפות הראשונות מלאות, $2 + 8 = 10$ ⁠ אלקטרונים.
2. קבוצה 17: שבעה אלקטרונים בקליפה השלישית.
3. בסך הכול $10 + 7 = 17$ ⁠ אלקטרונים, ולכן $17$ ⁠ פרוטונים: כלור.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
משפחות
תרגול · בחרו
השאלה
איזה מהיסודות האלה דומה ביותר בתכונותיו הכימיות לנתרן, $Z = 11$ ⁠?

התשובה הנכונה
- נכונה אשלגן, $Z = 19$ ⁠
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
פרוטונים
3
תצוגת אלקטרונים
קליפות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה אשלגן, $Z = 19$ ⁠
- שגויה מגנזיום, $Z = 12$ ⁠
  טעות נפוצה: Thinks elements next to each other in a row behave alike, rather than those in the same column.
  משוב מהקטלוג
  יסודות סמוכים בשורה שונים מאוד: נתרן הוא מתכת שמגיבה בחריפות, ניאון לידו הוא גז אציל שכמעט אינו מגיב. הדמיון הולך לפי הטור: יסודות באותה קבוצה הם בעלי אותו מספר אלקטרונים חיצוניים, ולכן התכונות הכימיות שלהם דומות.
- שגויה ניאון, $Z = 10$ ⁠
  טעות נפוצה: Thinks elements next to each other in a row behave alike, rather than those in the same column.
  משוב מהקטלוג
  יסודות סמוכים בשורה שונים מאוד: נתרן הוא מתכת שמגיבה בחריפות, ניאון לידו הוא גז אציל שכמעט אינו מגיב. הדמיון הולך לפי הטור: יסודות באותה קבוצה הם בעלי אותו מספר אלקטרונים חיצוניים, ולכן התכונות הכימיות שלהם דומות.
- שגויה כלור, $Z = 17$ ⁠
  טעות נפוצה: Thinks elements next to each other in a row behave alike, rather than those in the same column.
  משוב מהקטלוג
  יסודות סמוכים בשורה שונים מאוד: נתרן הוא מתכת שמגיבה בחריפות, ניאון לידו הוא גז אציל שכמעט אינו מגיב. הדמיון הולך לפי הטור: יסודות באותה קבוצה הם בעלי אותו מספר אלקטרונים חיצוניים, ולכן התכונות הכימיות שלהם דומות.
משוב לתשובה נכונה
אשלגן, 2,8,8,1: כמו נתרן, 2,8,1, יש לו אלקטרון חיצוני יחיד. שניהם מתכות אלקליות רכות שמגיבות בחריפות עם מים, ואשלגן אפילו בחריפות רבה יותר.

רמז
כתבו לכל אחד את סידור האלקטרונים והשוו את הקליפה החיצונית.

פתרון מלא
1. נתרן: 2,8,1, אלקטרון חיצוני אחד.
2. אשלגן: 2,8,8,1, אלקטרון חיצוני אחד.
3. מגנזיום: 2,8,2; ניאון: 2,8; כלור: 2,8,7.
4. רק לאשלגן אותה קליפה חיצונית, ולכן הוא באותה קבוצה ודומה לנתרן.
מגנזיום וניאון קרובים לנתרן במספר האטומי, אבל כימיה הולכת לפי הטור, לא לפי השכנים בשורה.

שיעור 4 מתוך 7 · כ־25 דקות

מגמות בטבלה המחזורית

לקרוא את הטבלה המחזורית: שורה וקבוצה, מתכות ואל־מתכות, ושתי המגמות החשובות, גודל האטום ואנרגיית היינון, לאורך שורה ולאורך קבוצה, ולמה הן הולכות בכיוונים הפוכים.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 6
לפתוח את השלב
לקרוא את הטבלה
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
שנו את מספר אטומי עד שהיסוד האחרון שבטבלה יהיה זה שבשורה הרביעית ובקבוצה 2, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 4 ± 0.1
  בתחילת השלב: 3
- 2 ± 0.1
  בתחילת השלב: 1
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
מספר אטומי
11
גובה העמודות
אריחים שטוחים
סידור הטבלה מחדש
משפחות
נקרא מהסצנה בנקודה
Row of the latest element, 1–7/nodes/table/outputs/period
נקרא מהסצנה בנקודה
Column of the latest element, 1–18; 0 in the f-block/nodes/table/outputs/group
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
מספר אטומי
20
גובה העמודות
אריחים שטוחים
משוב לתשובה נכונה
סידן, $Z = 20$ ⁠: היסוד השני בשורה הרביעית, עם שני אלקטרונים חיצוניים, מתחת למגנזיום.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. מלאו את הטבלה עד תחילת השורה הרביעית, וזוזו עוד צעד אחד.

רמז
השורה הרביעית מתחילה באשלגן, $Z = 19$ ⁠.

פתרון מלא
1. השורה השלישית נגמרת בארגון, $Z = 18$ ⁠.
2. השורה הרביעית מתחילה באשלגן, $Z = 19$ ⁠, בקבוצה 1.
3. היסוד הבא, $Z = 20$ ⁠, הוא בקבוצה 2: סידן.
שלב 2 מתוך 6
לפתוח את השלב
מתכות ואל־מתכות
תרגול · בחרו
השאלה
איזה מיסודות השורה השלישית האלה הוא מתכת?

