אנליטיקאית מו"פ – טבע תעשיות פרמצבטיות

אנליטיקאית מו"פ – טבע תעשיות פרמצבטיות
בס"ד מבוא לייצור יין: מושגי יסוד בכימיה מרצה: דינה דנה אנליטיקאית מו"פ – טבע תעשיות פרמצבטיות

CERTIFICATE OF ANALYSIS
בס"ד מטרת ההרצאה: הקנית ידע בסיסי בכימיה כבסיס להבנת כימיית היין CERTIFICATE OF ANALYSIS CABERNET SAUVIGNON Reserve 2003 – Dry Red Wine 1 Actual Alcohol Content by Vol (20C) % 2 Specific Gravity D 20/ 3 Total Sugars (As Reducing sugars) g/l 4 Sucrose None 5 Total Dry Extract g/l 6 Total Acidity as Tartaric Acid (72.6 meq/l) 5.45 g/l 7 Volatile Acidity as Acetic Acid (6.3 meq/l) g/l 8 Total SO mg/l 9 Sorbic Acid None 10 Citric Acid None 11 pH

CERTIFICATE OF ANALYSIS
בס"ד CERTIFICATE OF ANALYSIS CABERNET SAUVIGNON Reserve 2003 – Dry Red Wine 1 Actual Alcohol Content by Vol (20C) % 2 Specific Gravity D 20/ 3 Total Sugars (As Reducing sugars) g/l 4 Sucrose None 5 Total Dry Extract g/l 6 Total Acidity as Tartaric Acid (72.6 meq/l) 5.45 g/l 7 Volatile Acidity as Acetic Acid (6.3 meq/l) g/l 8 Total SO mg/l 9 Sorbic Acid None 10 Citric Acid None 11 pH

הנושאים: הרכב החומר הכרת האטום ודרך פעולתו הטבלה המחזורית קשרים כימיים
בס"ד הנושאים: הרכב החומר הכרת האטום ודרך פעולתו הטבלה המחזורית קשרים כימיים מצבי צבירה תמיסות חומציות ו- pH מבוא לכימיה אורגנית

בס"ד כיצד בנויים חומרים?

חומרים אינם נעלמים ואינם נוצרים יש מאין!
בס"ד כיצד בנויים חומרים? חוק שימור החומר: חומרים אינם נעלמים ואינם נוצרים יש מאין!

חומרים אינם נעלמים ואינם נוצרים יש מאין!
בס"ד כיצד בנויים חומרים? חוק שימור החומר: חומרים אינם נעלמים ואינם נוצרים יש מאין! אז ממה הם מורכבים?

בס"ד כיום, המודל המקובל במדע הוא: המודל החלקיקי כל אינסוף החומרים בעולמנו מורכבים ממספר קטן יחסית של יסודות (~100)

בס"ד כיום, המודל המקובל במדע הוא: המודל החלקיקי כל אינסוף החומרים בעולמנו מורכבים ממספר קטן יחסית של יסודות (~100) אבני הבניין הבסיסיות של היסודות הם האטומים אטום = החלקיק הקטן ביותר של היסוד שמעורב בתהליכים כימיים

נתחיל מאבני היסוד... אטום

נתחיל מאבני היסוד... אטום יסוד Cu

נתחיל מאבני היסוד... אטום מולקולה יסוד Cu

נתחיל מאבני היסוד... אטום מולקולה יסוד יסוד Cu

נתחיל מאבני היסוד... אטום מולקולה תרכובת יסוד יסוד Cu HCl O2 H2O

נתחיל מאבני היסוד... תערובת אטום מולקולה תרכובת יסוד יסוד Cu HCl O2
סוכר ב- H2O (תמיסה) HCl O2

בס"ד איך ניתן לפרק את התרכובת ליסודות המרכיבים אותה או ליצור תרכובת מיסודות?

תהליך כימי או תגובה כימית:
בס"ד איך ניתן לפרק את התרכובת ליסודות המרכיבים אותה או ליצור תרכובת מיסודות? תהליך כימי או תגובה כימית: תהליך שבו מתפרקים חומרים מצד אחד ונוצרים חומרים חדשים מצד שני. ניסוח תגובה כימית: (מתקיים חוק שימור החומר)

לעיתים לא מדובר בפירוק או הרכבה אלא בשינויים אחרים כמו:
בס"ד לעיתים לא מדובר בפירוק או הרכבה אלא בשינויים אחרים כמו: +

בס"ד + תהליך פיסיקלי: תהליך שבו משתנה מבנה מרחבי של חומר אבל לא נשברים קשרים כימיים.

לדוגמא: שינוי מצב צבירה של חומר (נחזור לזה בהמשך)
בס"ד + תהליך פיסיקלי: תהליך שבו משתנה מבנה מרחבי של חומר אבל לא נשברים קשרים כימיים. לדוגמא: שינוי מצב צבירה של חומר (נחזור לזה בהמשך) המראה אידוי התכה עיבוי התמצקות גז נוזל מוצק

דוגמא: הפרדה של תמיסות הומוגניות
בס"ד דוגמא: הפרדה של תמיסות הומוגניות זיקוק )יין(

איך סופרים או שוקלים אטומים?
בס"ד איך סופרים או שוקלים אטומים?

