מפתח תשובות · יחידה 11

כימיה אורגנית.

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

קטלוג הטעויות הנפוצות

מפתח תשובות 4

שיעור 1 מתוך 4 · כ־20 דקות

פחמימנים

למה פחמן בונה שרשראות, איך סופרים מימנים באלקאן, איך קוראים לאלקאנים הראשונים, ומה נוצר כשהם בוערים.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
שרשראות של פחמן
תרגול · בחרו
השאלה
כמה קשרים קוולנטיים יוצר כל אטום פחמן בשרשרת?

התשובה הנכונה
- נכונה ארבעה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
6
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה ארבעה
- שגויה שניים
  משוב
  שניים הם מספר הקשרים של חמצן. לפחמן ארבעה אלקטרונים ברמה החיצונית, והוא משתף כל אחד מהם.
- שגויה שישה
  משוב
  לפחמן שישה אלקטרונים בסך הכול, אבל רק ארבעה מהם ברמה החיצונית ומשתתפים בקשרים.
משוב לתשובה נכונה
לפחמן ארבעה אלקטרונים ברמה החיצונית, וכל אחד מהם משתתף בקשר אחד. ארבעת הקשרים פונים לפינות של טטראדר, בזווית של כ־ $109.5^\circ$ ⁠, ולכן שרשרת פחמנים היא זיגזג ולא קו ישר.

פתרון מלא
1. מספר אטומי של פחמן 6: 2 אלקטרונים ברמה הראשונה ו־4 ברמה החיצונית.
2. כדי להשלים אוקטט הוא צריך עוד 4, והוא מקבל אותם בשיתוף.
3. לכן פחמן יוצר 4 קשרים קוולנטיים.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
לספור מימנים
תרגול · חשבו
השאלה
בסצנה הקסאן: שרשרת של 6 פחמנים, כולם בקשרים יחידים. כמה אטומי מימן יש במולקולה?

התשובה הנכונה
14 ± 0.1
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
6קבוע
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)קבוע
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
מתקבלת בטווח
± 0.1
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Hydrogen atoms in the molecule/nodes/chain/outputs/hydrogens
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 12 ± 0.1
  טעות נפוצה: Writes an alkane as CₙH₂ₙ, forgetting the extra hydrogen at each end of the chain.
  משוב מהקטלוג
  באלקאן לכל פחמן באמצע השרשרת שני מימנים, אבל לשני הפחמנים שבקצוות יש מימן נוסף כל אחד, כי יש להם רק שכן פחמני אחד. לכן הנוסחה $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$ ⁠: להקסאן 14 מימנים, לא 12. $\mathrm{C_nH_{2n}}$ ⁠ היא הנוסחה של אלקנים, שיש בהם קשר כפול.
משוב לתשובה נכונה
14: $\mathrm{C_6H_{14}}$ ⁠. ארבעת הפחמנים שבאמצע נושאים שני מימנים כל אחד, ושני הפחמנים שבקצוות שלושה כל אחד: $4 \times 2 + 2 \times 3 = 14$ ⁠.

רמז
לכל פחמן ארבעה קשרים. כמה מהם הולכים לפחמנים שכנים?

פתרון מלא
1. באלקאן הנוסחה היא $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$ ⁠.
2. עם $n = 6$ ⁠: $2 \times 6 + 2 = 14$ ⁠.
3. בדיקה: 4 פחמנים פנימיים × 2 מימנים, ועוד 2 פחמני קצה × 3 מימנים, $8 + 6 = 14$ ⁠.
אם עניתם 12, שכחתם את המימן הנוסף בכל קצה.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
הנוסחה
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
קבוצת קצה קבועה על אלקאן. שנו את אטומי פחמן עד שבמולקולה יהיו 8 אטומי מימן בדיוק, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 8 ± 0.1
  בתחילת השלב: 4
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
1
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)קבוע
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
נקרא מהסצנה בנקודה
Hydrogen atoms in the molecule/nodes/chain/outputs/hydrogens
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
אטומי פחמן
3
משוב לתשובה נכונה
שלושה פחמנים: $\mathrm{C_3H_8}$ ⁠, פרופאן, הגז שבבלוני הגז לבישול.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. פתרו $2n + 2 = 8$ ⁠.

רמז
$2n + 2 = 8$ ⁠.

פתרון מלא
1. באלקאן מספר המימנים $2n + 2$ ⁠.
2. $2n + 2 = 8$ ⁠, ולכן $2n = 6$ ⁠ ו־ $n = 3$ ⁠.
3. קבעו את אטומי פחמן על 3: פרופאן.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
שמות
תרגול · בחרו
השאלה
מה שמו של האלקאן $\mathrm{C_4H_{10}}$ ⁠, הגז שבמצית?