התשובה הנכונה
- נכונה מגנזיום
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
מספר אטומי
118
גובה העמודות
אריחים שטוחים
סידור הטבלה מחדש
משפחות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה מגנזיום
- שגויה צורן
  משוב
  צורן מבריק כמו מתכת, אבל הוא שביר ומוליך חשמל רק מעט: מתכת למחצה, על גרם המדרגות.
- שגויה גופרית
  משוב
  גופרית היא אל־מתכת צהובה ושבירה, בצד ימין של הטבלה.
- שגויה כלור
  משוב
  כלור הוא גז ירקרק, הלוגן: אל־מתכת מובהקת.
משוב לתשובה נכונה
מגנזיום, בקבוצה 2: מתכת קלה ומבריקה, שבוערת באור לבן מסנוור. ככל שזזים ימינה בשורה, היסודות פחות ופחות מתכתיים.

רמז
המתכות נמצאות בצד שמאל של הטבלה.

פתרון מלא
1. מקמו כל יסוד בשורה השלישית: מגנזיום בקבוצה 2, צורן ב־14, גופרית ב־16, כלור ב־17.
2. המתכות בצד שמאל, עד גרם המדרגות.
3. רק מגנזיום משמאל לגרם המדרגות: הוא המתכת.
שלב 3 מתוך 6
לפתוח את השלב
גודל האטום לאורך שורה
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
מנתרן עד ארגון, כל יסוד מוסיף פרוטון לגרעין ואלקטרון לקליפה החיצונית. מה קורה לגודל האטום לאורך השורה השלישית?

התשובה הנכונה
- נכונה הוא קטן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
מספר אטומי
11
גובה העמודות
גודל האטוםקבוע
סידור הטבלה מחדש
משפחות
האפשרויות
- נכונה הוא קטן
- שגויה הוא גדל, כי יש יותר אלקטרונים
  טעות נפוצה: Thinks atoms grow along a row because they gain electrons.
  משוב מהקטלוג
  לאורך שורה האלקטרונים הנוספים נכנסים לאותה קליפה חיצונית, ולא לקליפה חדשה. באותו זמן הגרעין מקבל עוד פרוטון בכל צעד, ומושך את הקליפה חזק יותר פנימה. לכן האטומים קטנים לאורך שורה. הם גדלים רק במורד קבוצה, כשכל שורה מוסיפה קליפה שלמה.
- שגויה הוא כמעט לא משתנה, כי מספר הקליפות זהה
  משוב
  מספר הקליפות אכן זהה, אבל הגרעין מתחזק בכל צעד ומושך את אותה קליפה פנימה.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
מספר אטומי
18
ואז הסצנה מראה: 106 pm · Covalent radius of the latest element; NaN if not measured/nodes/table/outputs/radius
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
הוא קטן, מ־166 pm בנתרן לבערך 100 pm בכלור ובארגון. הגרעין מוסיף מטען חיובי בכל צעד, ומושך חזק יותר את הקליפה החיצונית, שנשארת אותה קליפה.

פתרון מלא
1. לאורך השורה מספר הקליפות קבוע: שלוש.
2. בכל צעד מטען הגרעין גדל ב־ $1$ ⁠.
3. גרעין חזק יותר מושך את אותה קליפה קרוב יותר, ולכן האטום קטן.
אם ניבאתם שהוא גדל: יותר אלקטרונים אינם תופסים יותר מקום כשהם נכנסים לאותה קליפה.
שלב 4 מתוך 6
לפתוח את השלב
גודל האטום לאורך קבוצה
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
ליתיום בגודל 128 pm, ונתרן, שורה אחת מתחתיו, 166 pm. נבאו את גודל האטום של אשלגן, שורה אחת מתחת לנתרן.

התשובה הנכונה
203 pm ± 25 pm
ניבוי מספרי נחשב נכון בטווח ± 25 pm
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
מספר אטומי
11
גובה העמודות
גודל האטוםקבוע
סידור הטבלה מחדש
משפחות
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
מספר אטומי
19
ואז הסצנה מראה: 203 pm · Covalent radius of the latest element; NaN if not measured/nodes/table/outputs/radius
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
203 pm: כל שורה מוסיפה קליפה, והאטום גדל בעוד כ־40 pm. אשלגן הוא הגדול ביותר מבין היסודות שעד עכשיו, ובעמודות הוא הפסגה של גודל האטום.

פתרון מלא
1. מליתיום לנתרן האטום גדל ב־166 − 128 = 38 pm.
2. מנתרן לאשלגן נוספת שוב קליפה שלמה, ולכן צפוי שוב גידול דומה.
3. הערכה: 166 + 38 ≈ 204 pm. הערך הנמדד: 203 pm.
שלב 5 מתוך 6
לפתוח את השלב
למשוך אלקטרון
תרגול · בחרו
השאלה
מאיזה אטום הכי קל לתלוש אלקטרון אחד?

התשובה הנכונה
- נכונה נתרן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
מספר אטומי
18
גובה העמודות
אנרגיית יינוןקבוע
סידור הטבלה מחדש
משפחות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה נתרן
- שגויה מגנזיום
  משוב
  מגנזיום קרוב, אבל הגרעין שלו חזק בפרוטון אחד מזה של נתרן, ומחזיק את שני האלקטרונים החיצוניים חזק יותר.
- שגויה כלור
  טעות נפוצה: Thinks an atom with more electrons gives one up more easily.
  משוב מהקטלוג
  מה שקובע כמה קשה לתלוש אלקטרון הוא כמה חזק הגרעין מושך אותו: כמה הוא קרוב לגרעין, וכמה קליפות פנימיות מסוככות אותו. לאורך שורה הגרעין מתחזק והאטום קטן, ולכן אנרגיית היינון עולה: לארגון, עם $18$ ⁠ אלקטרונים, היא פי שלושה מזו של נתרן.
- שגויה ארגון, כי יש לו הכי הרבה אלקטרונים
  טעות נפוצה: Thinks an atom with more electrons gives one up more easily.
  משוב מהקטלוג
  מה שקובע כמה קשה לתלוש אלקטרון הוא כמה חזק הגרעין מושך אותו: כמה הוא קרוב לגרעין, וכמה קליפות פנימיות מסוככות אותו. לאורך שורה הגרעין מתחזק והאטום קטן, ולכן אנרגיית היינון עולה: לארגון, עם $18$ ⁠ אלקטרונים, היא פי שלושה מזו של נתרן.
משוב לתשובה נכונה
נתרן: 496 kJ/mol, לעומת 1521 kJ/mol בארגון. האלקטרון היחיד בקליפה השלישית של נתרן רחוק מהגרעין ומסוכך על ידי עשרה אלקטרונים פנימיים.