מושג המול תריסר 12 קילו 1000 מיליון 106 מול 6.02×1023
בס"ד מושג המול תריסר 12 קילו 1000 מיליון 106 מול 6.02×1023 למספר 6.02×1023 קוראים מול המספר הנ"ל מכונה, לשם כבוד, על שם אבוגדרו

למה מול ? אטום מימן אחד מסתו (1 פרוטון) 1∙H = 1.673×10-24 g
בס"ד למה מול ? אטום מימן אחד מסתו (1 פרוטון) 1∙H = × g תריסר אטומים של מימן 12∙H = 12∙1.673× g = 2.0×10-23 g שישים אטומים 60∙H = 60∙1.673× g = 1.0×10-22 g מיליון אטומים 106∙H = × g

הגדרה (של מול) מספר האטומים שיש ב-12 גרם של פחמן
בס"ד ניקח מספר גדול יותר ×1023 אטומי מימן H (6.02×1023)∙1.673×10-24 g 1.007 g הגדרה (של מול) מספר האטומים שיש ב-12 גרם של פחמן 6.02×1023 12 גרם

פחם המספר הנ"ל (המול) מאפשר ע"י שקילה פשוטה לספור כמה אטומים יש לנו.
בס"ד המספר הנ"ל (המול) מאפשר ע"י שקילה פשוטה לספור כמה אטומים יש לנו. דוגמא: פחם 60 גרם

בס"ד המספר הנ"ל (המול) מאפשר ע"י שקילה פשוטה לספור כמה אטומים יש לנו. דוגמא: פחם 60 גרם 1 מול של פחם שוקל 12 גרם

מסות של מספר אטומים מסה A ניוטרונים n פרוטונים p 1 12 6 16 8 23 11 35
= H מימן 12 6 C פחמן 16 8 O חמצן 23 11 Na נתרן 35 18 17 Cl כלור 20 10 Ne ניאון

איך נחשב משקל של מולקולה?

נחבר את המסות של האטומים המרכיבים אותה

נחבר את המסות של האטומים המרכיבים אותה דוגמא: C6H12O6 גלוקוז 6 x x x 16 = 180 g/mol = מסה מולרית מסה של 2 מול: 2 mol x 180 g/mol = 360 גרם

Cu אוO2 חול ב- H2O H2O מלח ב- H2O (תמיסה) חומר חומר טהור תערובת יסוד
בס"ד חומר תהליך פיסיקלי חומר טהור תערובת יסוד תרכובת הומוגנית הטרוגנית תהליך כימי גרגירים מקרוסקופיים אטומים מולקולות דוגמאות: Cu אוO2 H2O חול ב- H2O מלח ב- H2O (תמיסה) חמצן ומימן

שיטות סימון של מולקולות
בס"ד שיטות סימון של מולקולות מים אמוניה אתנול נוסחת מולקולרית נוסחת מבנה מודלים מולקולריים

וידוא הבנה…

וידוי הבנה… תערובת אתנול C2H5OH מים H2O חמצן O2 K+ אשלגן חומצות
פחמן דו חמצניCO2 תרכובות פנוליות סוכר C6H6O6 מלחים מתנול CH2OH גופרית דו חמצניתSO2

וידוי הבנה… אתנול C2H5OH מים H2O יסוד חמצן O2 K+ אשלגן חומצות
פחמן דו חמצניCO2 תרכובות פנוליות סוכר C6H6O6 מלחים מתנול CH2OH גופרית דו חמצניתSO2

וידוי הבנה… תרכובת אתנול C2H5OH מים H2O חמצן O2 K+ אשלגן חומצות
פחמן דו חמצניCO2 תרכובות פנוליות סוכר C6H6O6 גופרית דו חמצניתSO2 מתנול CH2OH

מבנה והרכב האטום

מבוא למבנה מפורט של האטום
בס"ד מבוא למבנה מפורט של האטום גרעין פרוטונים (+) ונויטרונים (חסרי מטען) אלקטרונים  רוב המסה מרוכזת בגרעין  מטען כל אטום הוא אפס

סוג האטום נקבע אך ורק ע"י מספר הפרוטונים בגרעין
בס"ד סוג האטום נקבע אך ורק ע"י מספר הפרוטונים בגרעין יעקב רוטשילד ת.ז 2002 2003 2004

בס"ד האטום הפשוט ביותר... אטום מימן H אלקטרון אחד פרוטון אחד +

2 פרוטונים + 2 אלקטרונים + 2 נויטרונים
בס"ד 2 פרוטונים + 2 אלקטרונים + 2 נויטרונים (He) הליום מימן← ~75% הליום ← ~25% כל שאר 92 היסודות מהווים 1% עכשיו ביקום

בס"ד איזוטופים ליסוד יכולים להיות סוגי אטומים שונים הנבדלים זה מזה במספר הנויטרונים. לדוגמא: למימן יש שלושה איזוטופים ידועים: מס' אטומי מס' מסה איזוטופים עוזרים בקביעת אותנטיות של יין! *שכיחות האיזוטופים בטבע קובעת את מסת היסוד.

יונים כאשר מספר האלקטרונים באטום שונה ממספר הפרוטונים שבו – נוצר יון.
בס"ד יונים כאשר מספר האלקטרונים באטום שונה ממספר הפרוטונים שבו – נוצר יון. עודף של מטען שלילי (יותר אלקטרונים) – יון שלילי – אניון. עודף של מטען חיובי (פחות אלקטרונים) – יון חיובי – קטיון. אנרגיית יינון- האנרגיה הדרושה להוצאת אלק' מאטום

בס"ד הטבלה המחזורית מציגה את היסודות בסדר מסוים המבוסס על התכונות הכימיות שלהם – הוצעה ב-1869 על-ידי דימיטרי מנדלייב לפי 70 יסודות ידועים. נשמרו מקומות ריקים ליסודות שעדיין לא התגלו.

בס"ד

מבנה כללי של המערכה המחזורית
* היסודות מסודרים לפי מספר הפרוטונים בסדר עולה.

בס"ד

סימון היסוד בטבלה המחזורית
= מס' הפרוטונים מס' אטומי סימון היסוד שם היסוד = פרוטונים + נויטרונים (*ממוצע איזוטופים) מס' מסה מס' מסה (המשקל האטומי) הוא המסה של אטום ביחידות מסה אטומיות מספר אטומי מתאר את מספר הפרוטונים שבגרעין של יסוד כימי. סמל כימי הוא קיצור שמו של יסוד, המייצג אותו בטבלה המחזורית

מבנה כללי של המערכה המחזורית
בס"ד מבנה כללי של המערכה המחזורית טור = מס' האלקטרונים הנעים ב"קליפה החיצונית" אל מתכות 1 8 H 2 3 4 5 6 7 שורה = מס' "הקליפות" מתכות גזים אצילים הלוגנים מתכות אלקליות מתכות עפרוריות מתכות מעבר משפחות כימיות *ניתן לחזות תכונות של חומרים בהתאם למיקומם בטבלה (מצב צבירה, נטייה לחומציות או בסיסיות, אופי הקשרים הכימיים ועוד...)