התשובה הנכונה
- נכונה בוטאן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
4
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה בוטאן
- שגויה פרופאן
  משוב
  לפרופאן שלושה פחמנים: $\mathrm{C_3H_8}$ ⁠.
- שגויה פנטאן
  משוב
  „פנט־” הוא חמש, כמו במחומש: $\mathrm{C_5H_{12}}$ ⁠.
- שגויה בוטן
  טעות נפוצה: Writes an alkane as CₙH₂ₙ, forgetting the extra hydrogen at each end of the chain.
  משוב
  בוטן, $\mathrm{C_4H_8}$ ⁠, הוא אלקן: יש בו קשר כפול ושני מימנים פחות.
משוב לתשובה נכונה
השמות מורכבים מתחילית שסופרת פחמנים ומהסיומת ־אן של האלקאנים: מת־ (1), את־ (2), פרופ־ (3), בוט־ (4), ומחמש והלאה המספרים ביוונית: פנט־, הקס־, הפט־, אוקט־.

פתרון מלא
1. 4 פחמנים: התחילית בוט־.
2. $\mathrm{C_4H_{10}}$ ⁠ מתאים ל־ $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$ ⁠, ולכן זה אלקאן: הסיומת ־אן.
3. השם: בוטאן.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
דלקים
תרגול · בחרו
השאלה
מה נוצר כשמתאן, $\mathrm{CH_4}$ ⁠, בוער באוויר בשפע חמצן?

התשובה הנכונה
- נכונה פחמן דו־חמצני ומים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
1
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה פחמן דו־חמצני ומים
- שגויה כלום: הגז נשרף ונעלם
  משוב
  בבעירה האטומים לא נעלמים: הפחמן והמימן של המתאן מתחברים לחמצן, והתוצרים הם גזים חסרי צבע שקשה לראות.
- שגויה פחמן ומימן
  משוב
  מתאן לא מתפרק ליסודות שלו; הוא מגיב עם חמצן. פיח, פחמן, נוצר רק כשחסר חמצן.
משוב לתשובה נכונה
$\mathrm{CH_4} + 2\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$ ⁠. כל פחמן הופך ל־ $\mathrm{CO_2}$ ⁠ וכל שני מימנים למולקולת מים. לכן פחמימנים הם דלק: התגובה משחררת הרבה אנרגיה.

פתרון מלא
1. מתאן בנוי מפחמן וממימן בלבד.
2. בבעירה מלאה כל אטום מתחבר לחמצן: פחמן ל־ $\mathrm{CO_2}$ ⁠ ומימן ל־ $\mathrm{H_2O}$ ⁠.
3. מאזנים: $\mathrm{CH_4} + 2\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$ ⁠.

שיעור 2 מתוך 4 · כ־25 דקות

טור הומולוגי

משפחה של תרכובות שכל אחת ארוכה מקודמתה ב־CH₂ אחד: איך המסה המולרית עולה בצעדים שווים, למה נקודת הרתיחה מטפסת, ואיזה אלקאן הוא הראשון שנוזל בטמפרטורת החדר.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
טור
תרגול · חשבו
השאלה
מה המסה המולרית של אוקטאן, האלקאן עם 8 פחמנים? $\mathrm{C} = 12.01$ ⁠, $\mathrm{H} = 1.008$ ⁠.

התשובה הנכונה
114.2 g/mol ± 0.2 g/mol
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
8קבוע
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)קבוע
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
מתקבלת בטווח
± 0.2 g/mol
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Molar mass of the molecule/nodes/chain/outputs/molarMass
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 112.2 g/mol ± 0.2 g/mol
  טעות נפוצה: Writes an alkane as CₙH₂ₙ, forgetting the extra hydrogen at each end of the chain.
  משוב מהקטלוג
  באלקאן לכל פחמן באמצע השרשרת שני מימנים, אבל לשני הפחמנים שבקצוות יש מימן נוסף כל אחד, כי יש להם רק שכן פחמני אחד. לכן הנוסחה $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$ ⁠: להקסאן 14 מימנים, לא 12. $\mathrm{C_nH_{2n}}$ ⁠ היא הנוסחה של אלקנים, שיש בהם קשר כפול.
משוב לתשובה נכונה
$\mathrm{C_8H_{18}}$ ⁠: $8 \times 12.01 + 18 \times 1.008 = 114.2\ \mathrm{g/mol}$ ⁠. אוקטאן הוא אחד המרכיבים העיקריים של בנזין.

רמז
קודם הנוסחה: $\mathrm{C_8H_{?}}$ ⁠.

פתרון מלא
1. הנוסחה: $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$ ⁠ עם $n = 8$ ⁠, כלומר $\mathrm{C_8H_{18}}$ ⁠.
2. פחמן: $8 \times 12.01 = 96.08$ ⁠.
3. מימן: $18 \times 1.008 = 18.14$ ⁠.
4. סכום: $96.08 + 18.14 = 114.2$ ⁠.
אם יצא 112.2, ספרתם רק 16 מימנים.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
צעד אחד
תרגול · חשבו
השאלה
כל חבר בטור ההומולוגי של האלקאנים ארוך מקודמו בקבוצת $\mathrm{CH_2}$ ⁠ אחת. בכמה גדלה המסה המולרית בכל צעד? $\mathrm{C} = 12.01$ ⁠, $\mathrm{H} = 1.008$ ⁠.