רמז
חפשו את העמק הנמוך ביותר בשורה השלישית.

פתרון מלא
1. לאורך השורה מטען הגרעין גדל, והאטום קטן.
2. ככל שהאלקטרון החיצוני קרוב יותר לגרעין חזק יותר, קשה יותר לתלוש אותו.
3. לכן אנרגיית היינון הנמוכה ביותר בשורה היא בתחילתה: נתרן, 496 kJ/mol.
אם בחרתם בארגון או בכלור: יותר אלקטרונים אין פירושו אלקטרון רופף יותר. לארגון קליפה מלאה וקטנה, והוא בפסגה.
שלב 6 מתוך 6
לפתוח את השלב
הפסגות
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
שנו את מספר אטומי עד שהיסוד האחרון בטבלה יהיה היסוד של השורה השלישית עם אנרגיית היינון הגבוהה ביותר, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 1521000 ± 1000
  בתחילת השלב: 496000
- 3 ± 0.1
  בתחילת השלב: 3
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
מספר אטומי
11
גובה העמודות
אנרגיית יינוןקבוע
סידור הטבלה מחדש
משפחות
נקרא מהסצנה בנקודה
First ionisation energy of the latest element; NaN if not measured/nodes/table/outputs/ionisationEnergy
נקרא מהסצנה בנקודה
Row of the latest element, 1–7/nodes/table/outputs/period
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
מספר אטומי
18
משוב לתשובה נכונה
ארגון, $Z = 18$ ⁠: 1521 kJ/mol. קליפה חיצונית מלאה, אטום קטן, וגרעין עם $18$ ⁠ פרוטונים: זו הפסגה של השורה.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. הישארו בשורה השלישית, וחפשו את העמודה הגבוהה ביותר.

רמז
אנרגיית היינון עולה לאורך השורה עד הגז האציל.

פתרון מלא
1. השורה השלישית: נתרן עד ארגון, $Z = 11$ ⁠ עד $18$ ⁠.
2. אנרגיית היינון עולה לאורך השורה, עם קפיצות קטנות, עד הגז האציל.
3. קבעו את מספר אטומי על $18$ ⁠: ארגון.

שיעור 5 מתוך 7 · כ־25 דקות

מתכתנים

היסודות שעל גרם המדרגות בטבלה: צורן מבריק כמו מתכת אבל נשבר כמו זכוכית, ומוליך טוב יותר ככל שהוא מתחמם. מה פער הפסים מסביר, ולמה ארסן ואנטימון מתנהגים כמו מתכות.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
מבריק אבל שביר
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
לצורן ברק אפור של מתכת. מה יקרה כשנכה בגוש צורן בפטיש?

התשובה הנכונה
- נכונה הוא יישבר לרסיסים, כמו זכוכית
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יסוד
צורןקבוע
טמפרטורה
300 K
התקרבות לקשרים
מוטקבוע
האפשרויות
- נכונה הוא יישבר לרסיסים, כמו זכוכית
- שגויה הוא יתרקע וישתטח, כמו גוש אלומיניום
  טעות נפוצה: Takes a shiny element to be a metal that bends, so expects silicon to flatten under a hammer.
  משוב מהקטלוג
  ברק לבדו לא עושה יסוד למתכת. צורן מבריק כי הוא בולע את כל צבעי האור הנראה בשכבה דקה ומחזיר חלק גדול מהם, אבל אין בו ים של אלקטרונים: כל אלקטרון חיצוני מוחזק בקשר בכיוון קבוע. מכה קורעת את הקשרים, והגביש נשבר.
- שגויה תישאר בו גומה קטנה, כמו בעופרת
  טעות נפוצה: Takes a shiny element to be a metal that bends, so expects silicon to flatten under a hammer.
  משוב מהקטלוג
  ברק לבדו לא עושה יסוד למתכת. צורן מבריק כי הוא בולע את כל צבעי האור הנראה בשכבה דקה ומחזיר חלק גדול מהם, אבל אין בו ים של אלקטרונים: כל אלקטרון חיצוני מוחזק בקשר בכיוון קבוע. מכה קורעת את הקשרים, והגביש נשבר.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
התקרבות לקשרים
קשריםקבוע
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
הוא נשבר. כל אטום צורן חולק זוג אלקטרונים עם כל אחד מארבעה שכנים, והקשרים מצביעים בכיוונים קבועים. כדי להזיז שורת אטומים הצידה הקשרים צריכים להישבר, ולכן הגביש נסדק במקום להתכופף.