מתכות ואל מתכות לאל מתכות נטייה לקבל אלקטרונים
למתכות נטייה למסור אלקטרונים

תגובת חמצון-חיזור: תגובה בה יש מעבר אלקטרונים
לאל מתכות נטייה לקבל אלקטרונים למתכות נטייה למסור אלקטרונים תהליך העברת האלקטרונים נקרא: חמצון – חיזור oxidation - reduction תגובת חמצון-חיזור: תגובה בה יש מעבר אלקטרונים מחמצן: החומר שמקבל אלקטרונים. מחזר: חומר שמוסר אלקטרונים.

כמה פרוטונים, אלקטרונים ונויטרונים?
שאלות חזרה... כמה אלק' בקליפה החיצונית? מתכת או אל מתכת? 1 8 2 3 4 5 6 7 1 1 2 3 4 5

תכונות מחזוריות- רדיוס אטומי
הרדיוס האטומי - המרחק מהגרעין עד לרמת האנרגיה החיצונית. הרדיוס קטן ככל שמתקדמים בשורה ממתכות לאל-מתכות (משמאל לימין) בעקבות משיכה חזקה יותר של האלקטרונים ברמה החיצונית ע"י הגרעין, שבו גדל המטען החיובי עם הגדלת המספר האטומי . בטור גדל הרדיוס האטומי ככל שיורדים בטבלה בגלל תוספת של רמת אנרגיה חדשה. כל רמה מרחיקה את אלקטרוני הערכיות מהגרעין.

תכונות מחזוריות- אנרגיית יינון
אנרגיית יינון - האנרגיה הדרושה להוצאת אלקטרון מהאטום. האנרגיה הדרושה תלויה בעצמת המשיכה של הגרעין לאלקטרון החיצוני ביותר. ככל שהאלקטרון קרוב יותר לגרעין כך אנרגיית היינון גדולה יותר. *לאורך שורה, אנרגיית היינון עולה; קשה יותר להוציא את האלקטרון כי הוא נמשך חזק יותר לגרעין. * לאורך טור אנרגיית היינון יורדת. מאותו היגיון שפורט ברדיוס האטומי, כלומר מרחק גדול יותר בין האלקטרון לרמה החיצונית (קל יותר להוציא אותו).

תכונות מחזוריות- אלקטרושליליות
בהסתמך על שני גדלים (אלקטרון אפיניות ואנרגית יוניזציה) הגדיר פאולינג אלקטרושליליות = סולם אשר ערכו המרבי 4 כשהאלקטרושליליות של אטום נמוכה  קטיון גבוהה  אניון האלקטרושליליות מבטאת את הנטייה היחסית של אטום למשוך אליו את אלקטרוני הקשר הכימי  ככל שלאטום משיכה חזקה יותר כך ערך האלקטרושליליות גדול יותר. לאטום הפלואור הערך הגבוה ביותר של אלקטרושליליות והדבר משתלב עם תכונותיו הנוספות כגון רדיוס אטומי קטן ואנרגיית יינון גבוהה. * לאורך שורה, האלקטרושליליות עולה  יש "רצון" חזק להפוך למצב אלקטרוני של גז אציל. * לאורך טור האלקטרושליליות יורדת  המרחק מהגרעין עולה.

כיצד נוכל להגיד שבין שני חלקיקים קיים קשר?
בס"ד הקשר הכימי מה פירוש קשר? כיצד נוכל להגיד שבין שני חלקיקים קיים קשר? למה צריך קשר כימי?

מדוע היסוד ליתיום הוא מתכת ואילו הכלור הכבד ממנו פי 10 הוא גז?
בס"ד מתכת ליתיום 7 גרם/מול Li גז כלור 70 גרם/מול Cl2(g) מדוע היסוד ליתיום הוא מתכת ואילו הכלור הכבד ממנו פי 10 הוא גז?

קשרים! - + או יותר מדויק קשרים כימיים.
בס"ד קשרים! או יותר מדויק קשרים כימיים. יש קשרים חזקים ויש חלשים מסוגים שונים ומשונים. הכוח היחיד שמאפשר קשר הוא כוח המשיכה בין פלוס למינוס. המשיכה היא חשמלית ונקראת אלקטרוסטאטית - +

בס"ד שיטת לואיס: בהסתמך על העובדה שמבנה של גזים "אצילים" (8 אלקטרונים) הוא יציב מבחינה כימית, הציע לואיס את כלל האוקטט השאיפה ל – 8 ליצירת ליצירת קשר כימי. לואיס הציע להתייחס לאלקטרונים שברמה הבלתי מלאה בלבד ("הקליפה החיצונית)

קשרים כימיים מתחלקים ל-2 קבוצות:
כוחות משיכה חזקים בין אטומים מסוימים במולקולה. מבחינה אנרגטית : רמת האנרגיה של הקשר נמוכה מרמת אנרגיה של שני אטומים נפרדים. קשרים כימיים מתחלקים ל-2 קבוצות: קשרים תוך מולקולאריים (קשר יוני וקשר קוולנטי). 2. קשרים בין מולקולאריים (קשרי מימן, קשרי ואן דר ואלס וקשר מתכתי).