התשובה הנכונה
14.03 g/mol ± 0.05 g/mol
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
7
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
מתקבלת בטווח
± 0.05 g/mol
ערך קבוע בשאלה
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 13.02 g/mol ± 0.05 g/mol
  טעות נפוצה: Writes an alkane as CₙH₂ₙ, forgetting the extra hydrogen at each end of the chain.
  משוב
  $\mathrm{CH}$ ⁠ הוא פחמן עם מימן אחד. כל פחמן נוסף בשרשרת מביא איתו שני מימנים.
משוב לתשובה נכונה
$12.01 + 2 \times 1.008 = 14.03$ ⁠. בסצנה: לאוקטאן 114.23 ולהפטאן 100.20, הפרש של 14.03.

פתרון מלא
1. הצעד הוא $\mathrm{CH_2}$ ⁠: פחמן אחד ושני מימנים.
2. $12.01 + 2 \times 1.008 = 14.03$ ⁠.
3. התשובה: 14.03 g/mol.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
נקודות רתיחה
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
מתאן, $\mathrm{CH_4}$ ⁠, רותח ב־−162 °C. מה קורה לנקודת הרתיחה כשהשרשרת מתארכת, פחמן אחרי פחמן?

התשובה הנכונה
- נכונה היא עולה עם כל פחמן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
1
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחתקבוע
האפשרויות
- נכונה היא עולה עם כל פחמן
- שגויה היא יורדת: מולקולה גדולה קל יותר לפרק
  טעות נפוצה: Thinks boiling breaks the covalent bonds inside the molecules.
  משוב מהקטלוג
  כשנוזל רותח, המולקולות נפרדות זו מזו, אבל כל מולקולה נשארת שלמה. הקשרים הקוולנטיים בתוך המולקולה חזקים פי עשרות מהמשיכה בין המולקולות, ובשביל לשבור אותם צריך מאות מעלות יותר. אדי הקסאן הם מולקולות הקסאן שלמות. נקודת הרתיחה מודדת את המשיכה בין המולקולות.
- שגויה היא כמעט לא משתנה: כולם פחמימנים
  משוב
  הם דומים בתגובות הכימיות שלהם, אבל לא בתכונות הפיזיקליות: אלה משתנות בהדרגה לאורך הטור.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
השוואת נקודות רתיחה
נקודות רתיחהקבוע
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
מ־−162 °C למתאן עד 216 °C לדודקאן, עם 12 פחמנים. כל $\mathrm{CH_2}$ ⁠ מוסיף נקודות מגע עם המולקולות השכנות, והמשיכה ביניהן מתחזקת.

פתרון מלא
1. כדי לרתוח, מולקולות צריכות להתנתק זו מזו.
2. ככל שהשרשרת ארוכה יותר, היא נוגעת בשכנות בעוד מקומות, והמשיכה ביניהן חזקה יותר.
3. לכן צריך יותר אנרגיה, כלומר טמפרטורה גבוהה יותר, כדי להפריד אותן.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
זו לצד זו
תרגול · בחרו
השאלה
כשהשוואת נקודות רתיחה עומדת על זו לצד זו, מולקולה שכנה מופיעה, והמימנים שנוגעים בה נדלקים. למה לאוקטאן נקודת רתיחה גבוהה מזו של בוטאן?

התשובה הנכונה
- נכונה למולקולה ארוכה יותר יש יותר נקודות מגע עם השכנות, ולכן היא נמשכת אליהן חזק יותר
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
8
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)
השוואת נקודות רתיחה
זו לצד זו
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה למולקולה ארוכה יותר יש יותר נקודות מגע עם השכנות, ולכן היא נמשכת אליהן חזק יותר
- שגויה בשרשרת ארוכה יותר יש יותר קשרים קוולנטיים לשבור
  טעות נפוצה: Thinks boiling breaks the covalent bonds inside the molecules.
  משוב מהקטלוג
  כשנוזל רותח, המולקולות נפרדות זו מזו, אבל כל מולקולה נשארת שלמה. הקשרים הקוולנטיים בתוך המולקולה חזקים פי עשרות מהמשיכה בין המולקולות, ובשביל לשבור אותם צריך מאות מעלות יותר. אדי הקסאן הם מולקולות הקסאן שלמות. נקודת הרתיחה מודדת את המשיכה בין המולקולות.
- שגויה המולקולות הארוכות מסתבכות זו בזו כמו חוטים, ונקשרות בקשרים
  משוב
  שרשראות של 8 פחמנים קצרות מכדי להסתבך, ואין ביניהן קשרים קוולנטיים. המשיכה ביניהן חלשה, אבל היא גדלה עם כל נקודת מגע.
משוב לתשובה נכונה
בין מולקולות של אלקאנים פועלים כוחות ואן דר ואלס: משיכה חלשה בין מטענים רגעיים, שפועלת רק בנקודות שבהן המולקולות קרובות. ככל שיש יותר נקודות מגע, הסכום גדול יותר. אוקטאן רותח ב־126 °C, ובוטאן כבר ב־−0.5 °C.