פתרון מלא
1. במתכת יש ים של אלקטרונים, והקשר לא תלוי בשכן מסוים: שורות אטומים מחליקות זו על זו, והמתכת מתכופפת.
2. בצורן כל אלקטרון חיצוני מוחזק בקשר בין שני אטומים מסוימים, בכיוון קבוע.
3. מכה מזיזה שורות אטומים, הקשרים נקרעים, והגביש נשבר.
הברק לא מעיד על מתכת: הצורן בולע את כל צבעי האור הנראה בשכבה דקה, וחומר שבולע אור חזק כל כך גם מחזיר חלק גדול ממנו.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
צורן מתחמם
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
נחמם את מוט הצורן מטמפ׳ החדר, 300 K, לפלטה חמה, 600 K. מה יקרה למוליכות שלו?

התשובה הנכונה
- נכונה היא תעלה מאוד, פי אלפים ויותר
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יסוד
צורןקבוע
טמפרטורה
300 K
התקרבות לקשרים
מוט
האפשרויות
- נכונה היא תעלה מאוד, פי אלפים ויותר
- שגויה היא תרד מעט, כמו של מתכת
  טעות נפוצה: Thinks heating always makes a material conduct worse, as it does a metal.
  משוב מהקטלוג
  במתכת מספר האלקטרונים החופשיים קבוע, והחום רק מרעיד את האטומים אל דרכם, ולכן היא מוליכה קצת פחות. במוליך למחצה כמו צורן החום משחרר אלקטרונים מהקשרים, ומספרם עולה בתלילות: המוליכות עולה פי מאות ואלפים.
- שגויה היא לא תשתנה: מספר האלקטרונים במוט קבוע
  משוב
  מספר האלקטרונים בסך הכול אכן קבוע, אבל רובם מוחזקים בקשרים ואינם נושאים זרם. החום משחרר חלק מהם, ורק המשוחררים מוליכים.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
טמפרטורה
600 K
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
המחוג מטפס מכ־0.0003 לכ־15 S/m, פי עשרות אלפים. החום מנער אלקטרונים מהקשרים, ומספר המשוחררים עולה בתלילות עם הטמפרטורה.

פתרון מלא
1. בצורן כמעט כל האלקטרונים החיצוניים מוחזקים בקשרים, ופער הפסים הוא 1.1 eV.
2. ככל שהמוט חם יותר, יותר אלקטרונים מקבלים מהחום מספיק אנרגיה כדי לקפוץ מעל הפער.
3. כל אלקטרון משוחרר, וכל חור שהוא משאיר, נושא זרם: המוליכות עולה פי עשרות אלפים.
במתכת המצב הפוך: מספר האלקטרונים החופשיים קבוע, והחום רק מרעיד את האטומים אל דרכם.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
סימנס אחד למטר
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
שנו את טמפרטורה עד שמוט הצורן מוליך בערך 1 S/m, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 1 S/m ± 10%
  בתחילת השלב: 0.0003044 S/m
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יסוד
צורןקבוע
טמפרטורה
300 K
התקרבות לקשרים
מוט
נקרא מהסצנה בנקודה
The bar's conductivity at this temperature/nodes/probe/outputs/conductivity
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
טמפרטורה
476 K
משוב לתשובה נכונה
בערך 480 K, כ־200 °C. חימום של 180 מעלות בלבד העלה את המוליכות פי שלושת אלפים בערך.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. אם הקריאה קטנה מ־1 S/m, חממו עוד, ואם גדולה, קררו.

רמז
הקריאה שמתחת לגרף מראה את המוליכות. חפשו בין 450 ל־500 K.

פתרון מלא
1. ב־300 K המוליכות כ־0.0003 S/m, וב־600 K כ־15 S/m: היעד ביניהן.
2. ב־400 K היא כ־0.07 S/m, עדיין נמוכה.
3. ב־500 K היא כ־1.8 S/m, מעט גבוהה מדי.
4. כ־480 K נותנים 1.0 S/m.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
שניים שמתנהגים כמו מתכות
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
נחמם את מוט הארסן מטמפ׳ החדר לפלטה חמה. מה יקרה למוליכות שלו?

התשובה הנכונה
- נכונה היא תרד, בערך לחצי
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יסוד
ארסןקבוע
טמפרטורה
300 K
התקרבות לקשרים
מוט
האפשרויות
- נכונה היא תרד, בערך לחצי
- שגויה היא תעלה מאוד, כמו של צורן
  טעות נפוצה: Expects every metalloid to conduct better when heated, as silicon does.
  משוב מהקטלוג
  לא כל המתכתנים מוליכים למחצה. לארסן ולאנטימון אין פער פסים: הפסים שלהם חופפים מעט, ולכן תמיד יש בהם מספר קבוע של אלקטרונים חופשיים. החום לא משחרר עוד, רק מפזר אותם, והמוליכות יורדת, כמו במתכת. הם חצאי־מתכות.
- שגויה היא לא תשתנה כלל
  משוב
  מספר האלקטרונים החופשיים בארסן אכן קבוע, אבל החום מרעיד את האטומים, והם מפריעים לאלקטרונים לנוע.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
טמפרטורה
600 K
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
המוליכות יורדת מכ־3 × 10⁶ לכ־1.4 × 10⁶ S/m, כמו של מתכת. לארסן אין פער שהחום יכול לעזור לחצות: מספר האלקטרונים החופשיים קבוע, והחום רק מפזר אותם.

פתרון מלא
1. בארסן הפסים חופפים מעט: אין פער פסים, ומספר קטן וקבוע של אלקטרונים חופשי תמיד.
2. החום לא יכול לשחרר אלקטרונים נוספים.
3. החום כן מרעיד את האטומים חזק יותר, והם מפריעים לאלקטרונים החופשיים: המוליכות יורדת, כמו במתכת.
לא כל המתכתנים מוליכים למחצה: ארסן ואנטימון הם חצאי־מתכות.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
במורד קבוצה 14
תרגול · בחרו
השאלה
לגרמניום ולצורן אותה רשת בדיוק, ארבעה קשרים לכל אטום. למה בטמפרטורת החדר גרמניום מוליך פי אלפים בערך יותר?