נתרן (מתכת) מגיב עם גז כלור
בס"ד נתרן (מתכת) מגיב עם גז כלור נתרן כלור התוצר התגובה

קשרים כימיים - קשר יוני משיכה חשמלית
קשר יוני הנו סוג של קשר כימי חזק בין יונים בעלי מטען חשמלי חיובי (קטיונים) ובעלי מטען שלילי (אניונים). הקשר נוצר כתוצאה ממשיכה אלקטרו-סטטית בין שני המטענים. בדרך כלל, הקשרים היונים מובילים ליצירת סריג יוני מסודר דוגמה מוכרת לסריג יוני הוא מלח השולחן, נתרן כלוריד, המורכב מקטיונים של נתרן היוצרים קשרים יונים עם אניונים של כלור. Cl- משיכה חשמלית Na+

. : : . . : : : : : : ® Na + Cl Na + Cl Na Si P S Mg Al Cl Ar e- +
בס"ד שימוש בשיטה של לואיס להסביר יצירת קשרים כימיים Na . Si : P S Mg Al Cl Ar הנקודות מסמלות אלקטרוני קישור e- : . . - + Na + Cl Na + Cl : : : : : : הנקודות האדומות מסמלות את אלקטרוני הקישור המשתתפים ביצירת קשרים מתוך ידיעת ארגון האלקטרונים באטום ניתן להבין יצירת קשרים בין אטומים במולקולות  השלמה למצב של גז אציל

קשרים כימיים קשר קוולנטי
קשר קוולנטי או קשר משותף הוא סוג של קשר כימי בין יסודות ותרכובות על בסיס של שיתוף אלקטרונים (אין העברה שלמה כמו בקשר יוני). האזורים הלבנים מסמנים את המקומות בהם יש סיכוי להמצאות אלקטרונים . . : + H שיטת לואיס

קשרים כימיים קשר קוולנטי
דוגמה: באטום חמצן (O) נייטרלי, ששה אלקטרונים ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר, ועל כן ישנם שני זוגות אלקטרונים , ושני אלקטרונים חופשיים. לדוגמה, אטום חמצן יסומן כך: בקשר קוולנטי, 'משתפים' שני אטומים את האלקטרונים החופשיים שלהם ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר, ליצירת אורביטלים משותפים (בהם זוגות אלקטרונים) המצויים בין שני האטומים. קשרים קוולנטים אותם יוצר אטום עם אטומים אחרים משלימים את מצבו האלקטרוני של האטום למצב הדומה בין שני אטומים עשוי להיווצר קשר קוולנטי יחיד (זוג אלקטרונים משותף), כפול (שני זוגות אלקטרונים משותפים) או משולש (שלושה זוגות).

? ? קוטביות (פולריות) של קשר קוולנטי H + H  H2 H + Cl  HCl
בס"ד קוטביות (פולריות) של קשר קוולנטי מתי אפשר לייחס לקשר קוטביות? H + H  H2 H + Cl  HCl ? ?

תשובה: כאשר האטומים שמהם בנוי הקשר אינם בעלי אלקטרושליליות זהה מתקבל קשר קוולנטי פולרי.
קשר לא פולרי קשר פולרי 71

על המימן חסר מטען של "אלקטרון" לאיזון לאפס
על הכלור יש עודף מטען – את מה שחסר על המימן החץ מסמן את הכיוון של תזוזת עודף מטען מהקשר

קוטביות (פולריות) של קשר קוולנטי
קוטביות הינה תכונה של קשרים כימיים, המבוססת על חלוקת המטען החשמלי בין שני האטומים המשתתפים בקשר כך שהאטום האלקטרושלילי מושך אליו את האלקטרונים המשותפים ביתר חוזקה. קשרים קוטביים במולקולה אינם גורמים בהכרח לכל המולקולה להיות קוטבית. דוגמת פחמן דו-חמצני, הינה מולקולה קווית הנראית כך מבחינה מרחבית: O=C=O. חיזוי מבנה התלת-ממדי של המולקולה תכונותיה הפיזיקליות (נקודת התכה, רתיחה וכו') ואת נטייתה להגיב עם מולקולות אחרות.

שלושה כוחות ידועים כקיימים בין מולקולות ואטומים ניאוטראליים
בס"ד שלושה כוחות ידועים כקיימים בין מולקולות ואטומים ניאוטראליים א. כוחות דיפול - דיפול קבוע (דו קוטב) ב. כוחות לונדון (דיספרסיה) המונח כוחות ואן-דר-ואלס הוא מונח כללי אשר כולל א + ב ג. קשרי מימן

כוחות דיפול דיפול (דו קוטב קבוע)
בס"ד כוחות דיפול דיפול (דו קוטב קבוע) א HCl נוזל מוצק

בס"ד מהם הכוחות המאפשרים יצירת מוצק מגז ניאון, מגז כלור, מפרפין וכו' שאין בהם קוטביות קבועה? כוחות דיספרסיה לונדון ב במולקולות בלתי פולריות אין מומנט דיפול ובכל זאת חומרים אלו נמצאים לפעמים במצב נוזלי ומוצק.

כוחות של דיפול-דיפול מושרה הנקראים דיספרסיה על שם לונדון
בס"ד כוחות של דיפול-דיפול מושרה הנקראים דיספרסיה על שם לונדון Ne אילו הם הכוחות המאפשרים יצירת מוצקים או נוזלים בחומרים ללא קוטביות קבועה

מצבי צבירה מוצק - זהו מצב הצבירה הצפוף והקשה ביותר בו המולקולות של החומר קרובות האחת לשנייה יותר מאשר בשני מצבי הצבירה האחרים. למרות שאין היפרדות בין החלקיקים, מתרחשות תנודות של כל אטום, בהן הוא רועד ומתנגש בשאר האטומים שלידו. לחומרים במצב מוצק צורה מוגדרת ונפח מוגדר. נוזל - זהו מצב צבירה בו נפח החומר נקבע על-פי תנאי הטמפרטורה והלחץ בהם הנוזל שרוי, ואשר צורתו בצדדיו נקבעת לרוב לפי צורת הכלי בו הוא נתון. לנוזלים יש מתח פנים, ונימיות. לרוב הם מתפשטים כאשר הם מחוממים, ומתכווצים בקירור. גז: זהו מצב צבירה של החומר, בו המולקולות אינן צמודות (ישנו רווח ביניהן) אלא רחוקות אחת מהשנייה, המשיכה ביניהן נמוכה, והן נעות בחופשיות יחסית. גז, מסוגל לזרום, ואין נפח קבוע, והוא נוטה להתפשט כדי למלא את כל הנפח שהוקצב לו (עקרון אבוגדרו). גזים נבדלים במשוואת המצב שלהם. ככל שהגז נמצא בטמפרטורה הקרובה יותר לטמפרטורת הרתיחה שלו, הוא קרוב יותר למצב הנוזל.