פתרון מלא
1. ברתיחה המולקולות נשארות שלמות; רק המשיכה ביניהן מתגברת.
2. המשיכה בין אלקאנים היא כוחות ואן דר ואלס, שפועלים בכל נקודת מגע.
3. לאוקטאן כמעט פי שניים נקודות מגע מלבוטאן, ולכן צריך יותר אנרגיה כדי להפריד בין המולקולות.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
בטמפרטורת החדר
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
מתאן, אתאן, פרופאן ובוטאן הם גזים בטמפרטורת החדר. קבוצת קצה קבועה על אלקאן. שנו את אטומי פחמן עד שהדגימה ליד המולקולה נוזלית ב־20 °C ונקודת הרתיחה שלה מתחת ל־40 °C, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 1 ± 0.1
  בתחילת השלב: 0
- 298.1 K ± 15 K
  בתחילת השלב: 111.6 K
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
1
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)קבוע
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
נקרא מהסצנה בנקודה
At 20 °C: 0 gas, 1 liquid, 2 solid/nodes/chain/outputs/state
נקרא מהסצנה בנקודה
Boiling point at 1 atm/nodes/chain/outputs/boilingPoint
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
אטומי פחמן
5
משוב לתשובה נכונה
פנטאן, $\mathrm{C_5H_{12}}$ ⁠: רותח ב־36 °C, ולכן נוזל ב־20 °C, אבל מתאדה מהר מאוד מכף היד. מכאן והלאה האלקאנים נוזלים, ומ־17 פחמנים בערך מוצקים, כמו שעוות פרפין.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. הסתכלו על הדגימה: גז, נוזל או מוצק?

רמז
בוטאן רותח ב־−0.5 °C. כמה מעלות מוסיף כל פחמן?

פתרון מלא
1. אלקאן נוזלי ב־20 °C אם נקודת הרתיחה שלו מעל 20 °C.
2. בוטאן רותח ב־−0.5 °C: גז. הפחמן הבא מוסיף כ־35 מעלות.
3. פנטאן רותח ב־36 °C: נוזל, ומתחת ל־40 °C.
4. קבעו את אטומי פחמן על 5.

שיעור 3 מתוך 4 · כ־25 דקות

קבוצות פונקציונליות

מה קורה כשמחליפים מימן אחד ב־OH או ב־COOH: כוהלים וחומצות קרבוקסיליות, קשרי מימן שמקפיצים את נקודת הרתיחה, ולמה אתנול הוא לא בסיס.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
קבוצת ההידרוקסיל
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
אתאן, $\mathrm{C_2H_6}$ ⁠, הוא גז בטמפרטורת החדר. מה יקרה לדגימה כשתחליפו את המימן שבקצה ב־ $\mathrm{OH}$ ⁠, ותקבלו אתנול?

התשובה הנכונה
- נכונה היא תהפוך לנוזל
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
2קבוע
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)קבוע
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
האפשרויות
- נכונה היא תהפוך לנוזל
- שגויה היא תישאר גז: נוספו רק שני אטומים
  טעות נפוצה: Thinks the heavier molecule always boils higher, whatever groups it carries.
  משוב מהקטלוג
  מסה היא לא העיקר: מה שקובע הוא כמה חזק המולקולות נמשכות זו לזו. אתנול, $\mathrm{C_2H_5OH}$ ⁠ (46 g/mol), ופרופאן, $\mathrm{C_3H_8}$ ⁠ (44 g/mol), כמעט באותה מסה. אבל ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ של האתנול יוצר קשרי מימן עם השכנות, ולכן הוא רותח ב־78 °C, ופרופאן ב־−42 °C.
- שגויה היא תהפוך למוצק, כמו נתרן הידרוקסידי
  טעות נפוצה: Thinks the –OH of an alcohol is a hydroxide ion, so alcohols are bases.
  משוב מהקטלוג
  ב־ $\mathrm{NaOH}$ ⁠ ה־ $\mathrm{OH^-}$ ⁠ הוא יון, שמשתחרר במים והופך את התמיסה לבסיסית. בכוהל קבוצת ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ קשורה לפחמן בקשר קוולנטי, ולא משתחררת. לכן אתנול במים ניטרלי: ה־pH של תמיסת אתנול 7 בערך.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
קבוצת קצה
⁦–OH⁩ (כוהל)קבוע
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
אתנול רותח ב־78 °C, יותר מ־160 מעלות מעל אתאן (−89 °C). ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ יוצר קשר מימן: המימן שלו נמשך חזק לחמצן של מולקולה שכנה.