התשובה הנכונה
- נכונה פער הפסים שלו קטן יותר, ולכן החום משחרר הרבה יותר אלקטרונים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יסוד
גרמניום
טמפרטורה
300 K
התקרבות לקשרים
קשרים
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה פער הפסים שלו קטן יותר, ולכן החום משחרר הרבה יותר אלקטרונים
- שגויה יש לו ים של אלקטרונים חופשיים, כמו למתכת
  משוב
  אז הוא היה מוליך פחות כשמחממים אותו, כמו אלומיניום. אבל בסצנה המוליכות של גרמניום עולה עם החום, כמו של צורן.
- שגויה כל אטום גרמניום יוצר יותר קשרים
  משוב
  בשני הגבישים כל אטום קשור לארבעה שכנים בדיוק. ההבדל הוא כמה חזק הקשר מחזיק את האלקטרונים.
משוב לתשובה נכונה
פער הפסים של גרמניום, 0.7 eV, קטן מזה של צורן, 1.1 eV. אטומי גרמניום גדולים יותר, והאלקטרונים בקשרים רחוקים יותר מהגרעין, ולכן קל יותר לשחרר אותם.

רמז
השוו את פער הפסים שמתחת לגרף לשני היסודות.

פתרון מלא
1. פער הפסים: יהלום 5.5 eV, צורן 1.1 eV, גרמניום 0.7 eV.
2. במורד קבוצה 14 האטומים גדלים, והאלקטרונים החיצוניים מוחזקים פחות חזק.
3. ככל שהפער קטן יותר, החום משחרר יותר אלקטרונים, והמוט מוליך טוב יותר: בסצנה 1.9 S/m לגרמניום מול 0.0003 S/m לצורן.

שיעור 6 מתוך 7 · כ־20 דקות

אל־מתכות

ארון של שש־עשרה אל־מתכות: למה רובן גזים בטמפרטורת החדר, מה נשאר שלם כשהן נמסות ורותחות, איך נקודת הרתיחה עולה במורד ההלוגנים, ולמה פחמן יוצא דופן.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
רובן גזים
תרגול · חשבו
השאלה
בטמפרטורת החדר, בכמה מתוך שש־עשרה האמפולות יש גז?

התשובה הנכונה
10 ± 0.01
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורה
293 K
הצגת המולקולות
דגימות
מתקבלת בטווח
± 0.01
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
How many of the 16 samples are gases at this temperature/nodes/cabinet/outputs/gases
משוב לתשובה נכונה
עשר: מימן, חנקן, חמצן, פלואור, כלור, וחמשת הגזים האצילים מהליום ועד קסנון. ברום נוזל, וחמישה מוצקים: פחמן, זרחן, גופרית, סלניום ויוד.

רמז
אמפולה עם גז נראית ריקה או מלאה כולה בצבע אחיד: אין בה גוש ואין בה שלולית.

פתרון מלא
1. הגזים האצילים: הליום, ניאון, ארגון, קריפטון וקסנון, חמישה.
2. הזוגות הקטנים: מימן, חנקן, חמצן, פלואור וכלור, עוד חמישה.
3. $5 + 5 = 10$ ⁠.
ברום, Br₂, הוא שלולית אדומה כהה: נוזל, לא גז, אף שהאדים שלו צובעים את האמפולה.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
חזק בפנים, חלש ביניהן
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
נחמם את הארון ללהט אדום, 1000 K. מה יקרה למולקולות, כמו N₂, Cl₂ ו־S₈?

התשובה הנכונה
- נכונה הן יישארו שלמות, רק יתרחקו זו מזו וינועו מהר יותר
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורה
293 K
הצגת המולקולות
מולקולות
האפשרויות
- נכונה הן יישארו שלמות, רק יתרחקו זו מזו וינועו מהר יותר
- שגויה הן יתפרקו לאטומים בודדים
  טעות נפוצה: Thinks melting or boiling a non-metal splits its molecules into atoms.
  משוב מהקטלוג
  ההתכה והרתיחה שוברות רק את המשיכה החלשה בין מולקולות. הקשרים החזקים בתוך כל מולקולה נשארים: גז חנקן הוא עדיין N₂, וגופרית רותחת היא עדיין טבעות S₈ רבות. לכן מספיק כל כך מעט חום כדי להרתיח אל־מתכות.
- שגויה הן יתחברו לרשת אחת גדולה
  משוב
  חום מפריד בין מולקולות, הוא לא מצמיד אותן. רק המשיכה החלשה ביניהן נשברת.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
טמפרטורה
1000 K
ואז הסצנה מראה: 15 · How many of the 16 samples are gases at this temperature/nodes/cabinet/outputs/gases
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
חמש־עשרה מהדגימות הן עכשיו גז, וכל מולקולה נשארה שלמה: זוגות הם עדיין זוגות, וטבעות הגופרית עדיין טבעות. ההתכה והרתיחה שברו רק את המשיכה החלשה שבין המולקולות.

פתרון מלא
1. בכל מולקולה יש קשר חזק בין האטומים שבתוכה.
2. בין מולקולות נפרדות יש רק משיכה חלשה.
3. רתיחה מתגברת על המשיכה החלשה בלבד: המולקולות מתרחקות זו מזו, אבל נשארות שלמות.
גז כלור הוא עדיין Cl₂, ולא אטומי כלור בודדים.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
במורד ההלוגנים
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
בטמפרטורת החדר פלואור וכלור הם גזים, וברום נוזל. מה יהיה יוד, I₂, שמתחתם בטור?