בס"ד

נשווה גם תכונות של מים לאילו של CO2
בס"ד נשווה גם תכונות של מים לאילו של CO2 תכונה מים פחמן דו-חמצני מסה 18 g/mol 44 g/mol נק' רתיחה +100°C -78.5°C נק' התכה 0°C -56.6°C H  O  H O  C  O מה מקור ההבדל העצום?

: : : : O O H H H H : : : : O O H H H H
בס"ד תשובה: סוג קשר חדש, הנקרא קשרי מימן קשרי מימן במים : : : : O O H H H H : : : : O O H H H H

בס"ד קשרי מימן במים

קשרי מימן בקרח, האחראים ליצירת פתיתי שלג
בס"ד מבנה של קרח H2O(s) קשרי מימן בקרח, האחראים ליצירת פתיתי שלג

סוגי קשרים בין מולקולאריים ון דר ואלס (לונדון, דיפול – דיפול)
בס"ד סוגי קשרים בין מולקולאריים סוג כוחות משיכה אנרגיה (kJ/mol) ון דר ואלס (לונדון, דיפול – דיפול) מימני קשר כימי יוני וקוולנטי יש לציין שגם במולקולות פולריות כמו HCl, התרומה של כוחות לונדון למשיכה בין המולקולות היא משמעותית!

קשר מתכתי חלק מאלקטרוני הקישור הם בלתי מאותרים כלומר ניידים
העיקרון:יונים חיוביים "בים של אלקטרונים" חלק מאלקטרוני הקישור הם בלתי מאותרים כלומר ניידים

היחידות הבונות את הסריג סוג המוצק
דוגמאות תכונות הכוחות הפועלים ביניהן היחידות הבונות את הסריג סוג המוצק NaCl CuSO4 נקודות רתיחה והתכה גבוהות. חומר קשה. לא מוליך במצב מוצק. מוליך במצב מותך. מוליך בתמיסה מימית. כוחות משיכה חשמליים יונים חיוביים ושליליים לסירוגין יוני H2O CO2 CCl4 נקודות רתיחה והתכה נמוכות יחסית. לא מוליך. בין מולקולאריים מולקולות מולקולארי Na Cu Hg רובן מוצקות. מוליכות חשמל במצב מוצק ונוזל. משיכה חשמלית יוני מתכת ב"ים של אלקטרונים" מתכתי יהלום קוורץ לא מוליך . קשרים קוולנטיים אטומים קוולנטי בס"ד

בס"ד נקודת רתיחה 332 266 ?

מה הם הגורמים הקובעים והמשפיעים
בס"ד תמיסות מי נמס במי ולמה? נוזל בתוך נוזל מוצק בנוזל מוצק בתוך מוצק מה הם הגורמים הקובעים והמשפיעים

שמן ומים אינם מתמוססים זה בזה אלא יוצרים שתי פאזות
בס"ד שמן ומים אינם מתמוססים זה בזה אלא יוצרים שתי פאזות שמן מים

לעומת זאת שני נוזלים דומים כמו אתנול ומים יוצרים תמיסה הומוגנית
בס"ד לעומת זאת שני נוזלים דומים כמו אתנול ומים יוצרים תמיסה הומוגנית אתנול CH3CH2OH מים H2O תמיסה הומוגנית

הסוכר במים יוצר קשרי מימני
בס"ד הסוכר במים יוצר קשרי מימני סוכר כך גם כהל אתילי כהל מתילי אצטון ועוד. כולם יוצרים קשרי מימן עם מולקולות המים מים

מסיסות של מספר כהלים במים
בס"ד מסיסות של מספר כהלים במים C5H11OH C6H13OH CH3CH2OH אתנול נמס בכל יחס פנטאנול 27 גרם בליטר הכסאנול 1 גרם בליטר ככל שאורך הפחמימן גדול יותר קטנה המסיסות במים

איך יודעים כמה מולקולות יש בתמיסה?

C = Mole (n) Liter (L) ריכוז מולרי = [M] יחידות ריכוז

יחידות ריכוז Mole (n) ריכוז מולרי C = = [M] Liter (L) מולליות =
מספר מולים מומסים ב 1 ק"ג ממס מולליות = ppm אחוז נפחי אחוז משקלי 95

pH וחומציות חומצות ובסיסים pH ומדידת pH תגובות סתירה וטיטרציה בופר
חומצות ביין

חומצות ובסיסים מקור השם חומצה – acidus – חמוץ.
בס"ד חומצות ובסיסים מקור השם חומצה – acidus – חמוץ. לבסיסים לרוב טעם מר והם סותרים את פעולת החומצה. ההגדרה על פי ארהניוס: חומצה חומר המגדיל את ריכוז יוני ה- +H במים ובסיס חומר המגדיל את ריכוז ה- OH- אנחנו נאמץ את ההגדרה של בראונסטד-לאורי חומצה – חומר המסוגל למסור פרוטון. בסיס – חומר המסוגל לקלוט פרוטון.

H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq)
בס"ד פירוק עצמי של מים פירוק עצמי של מים קשר מימן H2O(l) H2O(l) H3O+(aq) OH-(aq) בסיס חומצה חומצה בסיס

איך מחשבים ריכוז H3O+? מה ריכוז יוני H3O+ ?
בס"ד איך מחשבים ריכוז H3O+? א. לכלי בעל נפח של 1 ליטר הכניסו 0.1 מול HCl והשלימו את הנפח באמצעות מים לנפח של 1 ליטר תמיסה. מה ריכוז יוני H3O+ ? בקבוק מדידה 0.1 מול השלמה לליטר 1L 99

דוגמא: חישוב ריכוז H3O+ מה ריכוז יוני H3O+ ?
בס"ד דוגמא: חישוב ריכוז H3O+ א. לכלי בעל נפח של 1 ליטר הכניסו 0.1 מול HCl והשלימו את הנפח באמצעות מים לנפח של 1 ליטר תמיסה. מה ריכוז יוני H3O+ ? 1L 100