פתרון מלא
1. באתאן פועלים בין המולקולות רק כוחות ואן דר ואלס חלשים.
2. ב־ $\mathrm{O-H}$ ⁠ החמצן מושך את האלקטרונים, והמימן נשאר חיובי מעט.
3. המימן הזה נמשך חזק לחמצן של שכנה: קשר מימן, חזק בהרבה מכוחות ואן דר ואלס.
4. לכן נקודת הרתיחה קופצת, ואתנול נוזל בטמפרטורת החדר.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
אותה מסה
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
לאתנול מסה מולרית של 46 g/mol והוא רותח ב־78 °C. קבוצת קצה קבועה על אלקאן. מצאו באטומי פחמן את האלקאן שהמסה המולרית שלו קרובה ביותר לזו של אתנול, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 46 g/mol ± 2.5 g/mol
  בתחילת השלב: 16.04 g/mol
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
1
קבוצת קצה
⁦–H⁩ (אלקאן)קבוע
השוואת נקודות רתיחה
מולקולה אחת
נקרא מהסצנה בנקודה
Molar mass of the molecule/nodes/chain/outputs/molarMass
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
אטומי פחמן
3
משוב לתשובה נכונה
פרופאן, 44 g/mol: כמעט אותה מסה כמו אתנול. אבל פרופאן רותח ב־−42 °C, 120 מעלות מתחת לאתנול. ההבדל כולו מקשרי המימן של ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. $14n + 2 \approx 46$ ⁠.

רמז
כל פחמן באלקאן מוסיף כ־14 g/mol, ומתאן שוקל 16.

פתרון מלא
1. מסה מולרית של אלקאן: $12.01n + 1.008\,(2n + 2) \approx 14n + 2$ ⁠.
2. $14n + 2 = 46$ ⁠ נותן $n \approx 3.1$ ⁠.
3. $n = 3$ ⁠: פרופאן, 44.1 g/mol.
4. קבעו את אטומי פחמן על 3.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
אתנול
תרגול · חשבו
השאלה
מה המסה המולרית של אתנול, $\mathrm{C_2H_5OH}$ ⁠? $\mathrm{C} = 12.01$ ⁠, $\mathrm{H} = 1.008$ ⁠, $\mathrm{O} = 16.00$ ⁠.

התשובה הנכונה
46.07 g/mol ± 0.2 g/mol
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
2קבוע
קבוצת קצה
⁦–OH⁩ (כוהל)קבוע
השוואת נקודות רתיחה
זו לצד זו
מתקבלת בטווח
± 0.2 g/mol
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Molar mass of the molecule/nodes/chain/outputs/molarMass
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 45.06 g/mol ± 0.2 g/mol
  טעות נפוצה: Writes an alkane as CₙH₂ₙ, forgetting the extra hydrogen at each end of the chain.
  משוב
  ספרו את כל המימנים: חמישה על הפחמנים ועוד אחד על החמצן, שישה בסך הכול.
משוב לתשובה נכונה
$2 \times 12.01 + 6 \times 1.008 + 16.00 = 46.07\ \mathrm{g/mol}$ ⁠.

רמז
ספרו אטומים: 2 פחמנים, 6 מימנים, חמצן אחד.

פתרון מלא
1. ב־ $\mathrm{C_2H_5OH}$ ⁠: 2 פחמנים, $5 + 1 = 6$ ⁠ מימנים, וחמצן אחד.
2. $2 \times 12.01 = 24.02$ ⁠; $6 \times 1.008 = 6.05$ ⁠; $1 \times 16.00 = 16.00$ ⁠.
3. סכום: $24.02 + 6.05 + 16.00 = 46.07$ ⁠.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
לא בסיס
תרגול · בחרו
השאלה
גם לנתרן הידרוקסידי, $\mathrm{NaOH}$ ⁠, וגם לאתנול, $\mathrm{C_2H_5OH}$ ⁠, יש $\mathrm{OH}$ ⁠ בנוסחה. האם תמיסה של אתנול במים בסיסית?