התשובה הנכונה
- נכונה מוצק
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורה
75 Kקבוע
הצגת המולקולות
דגימות
האפשרויות
- נכונה מוצק
- שגויה נוזל, כמו ברום
  משוב
  המגמה ממשיכה: גז, גז, נוזל, ואז מוצק. ליוד יותר אלקטרונים מלברום, ולכן המשיכה בין המולקולות שלו חזקה עוד יותר.
- שגויה גז, כמו פלואור וכלור
  טעות נפוצה: Expects bigger, heavier molecules to escape into a gas more easily, so to boil lower.
  משוב מהקטלוג
  ההפך: המשיכה החלשה בין מולקולות גדלה עם מספר האלקטרונים שלהן. מולקולות גדולות וכבדות נצמדות זו לזו חזק יותר, ונקודת הרתיחה שלהן גבוהה יותר. במורד ההלוגנים: פלואור וכלור גזים, ברום נוזל, ויוד מוצק.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
טמפרטורה
293 Kקבוע
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
יוד הוא גוש אפור־סגול מבריק, והאדים הסגולים הקלושים שלו צובעים מעט את האמפולה. הוא נמס רק ב־387 K.

פתרון מלא
1. במורד ההלוגנים המולקולות גדלות: F₂, Cl₂, Br₂, I₂.
2. ככל שיש במולקולה יותר אלקטרונים, המשיכה החלשה בינה לבין שכנותיה חזקה יותר.
3. לכן נקודות ההתכה והרתיחה עולות במורד הטור: גז, גז, נוזל, מוצק.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
אוויר נוזלי
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
נקרר את הארון ל־75 K, אוויר נוזלי. בכמה מתוך שש־עשרה האמפולות עוד יהיה גז?

התשובה הנכונה
3 ± 0.01
ניבוי מספרי נחשב נכון בטווח ± 0.01
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורה
293 Kקבוע
הצגת המולקולות
דגימות
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
טמפרטורה
75 Kקבוע
ואז הסצנה מראה: 3 · How many of the 16 samples are gases at this temperature/nodes/cabinet/outputs/gases
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
שלוש: מימן, שרותח ב־20 K, הליום ב־4 K וניאון ב־27 K. חנקן, חמצן, פלואור וארגון כבר נוזלים או קרובים לכך, וכל השאר קפואים.

פתרון מלא
1. גז נשאר רק יסוד שנקודת הרתיחה שלו מתחת ל־75 K.
2. הליום 4 K, מימן 20 K, ניאון 27 K: שלושה.
3. חנקן רותח ב־77 K, מעט מעל, ולכן הוא כבר נוזל.
אלה המולקולות והאטומים הקטנים ביותר, עם הכי מעט אלקטרונים.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
פחמן, היוצא מן הכלל
תרגול · בחרו
השאלה
ב־1000 K כמעט כל האל־מתכות הן גזים, אבל פחמן נשאר מוצק עד כ־3900 K. למה?

התשובה הנכונה
- נכונה בגרפיט אין מולקולות קטנות: כדי להפוך אותו לאדים צריך לשבור את הקשרים החזקים עצמם
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורה
1000 K
הצגת המולקולות
מולקולות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה בגרפיט אין מולקולות קטנות: כדי להפוך אותו לאדים צריך לשבור את הקשרים החזקים עצמם
- שגויה אטומי פחמן כבדים במיוחד
  משוב
  אטום פחמן, $12$ ⁠, קל מאטומי גופרית, כלור או יוד, שכולם כבר גזים כאן. העניין הוא איך האטומים קשורים, לא כמה הם שוקלים.
- שגויה פחמן הוא בעצם מתכת
  משוב
  פחמן הוא אל־מתכת: הוא חולק אלקטרונים בקשרים. גרפיט מוליך לאורך היריעות, אבל זה לא מה שמחזיק אותו מוצק.
משוב לתשובה נכונה
כל יריעת גרפיט היא מולקולה ענקית אחת, שכל אטום בה קשור לשלושה שכנים. אין כאן משיכה חלשה בין מולקולות קטנות שאפשר להתגבר עליה, ולכן צריך חום עצום.

פתרון מלא
1. באל־מתכות האחרות ההתכה והרתיחה שוברות רק משיכה חלשה בין מולקולות קטנות.
2. בגרפיט כל האטומים ביריעה קשורים בקשרים חזקים: אין מולקולות קטנות להפריד.
3. כדי להפוך פחמן לאדים צריך לשבור קשרים חזקים, וזה קורה רק בכ־3900 K.

שיעור 7 מתוך 7 · כ־30 דקות

מתכות המעבר

עשרת הטורים שבאמצע הטבלה: אלקטרוני d, יונים בכמה מטענים, ולמה תמיסות של נחושת כחולות ושל אבץ חסרות צבע. פיצול שדה הליגנדים, הצבע שנשאר כשאור לבן מאבד צבע אחד, ומה אמוניה משנה.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 6
לפתוח את השלב
אלקטרוני d
תרגול · חשבו
השאלה
לאטום ברזל $26$ ⁠ אלקטרונים: $18$ ⁠ כמו ארגון, שניים ב־4s ושישה ב־3d. כמה אלקטרוני d יש ליון Fe²⁺?