דוגמא 2: חישוב ריכוז H3O+

פונקצית P צורת ביטוי כללית  P( ) = -log( )
בס"ד הגדרת ה - pH פונקצית P צורת ביטוי כללית  P( ) = -log( )

pH = -log[H3O+]  -log[H]
בס"ד הגדרת ה - pH פונקצית P צורת ביטוי כללית  P( ) = -log( ) pH = -log[H3O+]  -log[H]

pH = -log[H3O+]  -log[H]
בס"ד הגדרת ה - pH פונקצית P צורת ביטוי כללית  P( ) = -log( ) pH = -log[H3O+]  -log[H] 7 14 תמיסה חומצית [H3O+] > 10-7M תמיסה ניטרלית [H3O+] = 10-7M תמיסה בסיסית [H3O+] < 10-7M 104

7 14 תמיסה חומצית תמיסה ניטרלית [H3O+] = 10-7M תמיסה בסיסית
בס"ד 7 14 תמיסה חומצית [H3O+] > 10-7M תמיסה ניטרלית [H3O+] = 10-7M תמיסה בסיסית [H3O+] < 10-7M 105

מדידת pH אינדיקאטור pH חומר המשנה את צבעו לפי רמת ה-pH של התמיסה שבו הוא נמצא. לכל אינדיקאטור יש רגישות לטווח pH מצומצם, שבו הוא משנה את צבעו. אינדיקאטורים שכיחים: לקמוס ופנולפתלאין

מדידת pH 2. מד pH אלקטרוני מד pH אלקטרוני מתבסס על השפעת החומציות על התכונות החשמליות של התמיסה. מדי pH אלקטרוניים הם מדויקים מאוד ומאפשרים מדידה ברמת דיוק של מאית יחידת pH. חייבים לקחת בחשבון את הטמפרטורה המדידה נעשית על ידי מדידת פוטנציאל החיזור התקני של התמיסה (למעשה, במד pH קיימת ממברנת זכוכית, המאפשרת למדוד רק את השפעת ריכוז יוני ההידרוניום על פוטנציאל החיזור, ולהתעלם מהשפעת המומסים האחרים). מתוך הפוטנציאל ניתן לחשב את ריכוז היונים

למה חשוב לדעתpH ביין? 108

למה חשוב לדעתpH ביין? השפעת ה-pH על היין היא מעיקרה כימית ומיקרוביולוגית (ההגנה מפני חמצון ומפני קלקולים מיקרוביולוגים) ולא כל כך אורגנולפטית. ל-pH השפעות נוספות בשלבים השונים בעשיית היין כמו בסלקציה של מיקרו אורגניזמים בתסיסות ספונטאניות. על פי רוב pH נמוך בורר את השמרים ואת החיידקים המלולקטייים המועדפים בייננות, אם כי pH נמוך מידי יכול לעכב ואף למנוע כליל תסיסה מלולקטית. גם בשלב ייצוב ועיצוב היין ידועה השפעה לpH ;. בנטוניט לדוגמא יהיה יעיל יותר ב-pH נמוך. בנוסף pH נמוך מעצים את עוצמת הצבע ביינות אדומים (יותר פיגמנטים נמצאים במצב אדום).

למה חשוב לדעתpH ביין? השפעת ה-pH על היין היא מעיקרה כימית ומיקרוביולוגית (ההגנה מפני חמצון ומפני קלקולים מיקרוביולוגים) ולא כל כך אורגנולפטית. ל-pH השפעות נוספות בשלבים השונים בעשיית היין כמו בסלקציה של מיקרו אורגניזמים בתסיסות ספונטאניות. על פי רוב pH נמוך בורר את השמרים ואת החיידקים המלולקטייים המועדפים בייננות, אם כי pH נמוך מידי יכול לעכב ואף למנוע כליל תסיסה מלולקטית. גם בשלב ייצוב ועיצוב היין ידועה השפעה לpH ;. בנטוניט לדוגמא יהיה יעיל יותר ב-pH נמוך. בנוסף pH נמוך מעצים את עוצמת הצבע ביינות אדומים (יותר פיגמנטים נמצאים במצב אדום). 110

למה חשוב לדעתpH ביין? השפעת ה-pH על היין היא מעיקרה כימית ומיקרוביולוגית (ההגנה מפני חמצון ומפני קלקולים מיקרוביולוגים) ולא כל כך אורגנולפטית. ל-pH השפעות נוספות בשלבים השונים בעשיית היין כמו בסלקציה של מיקרו אורגניזמים בתסיסות ספונטאניות. על פי רוב pH נמוך בורר את השמרים ואת החיידקים המלולקטייים המועדפים בייננות, אם כי pH נמוך מידי יכול לעכב ואף למנוע כליל תסיסה מלולקטית. גם בשלב ייצוב ועיצוב היין ידועה השפעה לpH ;. בנטוניט לדוגמא יהיה יעיל יותר ב-pH נמוך. בנוסף pH נמוך מעצים את עוצמת הצבע ביינות אדומים (יותר פיגמנטים נמצאים במצב אדום). 111

תגובות סתירה מים + מלח  בסיס + חומצה H+ + OH-  H2O איפה פה התגובה ?
בס"ד תגובות סתירה מים + מלח  בסיס + חומצה איפה פה התגובה ? HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl(aq) + H2O H+ + Cl- + Na+ + OH-  Na+ + Cl- + H2O תגובה נטו H OH-  H2O

עקרון הפעולה של טיטרציה - ספירה
בס"ד עקרון הפעולה של טיטרציה - ספירה התגובה:  חומר מטטר ריכוזו ידוע C2 ונפחו מהניסוי V2 ולכן ידוע מספר ה יחס 1:1 חומר מטוטר חומצה שאת ריכוזה C1 רוצים לקבוע אבל רק נפחה V1 ידוע מה העיקרון ?