התשובה הנכונה
- נכונה לא: היא ניטרלית, כי ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ קשור לפחמן בקשר קוולנטי
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
2
קבוצת קצה
⁦–OH⁩ (כוהל)
השוואת נקודות רתיחה
זו לצד זו
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה לא: היא ניטרלית, כי ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ קשור לפחמן בקשר קוולנטי
- שגויה כן: כל חומר עם $\mathrm{OH}$ ⁠ משחרר יוני הידרוקסיד
  טעות נפוצה: Thinks the –OH of an alcohol is a hydroxide ion, so alcohols are bases.
  משוב מהקטלוג
  ב־ $\mathrm{NaOH}$ ⁠ ה־ $\mathrm{OH^-}$ ⁠ הוא יון, שמשתחרר במים והופך את התמיסה לבסיסית. בכוהל קבוצת ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ קשורה לפחמן בקשר קוולנטי, ולא משתחררת. לכן אתנול במים ניטרלי: ה־pH של תמיסת אתנול 7 בערך.
- שגויה לא: היא חומצית, כי ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ משחרר $\mathrm{H^+}$ ⁠
  משוב
  המימן של ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ באתנול מוחזק חזק מכדי להשתחרר במים. חומצה אורגנית צריכה קבוצת $\mathrm{COOH}$ ⁠, שבה החמצן הנוסף עוזר למימן להשתחרר.
משוב לתשובה נכונה
ב־ $\mathrm{NaOH}$ ⁠ יש קשר יוני בין $\mathrm{Na^+}$ ⁠ ל־ $\mathrm{OH^-}$ ⁠, והם נפרדים במים. באתנול ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ קשור לפחמן בקשר קוולנטי ונשאר במקום. הוא קבוצה פונקציונלית, הידרוקסיל, לא יון.

פתרון מלא
1. בסיס במים משחרר יוני $\mathrm{OH^-}$ ⁠.
2. $\mathrm{NaOH}$ ⁠ הוא תרכובת יונית, ולכן היונים נפרדים במים.
3. באתנול כל הקשרים קוולנטיים, וה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ לא משתחרר.
4. לכן תמיסת אתנול ניטרלית.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
חומצות
תרגול · בחרו
השאלה
חומצה אתנואית, $\mathrm{CH_3COOH}$ ⁠, רותחת ב־118 °C, ואתנול ב־78 °C. למה החומצה רותחת גבוה יותר?

התשובה הנכונה
- נכונה בקבוצת $\mathrm{COOH}$ ⁠ שני חמצנים, ושתי מולקולות נצמדות זו לזו בשני קשרי מימן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אטומי פחמן
2
קבוצת קצה
⁦–COOH⁩ (חומצה קרבוקסילית)
השוואת נקודות רתיחה
זו לצד זו
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה בקבוצת $\mathrm{COOH}$ ⁠ שני חמצנים, ושתי מולקולות נצמדות זו לזו בשני קשרי מימן
- שגויה רק בגלל שהיא כבדה יותר
  טעות נפוצה: Thinks the heavier molecule always boils higher, whatever groups it carries.
  משוב מהקטלוג
  מסה היא לא העיקר: מה שקובע הוא כמה חזק המולקולות נמשכות זו לזו. אתנול, $\mathrm{C_2H_5OH}$ ⁠ (46 g/mol), ופרופאן, $\mathrm{C_3H_8}$ ⁠ (44 g/mol), כמעט באותה מסה. אבל ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ של האתנול יוצר קשרי מימן עם השכנות, ולכן הוא רותח ב־78 °C, ופרופאן ב־−42 °C.
- שגויה החומצה מתפרקת ליונים בנוזל, ויונים קשה להרתיח
  משוב
  חומצה אתנואית טהורה כמעט לא מתפרקת ליונים; היא חומצה חלשה גם במים. מה שמחזיק אותה הם קשרי מימן.
משוב לתשובה נכונה
בחומצה קרבוקסילית ה־ $\mathrm{OH}$ ⁠ של מולקולה אחת נקשר ל־ $\mathrm{C=O}$ ⁠ של השנייה, ולהפך: שני קשרי מימן מחזיקים זוג מולקולות כמו יחידה אחת. בגלל זה נקודת הרתיחה גבוהה עוד יותר.

פתרון מלא
1. גם לאתנול וגם לחומצה יש $\mathrm{OH}$ ⁠, ולכן שניהם יוצרים קשרי מימן.
2. לחומצה יש גם $\mathrm{C=O}$ ⁠, חמצן שמקבל קשר מימן נוסף.
3. כך כל שתי מולקולות חומצה נקשרות זו לזו בשני קשרי מימן.
4. משיכה חזקה יותר בין המולקולות: נקודת רתיחה גבוהה יותר.

שיעור 4 מתוך 4 · כ־25 דקות

פולימרים

אלפי מונומרים בשרשרת אחת: פילמור הוספה, ולמה שקית נמתחת ונשארת ארוכה, גומייה קופצת בחזרה, וידית של סיר לא נמסה.

לפתוח את השיעור

5 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 5
לפתוח את השלב
מונומרים
תרגול · בחרו
השאלה
אתן, $\mathrm{CH_2{=}CH_2}$ ⁠, מתפלמר לפוליאתילן. מה קורה לקשר הכפול?