התשובה הנכונה
6 ± 0.01
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יון מתכת
⁦Fe²⁺⁩קבוע
ליגנדים של אמוניה
0 מתוך שש
התקרבות לאורביטלים
מבחנות
מתקבלת בטווח
± 0.01
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
3d electrons of the chosen ion/nodes/rack/outputs/electrons
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 4 ± 0.01
  טעות נפוצה: Removes a transition metal’s d electrons first when it forms an ion, rather than its outer 4s electrons.
  משוב מהקטלוג
  כשאטום של מתכת מעבר נעשה יון, הוא מוסר קודם את האלקטרונים של הקליפה החיצונית, 4s, ורק אחר כך אלקטרוני d. לברזל שישה אלקטרוני 3d ושניים ב־4s, ולכן ל־Fe²⁺ נשארים שישה אלקטרוני d, ול־Fe³⁺ חמישה.
משוב לתשובה נכונה
שישה. שני האלקטרונים שיוצאים הם של 4s, והשישה שב־3d נשארים. המבחנה מציינת: 6 אלקטרוני d.

רמז
אילו אלקטרונים יוצאים ראשונים כשנוצר יון?

פתרון מלא
1. ברזל: $18$ ⁠ כמו ארגון, ועוד $2$ ⁠ ב־4s ו־ $6$ ⁠ ב־3d.
2. Fe²⁺ מסר שני אלקטרונים, ושניהם באים מ־4s.
3. ב־3d נשארים $6$ ⁠.
אם עניתם $4$ ⁠, הוצאתם את שני האלקטרונים מ־3d. אבל אצל מתכות המעבר 4s מתרוקן ראשון.
שלב 2 מתוך 6
לפתוח את השלב
כמה מטענים
תרגול · בחרו
השאלה
למה ברזל יוצר גם Fe²⁺ וגם Fe³⁺, ונתרן רק Na⁺?

התשובה הנכונה
- נכונה לאלקטרוני 4s ו־3d של ברזל אנרגיות דומות, ולכן אלקטרון שלישי עולה רק מעט יותר
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יון מתכת
⁦Cr³⁺⁩
ליגנדים של אמוניה
0 מתוך שש
התקרבות לאורביטלים
מבחנות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה לאלקטרוני 4s ו־3d של ברזל אנרגיות דומות, ולכן אלקטרון שלישי עולה רק מעט יותר
- שגויה לברזל יש הרבה יותר אלקטרונים בקליפה החיצונית
  משוב
  בקליפה החיצונית של ברזל, 4s, יש רק שניים. האלקטרון השלישי בא מ־3d, שהאנרגיה שלו קרובה.
- שגויה Fe³⁺ נוצר כש־Fe²⁺ מקבל אלקטרון נוסף
  משוב
  קבלת אלקטרון, שהוא שלילי, הייתה מורידה את המטען. Fe³⁺ נוצר כשהברזל מוסר אלקטרון שלישי.
משוב לתשובה נכונה
אצל נתרן אלקטרון שני היה צריך לבוא מקליפה פנימית מלאה, וזה עולה פי תשעה. אצל ברזל אלקטרון שלישי, מ־3d, עולה רק כפי שניים, ולכן שני היונים נפוצים.

פתרון מלא
1. נתרן, 2,8,1: אחרי האלקטרון הראשון נשארת קליפה מלאה, ופתיחתה יקרה מאוד.
2. ברזל מוסר את שני אלקטרוני 4s ונעשה Fe²⁺.
3. אלקטרוני 3d קרובים באנרגיה, ולכן מסירת עוד אחד, ל־Fe³⁺, עולה רק כפי שניים.
4. שני המטענים אפשריים, ולכן ברזל מופיע בשניהם.
שלב 3 מתוך 6
לפתוח את השלב
צבע אחד יוצא
תרגול · בחרו
השאלה
Ti³⁺ בולע אור כחול־ירוק ונראה סגול. תמיסה אחרת בולעת בעיקר אור צהוב. באיזה צבע היא תיראה?

התשובה הנכונה
- נכונה סגול־כחול
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יון מתכת
⁦Ti³⁺⁩
ליגנדים של אמוניה
0 מתוך שש
התקרבות לאורביטלים
מבחנות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה סגול־כחול
- שגויה צהוב
  טעות נפוצה: Thinks a solution looks the colour it absorbs.
  משוב מהקטלוג
  העין רואה את האור שעבר בתמיסה, לא את האור שנבלע. תמיסה שבולעת צהוב נראית כחולה־סגולה, ו־Ti³⁺, שבולע כחול־ירוק, נראה סגול: אדום וסגול נשארים.
- שגויה חסרת צבע
  משוב
  תמיסה חסרת צבע לא בולעת שום צבע נראה. כאן נבלע צבע אחד, והשאר מגיעים לעין.
משוב לתשובה נכונה
כשמוציאים צהוב מאור לבן, נשארים בעיקר כחול וסגול. העין רואה את מה שעבר, לא את מה שנבלע.

פתרון מלא
1. אור לבן הוא כל הצבעים יחד.
2. התמיסה בולעת את הפוטונים הצהובים, שהאנרגיה שלהם שווה ל־Δ.
3. הצבעים שעוברים, בעיקר כחול וסגול, הם מה שרואים.
כך גם Ti³⁺: הוא בולע כחול־ירוק, ונשארים אדום וסגול, שנראים יחד סגולים.
שלב 4 מתוך 6
לפתוח את השלב
יונים חסרי צבע
תרגול · בחרו
השאלה
תמיסות של אילו יונים חסרות צבע? בחרו את כולם.