עקרון הפעולה של טיטרציה - ספירה
בס"ד עקרון הפעולה של טיטרציה - ספירה C ידוע, V2 מהניסוי התגובה:  חומר מטוטר V1 ידוע, C1 ? חומצה, מתקיים: C1V1 = C2V2 n = מספר העיגולים הכחולים שווה למספר הריבועים האדומים העיקרון

כיצד נדע שתגובת הסתירה נסתיימה ? כלומר איך נדע שסתרנו את כל החומצה ?
בס"ד כיצד נדע שתגובת הסתירה נסתיימה ? כלומר איך נדע שסתרנו את כל החומצה ?

כיצד נדע שתגובת הסתירה נסתיימה ? כלומר איך נדע שסתרנו את כל החומצה ?
דרוש (בוחן) אינדיקאטור חומר אשר ישנה את צבעו

בס"ד אינדיקטורי צבע

פנולפתאלאין היא חומצה חלשה pKa = 9.2
בס"ד נוסחא: פנול פתאלאין OH- חסר צבע H3O+ האינדיקאטור הנ"ל משנה את צבעו בנוכחות בסיס מחסר צבע לכתום-אדום פנולפתאלאין היא חומצה חלשה pKa = 9.2

בס"ד Some acid-base indicators in solutions of different H3O+ concentrations.

סתירה של חומצה על ידי בסיס - טיטרציה
בס"ד סתירה של חומצה על ידי בסיס - טיטרציה תהליך קביעה כמותית של חומצה (או בסיס) על ידי הוספת בסיס (או חומצה) בריכוז ידוע בצורה מבוקרת והדרגתית ומעקב אחר התגובה הכימית ביניהם עד השלמתה C2 בסיס ריכוז ידוע V2 ניסוי C1 ? V1 נמדד חומצה, ריכוז לא ידוע ביצוע הסתירה סיום התגובה

טיטרציות של חומצה-בסיס
בס"ד טיטרציות של חומצה-בסיס סתירה H3O OH-  2H2O מים בסיס חומצה במים טהורים [H3O+] = [OH-] = 10-7 מה יקרה אם נוסיף למים: א. טיפה אחת של חומצה? ב. טיפה אחת של בסיס?

טיטרציה של חומצה חזקה באמצעות בסיס חזק
בס"ד

שניהם מפורקים מעט ליונים במים או במילים אחרות שניהם חומצה ובסיס חלשים
חומצות ובסיסים חלשים בס"ד תצפיות ניסיוניות – מוליכים גרועים של חשמל בתמיסה חומצת חומץ (אצטית) CH3COOH תמיסת אמוניה NH3 הסבר שניהם מפורקים מעט ליונים במים או במילים אחרות שניהם חומצה ובסיס חלשים

ניסוח כימי NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)
בס"ד CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) + H3O+(aq) 1%  99%  חומצה חלשה NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)  99%  1% בסיס חלש

Ka – קבוע יוניזציה של חומצה חלשה. (לכל חומצה חלשה קבוע אישי)
בס"ד חומצה חלשה HA במים AH (aq) + H2O(l) A-(aq) + H3O+(aq) Ka – קבוע יוניזציה של חומצה חלשה. (לכל חומצה חלשה קבוע אישי)

Kb – קבוע יוניזציה של בסיס חלש.
בס"ד B(aq) + H2O(l) BH+(aq) + OH-(aq) שני קבועים Kb – קבוע יוניזציה של בסיס חלש.

מיון חומצות ובסיסים חלשים לעומת מים
בס"ד מיון חומצות ובסיסים חלשים לעומת מים חומצות חזקות כושר למסור פרוטונים H3O+ חומצות חלשות H2O בסיסים חלשים OH- בסיסים חזקים כושר לקבל פרוטונים

הקשר אינו מספיק (קוטבי) פולרי
בס"ד מדוע כהלים אינם חומצות? 2.5 - C 3.4 O 2.1 H Ka ≈ הקשר אינו מספיק (קוטבי) פולרי כנ"ל לגבי סוכרים גלוקוז

טיטרציה של חומצה חלשה באמצעות בסיס חזק
בס"ד דוגמא: טיטרציה של חומצה אצטית ע"י NaOH

(חומצה פחמתית וגופריתית)
חומצות וחומציות ביין לחומצות חשיבות רבה בתחושה המרעננת שהן מעוררות בפה וכן בהשפעתן על טעמים נוספים ביין. חומציות כוללת חומצה טרטרית חומצה ציטרית חומצה אצטית חומצה לקטית חומצות אי אורגניות (חומצה פחמתית וגופריתית) חומצה מאלית

HA (aq) + H2O(l) A-(aq) + H3O+(aq)
בופרים: בעברית - תמיסות מתריסות בס"ד בופר הוא תמיסה המתנגדת לשינוי ברמת החומציות שלה (רמת ה- pH), כלומר: תמיסה המתנגדת לשינוי בריכוז יוני ההידרוניום ואיננה גורמת לתנודות משמעותיות ב-pH. למעשה הבופר הוא תמיסה המכילה חומצה חלשה ובסיס מצומד שלה. החומצה מגיבה עם מים לתת את הבסיס ויון הידורוניום, ומצד שני הבסיס מגיב עם יוני הידורוניום לתת חזרה את החומצה. HA (aq) + H2O(l) A-(aq) + H3O+(aq) חומצה בסיס בסיס צמוד חומצה

בס"ד כיצד הטבע (הכין) בונה מערכות (תמיסות) שיכולות לשמור על pH קבוע למרות הוספת H3O+ או OH- ? איך בונים מערכות כאלו? מה העיקרון? בופר שומר על יחס קבוע H3O+ OH- H2O(l)

תשובה: דרישות א. מחסן ל - OH- ב. מחסן ל - H3O+ ג. שלא יגיבו ביניהם...
בס"ד תשובה: H3O+ OH- H2O(l) מחסן דרישות א. מחסן ל - OH- ב. מחסן ל - H3O+ ג. שלא יגיבו ביניהם... איך בונים מערכות כאלו ?