התשובה הנכונה
- נכונה אחד משני הקשרים נפתח, וכל פחמן נקשר לפחמן של המונומר הבא
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אורך השרשרת
60 חרוזים
קשרים צולבים
0 %
מלחציים
החזקה
מתיחה
רפוי
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה אחד משני הקשרים נפתח, וכל פחמן נקשר לפחמן של המונומר הבא
- שגויה הוא נשאר, והמונומרים מתחברים דרך המימנים
  טעות נפוצה: Thinks the monomer’s C=C double bond survives in an addition polymer.
  משוב מהקטלוג
  בפילמור הוספה הקשר הכפול נפתח: אחד משני הקשרים בין הפחמנים נשבר, וכל פחמן משתמש באלקטרון שהתפנה כדי להיקשר למונומר הבא. לכן בפוליאתילן כל הקשרים בשרשרת יחידים, והוא בעצם אלקאן ארוך מאוד.
- שגויה המונומרים לא נקשרים: הם רק נדחסים זה לזה
  משוב
  פולימר הוא מולקולה אחת ארוכה, מחוברת בקשרים קוולנטיים לכל אורכה. לכן הוא חזק כל כך.
משוב לתשובה נכונה
זה פילמור הוספה: אלפי מונומרים מתחברים לשרשרת אחת, בלי לאבד אף אטום. $n\,\mathrm{CH_2{=}CH_2} \rightarrow (\mathrm{-CH_2-CH_2-})_n$ ⁠. מה שיוצא הוא, למעשה, אלקאן ארוך מאוד.

פתרון מלא
1. בקשר כפול יש שני זוגות אלקטרונים משותפים.
2. בפילמור אחד מהזוגות נפתח, ולכל פחמן נשאר אלקטרון פנוי.
3. כל פחמן משתמש בו לקשר יחיד עם פחמן של מונומר שכן.
4. בפולימר כל הקשרים בשרשרת יחידים.
שלב 2 מתוך 5
לפתוח את השלב
שרשראות ארוכות
תרגול · חשבו
השאלה
שרשרת אחת של פוליאתילן שוקלת 280 000 g/mol. המסה המולרית של אתן 28 g/mol. מכמה מונומרים בנויה השרשרת?

התשובה הנכונה
10000 ± 1%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אורך השרשרת
120 חרוזים
קשרים צולבים
0 %
מלחציים
החזקה
מתיחה
רפוי
מתקבלת בטווח
± 1%
ערך קבוע בשאלה
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 5000 ± 1%
  טעות נפוצה: Thinks the monomer’s C=C double bond survives in an addition polymer.
  משוב
  כל מונומר תורם לשרשרת את כל 28 g/mol שלו: פילמור הוספה לא מאבד אף אטום. אין צורך לחלק בשתיים.
משוב לתשובה נכונה
$\dfrac{280\,000}{28} = 10\,000$ ⁠ מונומרים, ו־20 000 פחמנים בשרשרת אחת. בסצנה כל חרוז מייצג קטע של עשרות מונומרים.

פתרון מלא
1. בפילמור הוספה מסת השרשרת היא סכום מסות המונומרים.
2. מספר המונומרים: $\dfrac{280\,000}{28}$ ⁠.
3. $= 10\,000$ ⁠.
שלב 3 מתוך 5
לפתוח את השלב
תרמופלסט
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
בגוש שרשראות ארוכות בלי קשרים צולבים: תרמופלסט, כמו שקית ניילון. מותחים אותו לאורך כפול ומשחררים. מה יקרה?

התשובה הנכונה
- נכונה הוא יישאר ארוך
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אורך השרשרת
100 חרוזיםקבוע
קשרים צולבים
0 %קבוע
מלחציים
החזקהקבוע
מתיחה
רפויקבוע
האפשרויות
- נכונה הוא יישאר ארוך
- שגויה הוא יקפוץ בחזרה לאורכו, כמו גומייה
  טעות נפוצה: Thinks a plastic or rubber stretches because the covalent bonds along its chains stretch.
  משוב מהקטלוג
  הקשרים הקוולנטיים בשרשרת כמעט לא מתארכים. כשמותחים גומי, השרשראות המקופלות מתיישרות בין הקשרים הצולבים; כשמותחים תרמופלסט, השרשראות מחליקות זו על פני זו. לכן גומי נמתח פי כמה באורכו בכוח קטן.
- שגויה הוא ייקרע עוד לפני האורך הכפול
  משוב
  שרשראות קצרות היו נקרעות כך, כמו שעווה. שרשראות ארוכות מסתבכות זו בזו ונמשכות בלי להיקרע.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
מלחציים
שחרורקבוע
מתיחה
נמתח לאורך כפולקבוע
ואז הסצנה מראה: 0.9805 · Stretch kept for good, as a share of the relaxed length (0.5 is half as long again)/nodes/tangle/outputs/kept
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
השרשראות החליקו זו על פני זו ונשארו במקומן החדש: הגוש נשאר ארוך כמעט פי שניים. המספר אחרי הניסוי הוא כמה מהמתיחה נשארה, כחלק מהאורך המקורי. כך שקית ניילון נמתחת ולא חוזרת.