התשובה הנכונה
- נכונה Sc³⁺
- נכונה Zn²⁺
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יון מתכת
⁦Cu²⁺⁩
ליגנדים של אמוניה
0 מתוך שש
התקרבות לאורביטלים
אורביטלים
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי. יותר מאפשרות נכונה אחת: צריך לסמן את כולן.
- נכונה Sc³⁺
- נכונה Zn²⁺
- שגויה Cu²⁺
  משוב
  ל־Cu²⁺ תשעה אלקטרוני d, ומקום פנוי אחד ברמה העליונה: אלקטרון יכול לקפוץ, והתמיסה כחולה.
- שגויה Fe²⁺
  משוב
  הפס של Fe²⁺ נמצא בעיקר באינפרא־אדום, אבל הוא נוגע באדום, ולכן התמיסה ירקרקה חיוורת, לא חסרת צבע.
משוב לתשובה נכונה
ל־Sc³⁺ אין אלקטרוני d בכלל, ול־Zn²⁺ יש עשרה, ושתי הרמות מלאות. בשני המקרים אף אלקטרון לא יכול לקפוץ, ושום אור לא נבלע.

רמז
לצבע צריך אלקטרון ב־d שיכול לקפוץ לרמה העליונה, ומקום פנוי שם.

פתרון מלא
1. סקנדיום מוסר את כל שלושת האלקטרונים שמעבר לארגון: ל־Sc³⁺ אין אלקטרוני d.
2. ל־Zn²⁺ עשרה אלקטרוני d: כל חמשת האורביטלים מלאים.
3. בלי אלקטרון שיכול לקפוץ מעל Δ, אין בליעה ואין צבע.
4. לכל היונים שביניהם יש אלקטרון שיכול לקפוץ, ולכן הם צבעוניים, גם אם חיוורים.
שלב 5 מתוך 6
לפתוח את השלב
אמוניה מזיזה את הפס
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
נחליף את כל ששת המים סביב Cu²⁺ באמוניה, ו־Δ יגדל ברבע. לאן יזוז פס הבליעה?

התשובה הנכונה
- נכונה לאורכי גל קצרים יותר
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יון מתכת
⁦Cu²⁺⁩קבוע
ליגנדים של אמוניה
0 מתוך ששקבוע
התקרבות לאורביטלים
מבחנות
האפשרויות
- נכונה לאורכי גל קצרים יותר
- שגויה לאורכי גל ארוכים יותר
  טעות נפוצה: Thinks a bigger energy gap is matched by light of a longer wavelength.
  משוב מהקטלוג
  אנרגיית הפוטון גדלה ככל שאורך הגל קצר יותר: פוטון כחול נושא יותר אנרגיה מפוטון אדום. לכן פער גדול יותר נבלע באור קצר יותר, והפס זז לכיוון הכחול.
- שגויה הוא יישאר במקומו: היון לא השתנה
  משוב
  היון אותו יון, אבל הליגנדים דוחפים את אורביטלי d חזק יותר, והפער ביניהם גדל.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
ליגנדים של אמוניה
6 מתוך ששקבוע
ואז הסצנה מראה: 634.9 nm · Wavelength of the photon whose energy is Δ; NaN for d0 and d10/nodes/rack/outputs/gapWavelength
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
הפס זז מכ־790 nm, מעבר לאדום, לכ־635 nm, באמצע הכתום־אדום. נבלע יותר אור נראה, והתמיסה הופכת לכחול עמוק, מבחן קלאסי לנחושת.

פתרון מלא
1. אמוניה דוחפת את אורביטלי d חזק יותר מהמים: Δ גדל.
2. פער גדול יותר פירושו פוטון בעל אנרגיה גבוהה יותר.
3. לפוטון אנרגטי יותר אורך גל קצר יותר: הפס זז לכיוון הכחול.
שלב 6 מתוך 6
לפתוח את השלב
פער גדול יותר
תרגול · חשבו
השאלה
קראו בגרף את Δ של Cu²⁺ במים. אמוניה מגדילה את Δ ברבע. מה יהיה Δ כשכל ששת הליגנדים יהיו אמוניה?

התשובה הנכונה
188.4 kJ/mol ± 3%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
יון מתכת
⁦Cu²⁺⁩קבוע
ליגנדים של אמוניה
0 מתוך ששקבוע
התקרבות לאורביטלים
מבחנות
מתקבלת בטווח
± 3%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
The gap Δ for a mole of ions; NaN for d0 and d10/nodes/rack/outputs/splittingMolar
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
משוב לתשובה נכונה
כ־188 kJ/mol: 151 × 1.25. פוטון באנרגיה כזאת הוא בערך 635 nm.

רמז
גדל ברבע: כפלו ב־ $1.25$ ⁠.

פתרון מלא
1. בגרף: Δ ≈ 151 kJ/mol לנחושת במים.
2. ברבע יותר: $151 \times 1.25 \approx 188$ ⁠.
3. Δ ≈ 188 kJ/mol.

בכל היחידה · 19 טעויות נפוצות

קטלוג הטעויות הנפוצות

כל טעות נפוצה שהיחידה מזהה, בכמה מילים. פתחו טעות כדי לראות מה הלומדים קוראים כשהתשובה מתאימה לה, ואיפה היא נשאלת.

תוכן העניינים

מה יש בתוך אטום

שלושה חלקיקים

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

רמז

פתרון מלא

המספר האטומי

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

רמז

פתרון מלא

מספר המסה

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

לכתוב אטום

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

למצוא אטום לפי מסתו

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה

רמז

פתרון מלא

איזוטופים

עוד נייטרון אחד

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

לקרוא לאיזוטופ בשמו

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה

רמז

פתרון מלא

אותה כימיה

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

רמז

פתרון מלא

התערובת שבטבע

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

לקרוא את הממוצע

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

רמז

פתרון מלא

קליפות האלקטרונים

למלא את הקליפות

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

רמז

פתרון מלא