HC2H3O4 (aq) + H2O(l) C2H3O2-(aq) + H3O+(aq)
בס"ד HC2H3O4 (aq) + H2O(l) C2H3O2-(aq) + H3O+(aq) חומצה בסיס בסיס צמוד חומצה H+ OH- חומצה חלשה בסיס צמוד

חומצה חלשה מחסן של H3O+ בסיס חלש מחסן ל OH-
בס"ד HA >> H3O+ חומצה חלשה מחסן של H3O+ רוב הפרוטונים נמצאים "בהמתנה" בצורת HA מחסן זה הוא בופר ל... A- H3O+ HA HA HA HA HA HA בסיס חלש מחסן ל OH- רוב המולקולות נמצאות במצב שעדיין לא לקחו את הפרוטון מהמים (NH3). מחסן זה הוא בופר ל... NH3 >> NH4+=OH- NH3(aq) NH4+ האם שני מחסנים אלו עונים על כל הדרישות? NH3(aq) OH-

בופר חומצי - מבוסס על חומצה חלשה מלח של החומצה החלשה  מחסן ל OH-
בס"ד A- + HA + H2O + H2O H3O+ + OH - HA חומצה חלשה A- בסיס צמוד H2O + HA H2O + A- בופר חומצי - מבוסס על חומצה חלשה חומצה חלשה  מחסן ל H3O+ מלח של החומצה החלשה  מחסן ל OH-

בס"ד קיבול בופר ~ 1:9 ~ 9:1 תחום שינוי מתון של pH

יין הוא תערובת של חומצות חלשות ומלחים אשר יוצרים מע' של בופר
בס"ד יין כבופר יין הוא תערובת של חומצות חלשות ומלחים אשר יוצרים מע' של בופר

מבוא לכימיה אורגנית כימיה אורגנית היא ענף של הכימיה העוסק בחקר תרכובות אורגניות, שהן תרכובות המכילות פחמן ומימן

פחמימנים ( (Hydrocarbonsהם תרכובות אורגניות המכילות אך ורק אטומי פחמן ומימן.
מבחינים בין שלושה סוגי פחמימנים, לפי סוגי הקשרים הקוולנטיים בין אטומי הפחמן שלהם:

מבחינים בין שלושה סוגי פחמימנים, לפי סוגי הקשרים הקוולנטיים בין אטומי הפחמן שלהם: אליפטיים (שם כולל לכל מולקולה שאינה ארומטית): רוויים (Saturated) פחמימנים המכילים קשרים בודדים בלבד ונקראים אלקאנים. 141

מבחינים בין שלושה סוגי פחמימנים, לפי סוגי הקשרים הקוולנטיים בין אטומי הפחמן שלהם: אליפטיים (שם כולל לכל מולקולה שאינה ארומטית): רוויים (Saturated) פחמימנים המכילים קשרים בודדים בלבד ונקראים אלקאנים. 2. בלתי-רוויים: מכילים קשרים כפולים או משולשים (קשר אחד לפחות בכל מולקולה). אלקנים, אלקינים ווינילים. 142

מבחינים בין שלושה סוגי פחמימנים, לפי סוגי הקשרים הקוולנטיים בין אטומי הפחמן שלהם: אליפטיים (שם כולל לכל מולקולה שאינה ארומטית): רוויים (Saturated) פחמימנים המכילים קשרים בודדים בלבד ונקראים אלקאנים. 2. בלתי-רוויים: מכילים קשרים כפולים או משולשים (קשר אחד לפחות בכל מולקולה). אלקנים, אלקינים ווינילים. 3. ארומטיים: מכילים טבעות המכילות קשרים כפולים מצומדים. 143

תרכובות אורגניות – קבוצות פונקציונאליות
-OH CnH2n-2 CnH2n CnH2n+2 חומצות קרבוקסיליות אלדהידים קטונים כהלים אלקינים אלקנים אלקאנים משפחה ◄ אטומי פחמן ▼ חומצה מתנואית מתנאל - מתנול מתאן 1 חומצה אתנואית אתנאל אתנול אתין אתן אתאן 2 חומצה פרופנואית פרופנאל פרופנון פרופנול פרופין פרופן פרופאן 3 חומצה בוטנואית בוטנאל בוטנון בוטנול בוטין בוטן בוטאן 4 *אלקאן שקשור לשייר R (קב' פונקציונאלית) יקרא מתיל כמו: מתיל כלוריד, מתיל אלכוהול וכו'...

בס"ד כהלים

בס"ד המשך כהלים

המשך כהלים

חומצות אורגניות עיקריות בענבים
בס"ד חומצות אורגניות עיקריות בענבים

חומצות עיקריות שנוצרות במהלך התסיסה
בס"ד חומצות עיקריות שנוצרות במהלך התסיסה

החומצה האצטית (חומצת חומץ)
המונח חומצה נדיפה מתייחס לאותן חומצות ביין שניתן לזהות ע"י הרחה ולמדוד בעזרת זיקוק אדים. כיוון שחומצה אצטית מהווה כ-96% מכלל החומצות הנדיפות ביין, נתייחס למונח חומצה נדיפה כריכוז החומצה האצטית ביין.

פחמימות מורכבות משלושת היסודות : פחמן, מימן, חמצן 6O12H6C
סוכרים אלדהיד או קטון רב הידרוקסילי. פחמימות מורכבות משלושת היסודות : פחמן, מימן, חמצן 6O12H6C הפחמימות רב סוכרים דו סוכרים חד סוכרים סוכרוז גלוקוז- סוכר ענבים לקטוז פרוקטוז מלטוז

מנהלת המעבדה במכון היין הישראלי
שלמי תודה תודה מיוחדת לדר' רונית יערי מנהלת המעבדה במכון היין הישראלי

תודה על ההקשבה!

אנליטיקאית מו"פ – טבע תעשיות פרמצבטיות

Similar presentations

Presentation on theme: "אנליטיקאית מו"פ – טבע תעשיות פרמצבטיות"— Presentation transcript:

Similar presentations

About project

Feedback

Log in

Auth with social network:

אנליטיקאית מו"פ – טבע תעשיות פרמצבטיות

Similar presentations

Presentation on theme: "אנליטיקאית מו"פ – טבע תעשיות פרמצבטיות"— Presentation transcript:

Similar presentations

About project

Feedback