פתרון מלא
1. בין שרשראות של תרמופלסט אין קשרים קוולנטיים, רק משיכה חלשה וסיבוך.
2. במתיחה השרשראות מחליקות זו על פני זו.
3. כשמשחררים, אין שום דבר שימשוך אותן בחזרה, והגוש נשאר מתוח.
שלב 4 מתוך 5
לפתוח את השלב
גומי
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
הגוש נמתח לאורך כפול ושוחרר, ונשאר ארוך. שנו את קשרים צולבים עד שהגוש יחזור לגמרי לאורכו המקורי בלי להיקרע, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 0 ± 0.005
  בתחילת השלב: 0.9805
- 0 ± 0.1
  בתחילת השלב: 0
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אורך השרשרת
60 חרוזיםקבוע
קשרים צולבים
0 %
מלחציים
שחרורקבוע
מתיחה
נמתח לאורך כפולקבוע
נקרא מהסצנה בנקודה
Stretch kept for good, as a share of the relaxed length (0.5 is half as long again)/nodes/tangle/outputs/kept
נקרא מהסצנה בנקודה
1 once the block has broken, else 0/nodes/tangle/outputs/broken
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
קשרים צולבים
0.5 %
משוב לתשובה נכונה
כמה קשרים צולבים לכל מאה חרוזים הופכים את התרמופלסט לגומי: השרשראות לא יכולות להחליק, רק להתיישר בין נקודות הקשירה, וכשמשחררים אותן הן חוזרות להתקפל. כך נעשה גיפור של גומי, עם גופרית.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. בלי קשרים צולבים השרשראות מחליקות; עם יותר מדי, הגוש נסדק.

רמז
כמה קשרים צולבים מחזיקים את השרשראות יחד; יותר מדי הופכים את הגוש לקשיח ושביר.

פתרון מלא
1. בלי קשרים צולבים השרשראות מחליקות ולא חוזרות.
2. עם מעט קשרים צולבים, 0.5% עד 5%, הן נקשרות לרשת רפויה שחוזרת לצורתה.
3. מ־5.5% והלאה הרשת צפופה מדי ונקרעת לפני שמגיעה לאורך כפול; ב־10% היא נסדקת אחרי אחוזים ספורים.
4. קבעו את קשרים צולבים על 2%, למשל.
שלב 5 מתוך 5
לפתוח את השלב
תרמוסט
תרגול · בחרו
השאלה
ידית של סיר עשויה תרמוסט: גוש עם הרבה קשרים צולבים. מה יקרה לה אם תתחמם מאוד?

התשובה הנכונה
- נכונה היא לא תתרכך; בחום קיצוני היא תתפחם
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
אורך השרשרת
60 חרוזים
קשרים צולבים
10 %
מלחציים
החזקה
מתיחה
0.3 (רפוי → נמתח לאורך כפול)
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה היא לא תתרכך; בחום קיצוני היא תתפחם
- שגויה היא תתרכך ותימס, כמו כל פלסטיק
  טעות נפוצה: Thinks every plastic softens and melts when heated.
  משוב מהקטלוג
  רק תרמופלסטים, שהשרשראות שלהם נפרדות, נמסים: בחום השרשראות מחליקות זו על פני זו. בתרמוסט השרשראות קשורות זו לזו בקשרים צולבים קוולנטיים לרשת אחת, ושום כמות חום לא תגרום להן להחליק. בחום חזק תרמוסט מתפחם ונשרף, אבל לא נמס.
- שגויה היא תהפוך לגמישה כמו גומי
  משוב
  גומי גמיש כי יש בו מעט קשרים צולבים. בתרמוסט יש כל כך הרבה שהשרשראות לא יכולות אפילו להתיישר, ולחום אין על זה השפעה.
משוב לתשובה נכונה
בתרמוסט כל השרשראות קשורות לרשת אחת בקשרים קוולנטיים. כדי שהוא יימס, השרשראות היו צריכות להחליק זו על פני זו, וזה דורש לשבור את הקשרים, בחום שבו החומר כבר מתפרק. לכן מתרמוסטים עושים ידיות, שקעי חשמל ודבקים חזקים, ואי אפשר למחזר אותם בהתכה.

פתרון מלא
1. פלסטיק נמס כשהשרשראות שלו מחליקות זו על פני זו.
2. בתרמוסט השרשראות קשורות בקשרים צולבים קוולנטיים, ולא יכולות להחליק.
3. לכן הוא לא מתרכך בחום; בחום גבוה מספיק נשברים בו קשרים, והוא מתפחם.

בכל היחידה · 7 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

פחמימנים

שרשראות של פחמן

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

לספור מימנים

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

הנוסחה

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה

רמז

פתרון מלא

שמות

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

דלקים

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

טור הומולוגי

טור

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

צעד אחד

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

פתרון מלא

נקודות רתיחה

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

זו לצד זו

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

בטמפרטורת החדר

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה

רמז

פתרון מלא

קבוצות פונקציונליות

קבוצת ההידרוקסיל

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

אותה מסה

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה