מתכונת 3 בכימיה - מבוא לכימיה 037182

יחידה אחת · שאלון 037182 · 11 שאלות · 1:30 שעות

מבחן מתכונת בכימיה, מבוא לכימיה, במבנה של בחינת הבגרות ולפי מיקוד תשפ"ז. כל שאלה בו בנויה כמו שאלה מבגרות אחרת. לכל סעיף יש תשובה ופתרון מלא - פתרו בזמן של הבחינה, ורק אחר כך פתחו את הפתרונות.

מבנה המתכונת

מבנה המתכונת: פרק ראשון (30 נק'): שאלות 1–7 רב-ברירה – 6 תשובות נכונות מתוך 7 מקנות 30 נקודות (5 לכל שאלה). פרק שני (40 נק'): שאלת מאמר חובה. פרק שלישי (30 נק'): יש לענות על 2 מתוך 3 שאלות, 15 נקודות לכל שאלה. משך: שעה וחצי.

פרק ראשון

שאלה 1 · הרכב החלקיקים באטום

רב-ברירה

לפניכם סימול של אטום כלור: 1737Cl^{37}_{17}\text{Cl}1737​Cl.
מהו הרכב החלקיקים באטום זה?

א.
17 פרוטונים, 17 אלקטרונים ו-37 נויטרונים
ב.
17 פרוטונים, 17 אלקטרונים ו-20 נויטרונים
ג.
20 פרוטונים, 20 אלקטרונים ו-17 נויטרונים
ד.
17 פרוטונים, 20 אלקטרונים ו-20 נויטרונים

◂ פתרון מלא לשאלה 1

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – 17 פרוטונים, 17 אלקטרונים ו-20 נויטרונים.

בסימול ZAX^{A}_{Z}\text{X}ZA​X המספר התחתון הוא המספר האטומי ZZZ והמספר העליון הוא מספר המסה AAA.
•מספר הפרוטונים שווה למספר האטומי: 17.
•באטום ניטרלי מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים: 17.
•מספר הנויטרונים = מספר המסה פחות מספר הפרוטונים: 37−17=2037 - 17 = 2037−17=20.
לכן התשובה הנכונה היא ב.
- א – 37 הוא מספר המסה (פרוטונים ונויטרונים יחד), לא מספר הנויטרונים.
- ג – החליפו בין מספר הפרוטונים למספר הנויטרונים; מספר הפרוטונים הוא המספר האטומי, 17.
- ד – באטום ניטרלי מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים (17), ולא למספר הנויטרונים.
טעות נפוצה: לחשוב שמספר המסה הוא מספר הנויטרונים.

שאלה 2 · גרף חימום של אתנול

רב-ברירה

נתון גרף המתאר את השתנות הטמפרטורה כתלות בזמן החימום של אתנול, C2H6O\text{C}_2\text{H}_6\text{O}C2​H6​O (בגרף: heating time – זמן החימום):
איזה מהניסוחים הבאים מתאר את התהליך שעשוי להתרחש בטמפרטורה −114∘C-114^{\circ}\text{C}−114∘C ?

א.
$\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(g)}$
ב.
$\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(s)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(g)}$
ג.
$\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(s)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(l)}$
ד.
$\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(l)} \rightarrow 2\text{C}_{(s)} + 3\text{H}_{2(g)} + \tfrac{1}{2}\text{O}_{2(g)}$

◂ פתרון מלא לשאלה 2

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – −114∘C-114^{\circ}\text{C}−114∘C היא טמפרטורת ההיתוך של האתנול, ובה מתרחשת התכה: C2H6O(s)→C2H6O(l)\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(s)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(l)}C2​H6​O(s)​→C2​H6​O(l)​.

בגרף יש שני קטעים אופקיים, שבהם הטמפרטורה אינה משתנה למרות החימום. בקטעים אלה האנרגיה מנוצלת לשינוי מצב הצבירה:
•הקטע הראשון, ב-−114∘C-114^{\circ}\text{C}−114∘C, הוא טמפרטורת ההיתוך (מוצק →\rightarrow→ נוזל).
•הקטע השני, ב-78∘C78^{\circ}\text{C}78∘C, הוא טמפרטורת הרתיחה (נוזל →\rightarrow→ גז).
לכן בטמפרטורה −114∘C-114^{\circ}\text{C}−114∘C מתרחשת התכה של האתנול: C2H6O(s)→C2H6O(l)\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(s)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(l)}C2​H6​O(s)​→C2​H6​O(l)​. התשובה הנכונה היא ג.
- א שגויה: רתיחה (נוזל →\rightarrow→ גז) מתרחשת בטמפרטורת הרתיחה, 78∘C78^{\circ}\text{C}78∘C, ולא ב-−114∘C-114^{\circ}\text{C}−114∘C.
- ב שגויה: לפי הגרף יש לאתנול תחום שבו הוא נוזל (בין −114∘C-114^{\circ}\text{C}−114∘C ל-78∘C78^{\circ}\text{C}78∘C), ולכן הוא אינו עובר ישירות ממוצק לגז.
- ד שגויה: בשינוי מצב צבירה המולקולות מתרחקות זו מזו (נחלשים הכוחות בין המולקולות), אבל המולקולות עצמן אינן מתפרקות ליסודות. זה ניסוח של תגובה כימית ולא של שינוי מצב צבירה.

שאלה 3 · מוליכות חשמלית של מוצקים ונוזלים

רב-ברירה

בטבלה שלפניכם מידע על המוליכות החשמלית של ארבעה חומרים מוצקים.
חלק מן המידע שבטבלה הוא נכון וחלק מן המידע הוא שגוי.
החומרמוליכות חשמלית במצב מוצקמוליכות חשמלית במצב נוזל
אלומיניום, Al(s)\text{Al}_{(s)}Al(s)​++
אשלגן יודי, KI(s)\text{KI}_{(s)}KI(s)​++
נפתלן, C10H8(s)\text{C}_{10}\text{H}_{8(s)}C10​H8(s)​−+
מגנזיום כלורי, MgCl2(s)\text{MgCl}_{2(s)}MgCl2(s)​−+
(+ מוליך חשמל ; − אינו מוליך חשמל)
נפתלן הוא חומר מולקולרי.
מהם החומרים שעבורם המידע שבטבלה הוא נכון?

החומר	מוליכות חשמלית במצב מוצק	מוליכות חשמלית במצב נוזל
אלומיניום, $\text{Al}_{(s)}$	+	+
אשלגן יודי, $\text{KI}_{(s)}$	+	+
נפתלן, $\text{C}_{10}\text{H}_{8(s)}$	−	+
מגנזיום כלורי, $\text{MgCl}_{2(s)}$	−	+

א.
$\text{Al}_{(s)}$ ו- $\text{KI}_{(s)}$
ב.
$\text{KI}_{(s)}$ ו- $\text{C}_{10}\text{H}_{8(s)}$
ג.
$\text{Al}_{(s)}$ ו- $\text{MgCl}_{2(s)}$
ד.
$\text{C}_{10}\text{H}_{8(s)}$ ו- $\text{MgCl}_{2(s)}$

◂ פתרון מלא לשאלה 3

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – Al(s)\text{Al}_{(s)}Al(s)​ ו-MgCl2(s)\text{MgCl}_{2(s)}MgCl2(s)​.

נבדוק כל שורה לפי סוג החומר:
- אלומיניום – מתכת (סריג מתכתי): במוצק ובנוזל יש "ים" של אלקטרונים חופשיים (ניידים) בין היונים החיוביים, ולכן הוא מוליך בשני המצבים. המידע (+, +) נכון.
- אשלגן יודי – חומר יוני: במוצק היונים K+\text{K}^{+}K+ ו-I−\text{I}^{-}I− קבועים במקומם בסריג ואינם ניידים, ולכן המוצק אינו מוליך. בנוזל (מותך) היונים ניידים – מוליך. המידע (+, +) שגוי במצב מוצק.
- נפתלן – חומר מולקולרי: בנויים ממולקולות ניטרליות, ואין בו חלקיקים טעונים ניידים לא במוצק ולא בנוזל. המידע (−, +) שגוי במצב נוזל.
- מגנזיום כלורי – חומר יוני: במוצק היונים אינם ניידים (−), ובנוזל יוני Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ ו-Cl−\text{Cl}^{-}Cl− ניידים (+). המידע נכון.
לכן התשובה היא ג.

שאלה 4 · מודלים של מולקולות פשוטות

רב-ברירה

לפניכם ארבעה מודלים, I – IV, של מולקולות. כל עיגול מייצג אטום, וכל קו מייצג קשר קוולנטי (קו כפול – קשר כפול). המקרא שמעל המודלים מתאים לכל אחד מצבעי העיגולים סוג אטום.
מהי השורה המציגה נכון את הנוסחות של המולקולות I – IV ?

א.
I – $\text{CO}_2$ , II – $\text{H}_2\text{O}$ , III – $\text{CH}_4$ , IV – $\text{NH}_3$
ב.
I – $\text{H}_2\text{O}$ , II – $\text{CO}_2$ , III – $\text{CH}_4$ , IV – $\text{NH}_3$
ג.
I – $\text{H}_2\text{O}$ , II – $\text{CO}_2$ , III – $\text{NH}_3$ , IV – $\text{CH}_4$
ד.
I – $\text{NH}_3$ , II – $\text{CO}_2$ , III – $\text{H}_2\text{O}$ , IV – $\text{CH}_4$

◂ פתרון מלא לשאלה 4

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – I: H2O\text{H}_2\text{O}H2​O, II: CO2\text{CO}_2CO2​, III: NH3\text{NH}_3NH3​, IV: CH4\text{CH}_4CH4​.

נזהה כל מודל לפי סוג האטום המרכזי ומספר האטומים הקשורים אליו (לפי המקרא):
1. מודל I – אטום אדום (חמצן) קשור בקשרים יחידים לשני אטומים לבנים (מימן): H2O\text{H}_2\text{O}H2​O. לחמצן 6 אלקטרוני ערכיות, ולכן הוא יוצר 2 קשרים.
2. מודל II – אטום אפור כהה (פחמן) קשור בקשרים כפולים לשני אטומים אדומים (חמצן): CO2\text{CO}_2CO2​ (O=C=O).
3. מודל III – אטום כחול (חנקן) קשור לשלושה אטומי מימן: NH3\text{NH}_3NH3​. לחנקן 5 אלקטרוני ערכיות, ולכן הוא יוצר 3 קשרים.
4. מודל IV – אטום פחמן קשור לארבעה אטומי מימן: CH4\text{CH}_4CH4​. לפחמן 4 אלקטרוני ערכיות, ולכן הוא יוצר 4 קשרים.
לכן השורה הנכונה היא ג.
- א – מודל I אינו CO2\text{CO}_2CO2​: יש בו רק אטום אדום אחד ושני אטומי מימן; מודל IV אינו NH3\text{NH}_3NH3​ (ארבעה אטומי מימן ואטום מרכזי אפור).
- ב – החליפה בין III ל-IV: באמוניה שלושה אטומי מימן ובמתאן ארבעה.
- ד – החליפה בין I ל-III: האטום המרכזי ב-I הוא חמצן (אדום) עם שני מימנים, וב-III חנקן (כחול) עם שלושה.

שאלה 5 · קריאת גרף נפח גז כתלות בזמן

רב-ברירה

במבחנה סגורה מתרחשת תגובה שבה נוצר גז, והגז נאסף במזרק המחובר למבחנה.
לפניכם גרף המתאר את נפח הגז במזרק כתלות בזמן (בגרף: time – זמן, volume of gas in syringe – נפח הגז במזרק).
איזה מבין ההיגדים הבאים הוא ההיגד הנכון?

א.
בזמן התחלתי (0 שניות) נפח הגז במזרק הוא 60 מ"ל.
ב.
נפח הגז במזרק עולה לאורך כל זמן המדידה, עד השנייה ה-180.
ג.
בשנייה ה-60 נפח הגז במזרק הוא 60 מ"ל.
ד.
מהשנייה ה-120 ואילך נפח הגז במזרק נשאר קבוע.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – מ-120 שניות ואילך הגרף אופקי: נפח הגז קבוע (60 מ"ל).

קריאת הגרף:
•ב-t=0 st = 0\ \text{s}t=0 s נפח הגז במזרק הוא 0 mL0\ \text{mL}0 mL (הגרף מתחיל בראשית).
•בין 000 ל-120 s120\ \text{s}120 s הנפח עולה: כ-28 mL28\ \text{mL}28 mL ב-30 s30\ \text{s}30 s, כ-47 mL47\ \text{mL}47 mL ב-60 s60\ \text{s}60 s וכ-57 mL57\ \text{mL}57 mL ב-90 s90\ \text{s}90 s.
•מ-120 s120\ \text{s}120 s ועד 180 s180\ \text{s}180 s הגרף אופקי – הנפח קבוע, 60 mL60\ \text{mL}60 mL; לא נוצר עוד גז.
לכן מהשנייה ה-120 ואילך נפח הגז נשאר קבוע – תשובה ד.
- א – בזמן 0 אין גז במזרק (0 mL0\ \text{mL}0 mL); 60 mL60\ \text{mL}60 mL הוא הנפח הסופי.
- ב – הנפח עולה רק עד השנייה ה-120, ואחר כך הוא קבוע.
- ג – בשנייה ה-60 הנפח הוא כ-47 mL47\ \text{mL}47 mL; 60 mL60\ \text{mL}60 mL מתקבל רק מהשנייה ה-120.
טעות נפוצה: לבלבל בין ערך על הציר האנכי (נפח) לבין ערך על הציר האופקי (זמן), למשל לקרוא "60" כזמן ולא כנפח.

שאלה 6 · סוגי סריגים וכוחות בין-מולקולריים

רב-ברירה

לפניכם ארבעה היגדים על ארבעה חומרים שונים. בחרו את ההיגד הנכון:

א.
ליהלום, C, מבנה של מולקולות נפרדות, שביניהן פועלות אינטראקציות ואן דר ואלס
ב.
ב- KBr מוצק יש יונים ניידים, ולכן הוא מוליך חשמל
ג.
בין מולקולות $\text{NH}_3$ מתקיימים קשרי מימן
ד.
הנחושת, Cu, בנויה ממולקולות ניטרליות שאין בהן אלקטרונים ניידים

◂ פתרון מלא לשאלה 6

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – במולקולת NH3\text{NH}_3NH3​ אטום מימן קשור לחנקן, ולכן בין המולקולות יש קשרי מימן.

ג – נכון: קשר מימן נוצר כאשר אטום מימן קשור לאטום N, O או F. במולקולת אמוניה, NH3\text{NH}_3NH3​, אטומי המימן קשורים לאטום חנקן, ולכן בין מולקולות האמוניה מתקיימים קשרי מימן (בנוסף לאינטראקציות ואן דר ואלס).
- א – יהלום הוא חומר בעל סריג אטומרי: כל אטום פחמן קשור בקשרים קוולנטיים לארבעה אטומים שכנים במבנה ענק אחד, ואין בו מולקולות נפרדות.
- ב – KBr הוא חומר יוני; במצב מוצק היונים K+\text{K}^{+}K+ ו-Br−\text{Br}^{-}Br− קבועים במקומם בסריג ואינם ניידים, ולכן הוא אינו מוליך חשמל במצב מוצק.
- ד – נחושת היא מתכת: סריג מתכתי של יונים חיוביים המוקפים ב"ים" של אלקטרונים ניידים – ולכן היא מוליכה חשמל.

שאלה 7 · זיהוי יסודות לפי היערכות אלקטרונים

רב-ברירה

נתונים שלושה יסודות המסומנים באופן שרירותי באותיות XXX, YYY ו- ZZZ.
ידוע כי:
היערכות האלקטרונים ברמות האנרגיה באטום XXX היא 2,8,1.
היסוד YYY נמצא באותו מחזור כמו XXX, ויש לו 7 אלקטרוני ערכיות.
היסוד ZZZ נמצא באותה משפחה כמו YYY, במחזור שמעליו.
מהו המשפט הנכון?

א.
הנוסחה האמפירית של התרכובת שנוצרת בין $X$ ל- $Y$ היא $XY_7$
ב.
התרכובת שנוצרת בתגובה בין $X$ ל- $Z$ מוליכה זרם חשמלי במצב נוזל (מותך)
ג.
היסודות $Y$ ו- $Z$ הם מתכות
ד.
באטום $Z$ האלקטרונים נמצאים בשלוש רמות אנרגיה

◂ פתרון מלא לשאלה 7

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – XXX הוא נתרן ו-ZZZ הוא פלואור; התרכובת ביניהם, NaF\text{NaF}NaF, יונית, ובמצב נוזל יש בה יונים חופשיים לנוע.

- XXX: היערכות 2,8,1 – 11 אלקטרונים, כלומר מספר אטומי 11: נתרן, Na (מחזור 3, טור 1, מתכת אלקלית).
- YYY: מחזור 3 עם 7 אלקטרוני ערכיות (2,8,7): כלור, Cl (הלוגן).
- ZZZ: באותה משפחה כמו כלור, במחזור 2 (2,7): פלואור, F (הלוגן).
- א שגויה: XXX יוצר יון X+X^{+}X+ ו-YYY יוצר יון Y−Y^{-}Y−, ולכן היחס הוא 1:1 והנוסחה XYXYXY (NaCl\text{NaCl}NaCl). המספר 7 הוא מספר אלקטרוני הערכיות של YYY ולא מספר היונים.
- ב נכונה: XXX (מתכת) ו-ZZZ (אל-מתכת) יוצרים תרכובת יונית, NaF\text{NaF}NaF. במצב נוזל (מותך) הסריג היוני מתפרק והיונים Na+\text{Na}^{+}Na+ ו-F−\text{F}^{-}F− חופשיים לנוע, ולכן התרכובת מוליכה חשמל.
- ג שגויה: YYY ו-ZZZ הם הלוגנים – אל-מתכות.
- ד שגויה: לאטום ZZZ (פלואור, 2,7) יש שתי רמות אנרגיה מאוכלסות בלבד, כי הוא נמצא במחזור 2.
התשובה הנכונה היא ב.

פרק שני

שאלה 8 · גזים אצילים – אור, בלונים וריתוך

שאלת מאמר40 נקודות

קראו את הקטע שלפניכם, וענו על כל הסעיפים א-ד שאחריו (שאלת חובה – 40 נקודות).
גזים אצילים – אור, בלונים וריתוך
(1) הגזים האצילים נמצאים בטור האחרון של הטבלה המחזורית. הם כמעט אינם מגיבים עם חומרים אחרים, ותכונה זו הופכת אותם לשימושיים מאוד.
(2) הגז האציל הנפוץ ביותר באוויר הוא ארגון, Ar(g)\text{Ar}_{(g)}Ar(g)​, המהווה כ-1% מנפח האוויר.
(3) בנורות להט, חוט מתכתי דק מתחמם לטמפרטורה גבוהה מאוד ופולט אור. אילו היה בנורה אוויר, החמצן, O2(g)\text{O}_{2(g)}O2(g)​, שבו היה מגיב עם החוט הלוהט ושורף אותו.
(4) לכן ממלאים את הנורות בארגון, לעתים בתוספת חנקן, N2(g)\text{N}_{2(g)}N2(g)​, שגם הוא כמעט אינו מגיב.
(5) בשלטי פרסומת ישנים משתמשים בשפופרות זכוכית שיש בהן ניאון, Ne(g)\text{Ne}_{(g)}Ne(g)​, בלחץ נמוך. כאשר זרם חשמלי עובר בגז, הוא פולט אור אדום-כתום.
(6) הליום, He(g)\text{He}_{(g)}He(g)​, קל מאוד מן האוויר ואינו דליק, ולכן ממלאים בו בלונים וספינות אוויר. בעבר מילאו ספינות אוויר במימן, H2(g)\text{H}_{2(g)}H2(g)​, שהוא גז דליק, והדבר גרם לאסונות.
(7) גם בריתוך מתכות משתמשים בארגון: זרם של ארגון עוטף את המתכת המותכת ומגן עליה מפני החמצן ואדי המים, H2O(g)\text{H}_2\text{O}_{(g)}H2​O(g)​, שבאוויר.
(8) לעתים מוסיפים לארגון שבריתוך מעט פחמן דו-חמצני, CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​.
(9) בשיטת ריתוך אחרת, הלהבה החמה נוצרת משריפה של הגז אצטילן, C2H2(g)\text{C}_2\text{H}_{2(g)}C2​H2(g)​, בחמצן טהור.
בקטע מוזכרים כמה גזים אצילים ושימושיהם.

א.

(i)

רשמו את שמות שני הגזים האצילים שבהם ממלאים, לפי הקטע, נורות להט ובלונים.

(ii)

מדוע משתמשים בכל אחד משני הגזים שציינתם? פרטו על פי הקטע.

ב.

(i)

רשמו היערכות אלקטרונים לאטום ארגון, Ar.

(ii)

רשמו נוסחת ייצוג אלקטרונים למולקולות הבאות: חנקן, N2\text{N}_2N2​ , פחמן דו-חמצני, CO2\text{CO}_2CO2​ , מים, H2O\text{H}_2\text{O}H2​O.

ג.

בשורות 2–8 מוזכרים, בין היתר, ארבעה חומרים: ארגון, Ar\text{Ar}Ar , חנקן, N2\text{N}_2N2​ , מים, H2O\text{H}_2\text{O}H2​O , ופחמן דו-חמצני, CO2\text{CO}_2CO2​.
קבעו עבור כל אחד מארבעת החומרים אם הוא יסוד או תרכובת. נמקו את קביעתכם.

ד.

בשריפה מלאה של אצטילן, C2H2(g)\text{C}_2\text{H}_{2(g)}C2​H2(g)​, בחמצן נוצרים הגז פחמן דו-חמצני, CO2(g)\text{CO}_{2(g)}CO2(g)​, ואדי מים.
לפניכם ניסוח תגובת השריפה של אצטילן.
העתיקו את התגובה למחברתכם ואזנו אותה.
__ C2H2(g)+__ O2(g)→__ CO2(g)+__ H2O(g)\_\_\,\text{C}_2\text{H}_{2(g)} + \_\_\,\text{O}_{2(g)} \rightarrow \_\_\,\text{CO}_{2(g)} + \_\_\,\text{H}_2\text{O}_{(g)}__C2​H2(g)​+__O2(g)​→__CO2(g)​+__H2​O(g)​

◂ פתרון מלא לשאלה 8

סעיף א

(i)

תשובה:

ארגון, Ar(g)\text{Ar}_{(g)}Ar(g)​ (נורות להט), והליום, He(g)\text{He}_{(g)}He(g)​ (בלונים).

- ארגון, Ar(g)\text{Ar}_{(g)}Ar(g)​ – ממלאים בו נורות להט (שורה 4).
- הליום, He(g)\text{He}_{(g)}He(g)​ – ממלאים בו בלונים וספינות אוויר (שורה 6).

(ii)

תשובה:

ארגון: כמעט אינו מגיב, ולכן החוט הלוהט אינו נשרף בנורה (כפי שהיה קורה בנוכחות החמצן שבאוויר); בריתוך הוא מגן על המתכת המותכת מפני החמצן ואדי המים. הליום: קל מאוד מן האוויר ואינו דליק (בניגוד למימן).

ארגון, Ar\text{Ar}Ar:
•גז אציל שכמעט אינו מגיב עם חומרים אחרים (שורה 1).
•בנורת להט: אילו היה בנורה אוויר, החמצן היה מגיב עם החוט הלוהט ושורף אותו; הארגון אינו מגיב עם החוט (שורות 3–4).
•בריתוך: הארגון עוטף את המתכת המותכת ומגן עליה מפני החמצן ואדי המים שבאוויר (שורה 7).
הליום, He\text{He}He (שורה 6):
•קל מאוד מן האוויר – ולכן הבלון מתרומם.
•אינו דליק – בניגוד למימן, שהשימוש בו בספינות אוויר גרם לאסונות.

סעיף ב

(i)

תשובה:

2,8,8

המספר האטומי של ארגון (מהטבלה המחזורית) הוא 18, ולכן לאטום ארגון 18 אלקטרונים: 2 ברמה הראשונה, 8 ברמה השנייה ו-8 ברמה השלישית.
היערכות האלקטרונים: 2,8,8. הרמה החיצונית מלאה (אוקטט), ולכן ארגון כמעט אינו מגיב – בהתאם לשורה 1.

(ii)

תשובה:

N2\text{N}_2N2​: N≡N, לכל אטום חנקן זוג לא-קושר אחד. CO2\text{CO}_2CO2​: O=C=O, לכל אטום חמצן 2 זוגות לא-קושרים. H2O\text{H}_2\text{O}H2​O: H–O–H, לחמצן 2 זוגות לא-קושרים.

אלקטרוני ערכיות: H – 1, C – 4 (2,4), N – 5 (2,5), O – 6 (2,6). כל אטום (פרט למימן) משלים לאוקטט, ומימן – ל-2 אלקטרונים.
- N2\text{N}_2N2​: קשר משולש בין שני אטומי החנקן (3 זוגות קושרים), ולכל אטום חנקן זוג אחד לא-קושר. סך אלקטרוני הערכיות: 2×5=102 \times 5 = 102×5=10.
- CO2\text{CO}_2CO2​: אטום הפחמן במרכז, קשור בקשר כפול לכל אחד משני אטומי החמצן; לכל אטום חמצן 2 זוגות לא-קושרים. סך אלקטרוני הערכיות: 4+2×6=164 + 2 \times 6 = 164+2×6=16.
- H2O\text{H}_2\text{O}H2​O: אטום החמצן במרכז, קשור בקשר יחיד לכל אחד משני אטומי המימן, ועל אטום החמצן 2 זוגות לא-קושרים. סך אלקטרוני הערכיות: 2×1+6=82 \times 1 + 6 = 82×1+6=8.
טעות נפוצה: לכתוב קשר יחיד בין שני אטומי החנקן או בין הפחמן לחמצן ב-CO2\text{CO}_2CO2​ – אז לאטומים אין אוקטט; או לשכוח את הזוגות הלא-קושרים.

סעיף ג

תשובה:

יסודות: ארגון Ar\text{Ar}Ar וחנקן N2\text{N}_2N2​. תרכובות: מים H2O\text{H}_2\text{O}H2​O ופחמן דו-חמצני CO2\text{CO}_2CO2​.

יסוד – חומר הבנוי מסוג אחד בלבד של אטומים. תרכובת – חומר הבנוי משני סוגי אטומים או יותר, הקשורים זה לזה ביחס קבוע.
החומרסוגי האטומיםיסוד / תרכובת
ארגון, Ar\text{Ar}Arסוג אחד: Ar (אטומים בודדים)יסוד
חנקן, N2\text{N}_2N2​סוג אחד: Nיסוד
מים, H2O\text{H}_2\text{O}H2​Oשני סוגים: H, Oתרכובת
פחמן דו-חמצני, CO2\text{CO}_2CO2​שני סוגים: C, Oתרכובת
נימוק: ארגון בנוי מאטומים בודדים של יסוד אחד, וחנקן ממולקולות של שני אטומים מאותו סוג – שניהם יסודות. במולקולות H2O\text{H}_2\text{O}H2​O ו-CO2\text{CO}_2CO2​ יש אטומים של שני יסודות שונים – לכן הם תרכובות.
טעות נפוצה: לחשוב שחומר הבנוי מאטומים בודדים (ארגון) אינו יסוד משום שאין לו מולקולות, או שחנקן הוא תרכובת משום שבמולקולה שלו שני אטומים.

החומר	סוגי האטומים	יסוד / תרכובת
ארגון, $\text{Ar}$	סוג אחד: Ar (אטומים בודדים)	יסוד
חנקן, $\text{N}_2$	סוג אחד: N	יסוד
מים, $\text{H}_2\text{O}$	שני סוגים: H, O	תרכובת
פחמן דו-חמצני, $\text{CO}_2$	שני סוגים: C, O	תרכובת

סעיף ד

תשובה:

2C2H2(g)+5O2(g)→4CO2(g)+2H2O(g)2\text{C}_2\text{H}_{2(g)} + 5\text{O}_{2(g)} \rightarrow 4\text{CO}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(g)}2C2​H2(g)​+5O2(g)​→4CO2(g)​+2H2​O(g)​

מאזנים לפי הסדר: פחמן, מימן, ולבסוף חמצן (שמופיע כיסוד).
1. פחמן: במולקולת אצטילן 2 אטומי C, ולכן נוצרות 2 מולקולות CO2\text{CO}_2CO2​.
2. מימן: במולקולת אצטילן 2 אטומי H, ולכן נוצרת מולקולת מים אחת.
3. חמצן: בצד התוצרים 2×2+1=52 \times 2 + 1 = 52×2+1=5 אטומי O, כלומר דרושות 52\frac{5}{2}25​ מולקולות O2\text{O}_2O2​. כדי לקבל מקדמים שלמים מכפילים את כל המקדמים ב-2:
2C2H2(g)+5O2(g)→4CO2(g)+2H2O(g)2\text{C}_2\text{H}_{2(g)} + 5\text{O}_{2(g)} \rightarrow 4\text{CO}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(g)}2C2​H2(g)​+5O2(g)​→4CO2(g)​+2H2​O(g)​
בדיקה:
אטוםמגיביםתוצרים
C2×2=42 \times 2 = 42×2=44
H2×2=42 \times 2 = 42×2=42×2=42 \times 2 = 42×2=4
O5×2=105 \times 2 = 105×2=104×2+2×1=104 \times 2 + 2 \times 1 = 104×2+2×1=10
טעות נפוצה: לעצור במקדם שבר (52\frac{5}{2}25​), או לשנות אינדקסים בנוסחאות (למשל לכתוב O5\text{O}_5O5​) במקום לשנות רק את המקדמים.

אטום	מגיבים	תוצרים
C	$2 \times 2 = 4$	4
H	$2 \times 2 = 4$	$2 \times 2 = 4$
O	$5 \times 2 = 10$	$4 \times 2 + 2 \times 1 = 10$

פרק שלישי

שאלה 9 · מגנזיום – מיקום בטבלה המחזורית ואיזוטופים של מגנזיום

שאלה פתוחה15 נקודות

מבנה האטום והטבלה המחזורית
מגנזיום הוא יסוד שסמלו Mg ומספרו האטומי 12.

א.

(i)

באיזה טור ובאיזה מחזור (שורה) בטבלה המחזורית נמצא היסוד מגנזיום?

(ii)

מהו מספר אלקטרוני הערכיות באטומי מגנזיום? נמקו את תשובתכם.

(iii)

לפניכם ארבעה היגדים (1)–(4), הנוגעים ליסודות בטבלה המחזורית.
מהם ההיגדים המאפיינים את היסודות הנמצאים באותו מחזור (באותה שורה) שבו נמצא המגנזיום?
(1) לאטומים של כל היסודות במחזור יש מספר זהה של אלקטרוני ערכיות.
(2) באטומים של כל היסודות במחזור, האלקטרונים מאכלסים מספר זהה של רמות אנרגיה.
(3) במחזור יש גם יסודות מתכתיים וגם יסודות אל-מתכתיים.
(4) כל היסודות במחזור מוליכים זרם חשמלי במצב מוצק.

ב.

בטבע מצויים כמה איזוטופים יציבים של מגנזיום.

(i)

בטבלה שלפניכם מידע חלקי על שני איזוטופים של מגנזיום, Mg. העתיקו את הטבלה למחברת הבחינה והשלימו אותה.
סימול כימי של האיזוטופמספר אטומימספר מסהמספר פרוטוניםמספר אלקטרוניםמספר נויטרונים
1224Mg^{24}_{12}\text{Mg}1224​Mg
14

(ii)

קבעו אם האטומים 24Mg^{24}\text{Mg}24Mg ו- 26Mg^{26}\text{Mg}26Mg יוצרים בתרכובות יונים בעלי אותו מטען. נמקו את קביעתכם.

ג.

הכינו את התרכובת מגנזיום חמצני, MgO(s)\text{MgO}_{(s)}MgO(s)​, מהאיזוטופ 25Mg^{25}\text{Mg}25Mg .
מהו מספר הפרוטונים, מספר הנויטרונים ומספר האלקטרונים בחלקיקי המגנזיום בתרכובת MgO(s)\text{MgO}_{(s)}MgO(s)​?

◂ פתרון מלא לשאלה 9

סעיף א

(i)

תשובה:

בטור השני ובמחזור (בשורה) השלישי.

לפי הטבלה המחזורית (מספר אטומי 12) מגנזיום נמצא בטור השני ובמחזור השלישי. זה מתאים להיערכות האלקטרונים 2,8,2: שלוש רמות אנרגיה מאוכלסות (מחזור 3) ושני אלקטרונים ברמה החיצונית (טור 2).

(ii)

תשובה:

2 אלקטרוני ערכיות.

לאטום מגנזיום יש 12 אלקטרונים (כמספר הפרוטונים). היערכות האלקטרונים: 2,8,2.
אלקטרוני הערכיות הם האלקטרונים ברמת האנרגיה החיצונית – הרמה השלישית – ולכן לאטום מגנזיום 2 אלקטרוני ערכיות.

(iii)

תשובה:

היגדים (2) ו-(3).

המחזור השלישי כולל את היסודות Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar.
- (1) שגוי: מספר אלקטרוני הערכיות עולה לאורך המחזור (מ-1 ב-Na עד 8 ב-Ar). מספר זהה של אלקטרוני ערכיות מאפיין יסודות באותו טור.
- (2) נכון: בכל אטומי המחזור השלישי האלקטרונים מאכלסים 3 רמות אנרגיה.
- (3) נכון: בצד שמאל של המחזור יש מתכות (Na, Mg, Al) ובצד ימין אל-מתכות (P, S, Cl, Ar).
- (4) שגוי: אל-מתכות כמו גופרית, S, וכלור, Cl2\text{Cl}_2Cl2​, אינן מוליכות חשמל.

סעיף ב

(i)

תשובה:

שורה 1: 12, 24, 12, 12, 12. שורה 2: 1226Mg^{26}_{12}\text{Mg}1226​Mg, 12, 26, 12, 12, 14.

•מספר אטומי = מספר פרוטונים = 12 בשני האיזוטופים; באטום ניטרלי גם מספר האלקטרונים 12.
•מספר נויטרונים = מספר מסה − מספר אטומי.
סימול כימי של האיזוטופמספר אטומימספר מסהמספר פרוטוניםמספר אלקטרוניםמספר נויטרונים
1224Mg^{24}_{12}\text{Mg}1224​Mg1224121224−12=1224 - 12 = 1224−12=12
1226Mg^{26}_{12}\text{Mg}1226​Mg1212+14=2612 + 14 = 2612+14=26121214

סימול כימי של האיזוטופ	מספר אטומי	מספר מסה	מספר פרוטונים	מספר אלקטרונים	מספר נויטרונים
$^{24}_{12}\text{Mg}$	12	24	12	12	$24 - 12 = 12$
$^{26}_{12}\text{Mg}$	12	$12 + 14 = 26$	12	12	14

(ii)

תשובה:

כן – שניהם יוצרים יון Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+, כי לשניהם אותה היערכות אלקטרונים (2,8,2) ו-2 אלקטרוני ערכיות.

כן, שני האיזוטופים יוצרים יונים בעלי אותו מטען, 2+2+2+.
נימוק: לשני האיזוטופים אותו מספר פרוטונים (12) ולכן באטום הניטרלי אותו מספר אלקטרונים (12) ואותה היערכות אלקטרונים – 2,8,2. בשניהם יש 2 אלקטרוני ערכיות, שהאטום מוסר כשהוא יוצר יון, ונוצר יון Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ (היערכות 2,8).
ההבדל בין האיזוטופים הוא רק במספר הנויטרונים שבגרעין, והוא אינו משפיע על מספר האלקטרונים שהאטום מוסר.

סעיף ג

תשובה:

ביון 25Mg2+^{25}\text{Mg}^{2+}25Mg2+: 12 פרוטונים, 13 נויטרונים, 10 אלקטרונים.

מגנזיום חמצני הוא תרכובת יונית, ובה חלקיקי המגנזיום הם יונים Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+.
- פרוטונים: 12 (המספר האטומי).
- נויטרונים: 25−12=1325 - 12 = 1325−12=13 (האיזוטופ 25Mg^{25}\text{Mg}25Mg).
- אלקטרונים: 12−2=1012 - 2 = 1012−2=10 (היון Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ איבד את שני אלקטרוני הערכיות; היערכות 2,8).

שאלה 10 · סוגי סריגים: גרפן, יוד, נתרן יודי וברזל

שאלה פתוחה15 נקודות

סוגי חומרים ותכונותיהם

א.

נתונות נוסחאות של ארבעה חומרים:
גרפן, C(s)\text{C}_{(s)}C(s)​ , יוד, I2(s)\text{I}_{2(s)}I2(s)​ , נתרן יודי, NaI(s)\text{NaI}_{(s)}NaI(s)​ , ברזל, Fe(s)\text{Fe}_{(s)}Fe(s)​ .
עבור כל אחד מארבעת החומרים רִשמו את סוג הסריג (מולקולרי, יוני, מתכתי או אטומרי) המתאים לו.

ב.

לפניכם שלושה היגדים, I-III, המתייחסים לחומרים הנתונים.
קְבעו לגבי כל אחד מן ההיגדים אם הוא נכון או לא נכון.
אם קבעתם שהיגד אינו נכון - תקנו את ההיגד וִרשמו אותו נכון.
I. נתרן יודי מוצק בנוי ממולקולות NaI.
II. בתוך כל מולקולת יוד יש קשר קוולנטי בין שני אטומי היוד.
III. ברזל מוצק מוליך חשמל כי יש בו יונים ניידים.

ג.

בטבלה שלפניכם מוצגים ארבעה חומרים מוצקים שסומנו באופן שרירותי באותיות A עד D.
החומרמוליכות חשמלית – במוצקמוליכות חשמלית – בנוזלמסיסות / תגובה במים
A-+מתמוסס
B--מתמוסס מעט מאוד
C++לא מתמוסס
D+-לא מתמוסס
התאימו לכל אחת מהאותיות A - D שבטבלה את החומר המתאים מבין ארבעת החומרים הנתונים בסעיף א, וִרשמו את הנוסחה המתאימה לו.

החומר	מוליכות חשמלית – במוצק	מוליכות חשמלית – בנוזל	מסיסות / תגובה במים
A	-	+	מתמוסס
B	-	-	מתמוסס מעט מאוד
C	+	+	לא מתמוסס
D	+	-	לא מתמוסס

ד.

(i)

נסחו את תהליך ההמסה במים של חומר A.

(ii)

האם התמיסה שהתקבלה מוליכה חשמל? נמקו.

ה.

(i)

הסבירו ברמה המיקרוסקופית (הרמה החלקיקית) עבור כל אחד משני החומרים A ו- C מדוע הוא מוליך זרם חשמלי בנוזל.

(ii)

הסבירו ברמה המיקרוסקופית מדוע חומר A אינו מוליך זרם חשמלי במוצק.

◂ פתרון מלא לשאלה 10

סעיף א

תשובה:

גרפן – אטומרי; I2\text{I}_2I2​ – מולקולרי; NaI – יוני; Fe – מתכתי.

- גרפן, C(s)\text{C}_{(s)}C(s)​ – סריג אטומרי: שכבה אחת בעובי אטום, שבה כל אטום פחמן קשור בקשרים קוולנטיים לשלושה אטומי פחמן במבנה של משושים; אין מולקולות נפרדות.
- יוד, I2(s)\text{I}_{2(s)}I2(s)​ – סריג מולקולרי: מולקולות I2\text{I}_2I2​ נפרדות (בכל מולקולה קשר קוולנטי בין שני אטומי היוד) המסודרות בסריג ונמשכות זו לזו באינטראקציות ון דר ואלס.
- נתרן יודי, NaI(s)\text{NaI}_{(s)}NaI(s)​ – סריג יוני: יוני Na+\text{Na}^{+}Na+ ויוני I−\text{I}^{-}I− ביחס 1:1.
- ברזל, Fe(s)\text{Fe}_{(s)}Fe(s)​ – סריג מתכתי: יונים חיוביים של ברזל בים של אלקטרונים.

סעיף ב

תשובה:

I – לא נכון (בנוי מיוני Na+\text{Na}^{+}Na+ ו-I−\text{I}^{-}I− בסריג יוני); II – נכון; III – לא נכון (יש בו אלקטרונים ניידים).

היגד I – לא נכון. נתרן יודי הוא תרכובת של מתכת ואל-מתכת – חומר יוני. אין בו מולקולות; הנוסחה NaI היא נוסחה אמפירית המציינת את היחס 1:1 בין היונים.
תיקון: "נתרן יודי מוצק בנוי מיוני Na+\text{Na}^{+}Na+ ויוני I−\text{I}^{-}I− המסודרים בסריג יוני (ביחס 1:1)."
היגד II – נכון. שני אטומי יוד (אל-מתכת, 7 אלקטרוני ערכיות לכל אחד) חולקים זוג אלקטרונים – קשר קוולנטי יחיד.
היגד III – לא נכון. במתכת היונים החיוביים מסודרים במקומות קבועים בסריג ואינם ניידים. את הזרם מוליכים האלקטרונים הניידים ("ים של אלקטרונים").
תיקון: "ברזל מוצק מוליך חשמל כי יש בו אלקטרונים ניידים."
טעות נפוצה: לחשוב שבמתכת מוצקה היונים הם שנעים – היונים קבועים במקומם, והאלקטרונים נעים.

סעיף ג

תשובה:

A – NaI; B – I2\text{I}_2I2​; C – Fe; D – C (גרפן).

- A – נתרן יודי, NaI: לא מוליך במוצק, מוליך בנוזל (מותך) ומתמוסס במים – תכונות של חומר יוני.
- B – יוד, I2\text{I}_2I2​: אינו מוליך חשמל לא במוצק ולא בנוזל – חומר מולקולרי הבנוי ממולקולות נייטרליות, ללא חלקיקים טעונים ניידים.
- C – ברזל, Fe: מוליך חשמל גם במוצק וגם בנוזל ואינו מתמוסס במים – מתכת.
- D – גרפן, C: מוליך חשמל במצב מוצק ואינו מתמוסס במים – חומר אטומרי שבו כל אטום פחמן קשור לשלושה אטומים בלבד, ולכן יש בו אלקטרונים ניידים (כמו בגרפיט). (גרפן אינו נמס בתנאים רגילים, ולכן אינו מופיע כמוליך במצב נוזל.)

סעיף ד

(i)

תשובה:

NaI(s)→מיםNa(aq)++I(aq)−\text{NaI}_{(s)} \xrightarrow{\text{מים}} \text{Na}^{+}_{(aq)} + \text{I}^{-}_{(aq)}NaI(s)​מים​Na(aq)+​+I(aq)−​

חומר A הוא נתרן יודי – חומר יוני הבנוי מיוני Na+\text{Na}^{+}Na+ ויוני I−\text{I}^{-}I− ביחס 1:1. בהמסה הסריג מתפרק והיונים מוקפים במולקולות מים:
NaI(s)→מיםNa(aq)++I(aq)−\text{NaI}_{(s)} \xrightarrow{\text{מים}} \text{Na}^{+}_{(aq)} + \text{I}^{-}_{(aq)}NaI(s)​מים​Na(aq)+​+I(aq)−​
בדיקה: Na: 1 = 1; I: 1 = 1; מטען: 0=(+1)+(−1)0 = (+1)+(-1)0=(+1)+(−1).

(ii)

תשובה:

כן – בתמיסה יש יוני Na(aq)+\text{Na}^{+}_{(aq)}Na(aq)+​ ו-I(aq)−\text{I}^{-}_{(aq)}I(aq)−​ הנעים בחופשיות.

כן, התמיסה מוליכה חשמל.
נימוק: מוליכות חשמלית דורשת חלקיקים טעונים וניידים. בהמסה במים הסריג היוני מתפרק, ובתמיסה נמצאים יוני Na(aq)+\text{Na}^{+}_{(aq)}Na(aq)+​ ויוני I(aq)−\text{I}^{-}_{(aq)}I(aq)−​ החופשיים לנוע בין מולקולות המים; במתח חשמלי הם נעים אל הקטבים בעלי המטען הנגדי, וכך עובר זרם.

סעיף ה

(i)

תשובה:

A (נתרן יודי): בנוזל היונים חופשיים לנוע. C (ברזל): במתכת הנוזלית יש אלקטרונים ניידים (ים של אלקטרונים).

תנאי למוליכות חשמלית: נוכחות של חלקיקים טעונים חופשיים לנוע.
- חומר A (נתרן יודי, חומר יוני): בהתכה הסריג היוני מתפרק, ויוני Na+\text{Na}^{+}Na+ ו-I−\text{I}^{-}I− חופשיים לנוע בנוזל. היונים הניידים נושאים את המטען.
- חומר C (ברזל, מתכת): במתכת הנוזלית, כמו במוצקה, יש יונים חיוביים ב"ים של אלקטרונים" – אלקטרוני הערכיות נעים בחופשיות בכל החומר. האלקטרונים הניידים נושאים את הזרם.

(ii)

תשובה:

במוצק היונים קבועים במקומם בסריג היוני (רק מתנודדים), ואין חלקיקים טעונים ניידים.

במצב מוצק נתרן יודי בנוי מסריג יוני: יוני Na+\text{Na}^{+}Na+ ויוני I−\text{I}^{-}I− מסודרים במקומות קבועים ומוחזקים במקומם על ידי משיכה חשמלית חזקה (קשר יוני) ליונים בעלי המטען הנגדי. היונים רק מתנודדים סביב מקומם ואינם יכולים לנוע לאורך החומר, ואין במוצק אלקטרונים ניידים. כיוון שאין חלקיקים טעונים ניידים – המוצק אינו מוליך חשמל.

שאלה 11 · מגנזיום ופלואור – מבנה האטום, מגנזיום פלואורי ומימן פלואורי

שאלה פתוחה15 נקודות

מבנה האטום, סוגי חומרים ואנרגיה
לפניך טבלה ובה מידע לגבי מספר חלקיקים.
החלקיקסימול כימימספר פרוטוניםמספר אלקטרוניםהמטען החשמליהיערכות אלקטרונים
אטום מגנזיום12Mg_{12}\text{Mg}12​Mg
אטום פלואור9F_{9}\text{F}9​F
יון מגנזיום10
יון פלואור-1

א.

העתק את הטבלה למחברתך והשלם אותה.

ב.

בתגובה בין היסודות מגנזיום ופלואור נוצרת תרכובת מגנזיום פלואורי, MgF2(s)\text{MgF}_{2(s)}MgF2(s)​.
רשום ניסוח מאוזן לתהליך ההיתוך של מגנזיום פלואורי.

ג.

קבע מהו מצב הצבירה של התרכובת מגנזיום פלואורי בטמפרטורת החדר. נמק את קביעתך.

ד.

בתגובה בין היסודות פלואור ומימן נוצרת התרכובת מימן פלואורי, HF(g)\text{HF}_{(g)}HF(g)​. כאשר מערבבים את שני הגזים, התגובה מתרחשת מעצמה בעוצמה רבה, וטמפרטורת הגזים עולה מאוד.
קבע אם התגובה היא אקסותרמית או אנדותרמית. נמק את קביעתך.

◂ פתרון מלא לשאלה 11

סעיף א

תשובה:

ראה בטבלה: Mg\text{Mg}Mg (12, 12, 0, 2,8,2); F\text{F}F (9, 9, 0, 2,7); Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ (12, 10, 2+2+2+, 2,8); F−\text{F}^{-}F− (9, 10, 1−1-1−, 2,8).

- מספר הפרוטונים שווה למספר האטומי ואינו משתנה ביצירת יון: למגנזיום 12, לפלואור 9.
- באטום מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים, והמטען 0.
- יון מגנזיום: 10 אלקטרונים ו-12 פרוטונים – מטען 12−10=+212-10=+212−10=+2, כלומר Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ (האטום מסר את 2 האלקטרונים של הרמה החיצונית).
- יון פלואור: מטען −1-1−1 – האטום קיבל אלקטרון אחד: 9+1=109+1=109+1=10 אלקטרונים, כלומר F−\text{F}^{-}F−.
החלקיקסימול כימימספר פרוטוניםמספר אלקטרוניםהמטען החשמליהיערכות אלקטרונים
אטום מגנזיום12Mg_{12}\text{Mg}12​Mg121202,8,2
אטום פלואור9F_{9}\text{F}9​F9902,7
יון מגנזיוםMg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+12102+2+2+2,8
יון פלואורF−\text{F}^{-}F−9101−1-1−2,8
(לשני היונים אותה היערכות אלקטרונים, 2,8 – כמו לאטום הגז האציל ניאון – אבל מספר פרוטונים שונה.)

החלקיק	סימול כימי	מספר פרוטונים	מספר אלקטרונים	המטען החשמלי	היערכות אלקטרונים
אטום מגנזיום	$_{12}\text{Mg}$	12	12	0	2,8,2
אטום פלואור	$_{9}\text{F}$	9	9	0	2,7
יון מגנזיום	$\text{Mg}^{2+}$	12	10	$2+$	2,8
יון פלואור	$\text{F}^{-}$	9	10	$1-$	2,8

סעיף ב

תשובה:

MgF2(s)→Mg(ℓ)2++2F(ℓ)−\text{MgF}_{2(s)} \rightarrow \text{Mg}^{2+}_{(\ell)} + 2\text{F}^{-}_{(\ell)}MgF2(s)​→Mg(ℓ)2+​+2F(ℓ)−​

מגנזיום פלואורי הוא חומר יוני הבנוי מיוני Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ ויוני F−\text{F}^{-}F− ביחס 1:21:21:2. בהיתוך הסריג היוני מתפרק והיונים נעשים ניידים בנוזל (המותך):
MgF2(s)→Mg(ℓ)2++2F(ℓ)−\text{MgF}_{2(s)} \rightarrow \text{Mg}^{2+}_{(\ell)} + 2\text{F}^{-}_{(\ell)}MgF2(s)​→Mg(ℓ)2+​+2F(ℓ)−​
בדיקה: אטומי Mg\text{Mg}Mg: 1 = 1 ; אטומי F\text{F}F: 2 = 2 ; מטען: 0=(+2)+2×(−1)=00 = (+2)+2\times(-1)=00=(+2)+2×(−1)=0.
טעות נפוצה: לרשום F22−\text{F}_2^{2-}F22−​ או F2(ℓ)\text{F}_{2(\ell)}F2(ℓ)​ בצד התוצרים. בחומר יוני יש יונים חד-אטומיים F−\text{F}^{-}F−, ובהיתוך הם נעשים ניידים.

סעיף ג

תשובה:

מוצק – זו תרכובת יונית: סריג של יונים עם משיכה חשמלית חזקה ביניהם, ולכן טמפרטורת ההיתוך גבוהה.

מוצק. מגנזיום פלואורי הוא תרכובת יונית (מתכת + אל-מתכת). הוא בנוי מסריג יוני תלת ממדי של יוני Mg2+\text{Mg}^{2+}Mg2+ ויוני F−\text{F}^{-}F−, שבו כל יון מוקף ביונים בעלי מטען הפוך. בין היונים יש משיכה חשמלית חזקה (קשר יוני) בכל הכיוונים. כדי להתיך את החומר יש להשקיע אנרגיה רבה כדי להחליש את המשיכה הזאת, ולכן טמפרטורת ההיתוך של חומרים יוניים גבוהה בהרבה מטמפרטורת החדר, והחומר מוצק בטמפרטורת החדר.

סעיף ד

תשובה:

אקסותרמית – טמפרטורת הגזים עולה, כלומר בתגובה נפלטת אנרגיה (חום).

התגובה אקסותרמית. טמפרטורת הגזים עולה במהלך התגובה, בלי שמחממים אותם מבחוץ. כלומר בתגובה נפלטת אנרגיה בצורת חום – מהחומרים המגיבים אל התוצר ואל הסביבה. תגובה שבה נפלטת אנרגיה לסביבה היא תגובה אקסותרמית. (בתגובה אנדותרמית נקלטת אנרגיה מהסביבה, והטמפרטורה הייתה יורדת או שהיה צורך לחמם כל הזמן.)

טבלת התשובות

שאלה	סעיף	תשובה
1	-	ב – 17 פרוטונים, 17 אלקטרונים ו-20 נויטרונים.
2	-	ג – $-114^{\circ}\text{C}$ היא טמפרטורת ההיתוך של האתנול, ובה מתרחשת התכה: $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(s)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O}_{(l)}$ .
3	-	ג – $\text{Al}_{(s)}$ ו- $\text{MgCl}_{2(s)}$ .
4	-	ג – I: $\text{H}_2\text{O}$ , II: $\text{CO}_2$ , III: $\text{NH}_3$ , IV: $\text{CH}_4$ .
5	-	ד – מ-120 שניות ואילך הגרף אופקי: נפח הגז קבוע (60 מ"ל).
6	-	ג – במולקולת $\text{NH}_3$ אטום מימן קשור לחנקן, ולכן בין המולקולות יש קשרי מימן.
7	-	ב – $X$ הוא נתרן ו- $Z$ הוא פלואור; התרכובת ביניהם, $\text{NaF}$ , יונית, ובמצב נוזל יש בה יונים חופשיים לנוע.
8	א i	ארגון, $\text{Ar}_{(g)}$ (נורות להט), והליום, $\text{He}_{(g)}$ (בלונים).
	א ii	ארגון: כמעט אינו מגיב, ולכן החוט הלוהט אינו נשרף בנורה (כפי שהיה קורה בנוכחות החמצן שבאוויר); בריתוך הוא מגן על המתכת המותכת מפני החמצן ואדי המים. הליום: קל מאוד מן האוויר ואינו דליק (בניגוד למימן).
	ב i	2,8,8
	ב ii	$\text{N}_2$ : N≡N, לכל אטום חנקן זוג לא-קושר אחד. $\text{CO}_2$ : O=C=O, לכל אטום חמצן 2 זוגות לא-קושרים. $\text{H}_2\text{O}$ : H–O–H, לחמצן 2 זוגות לא-קושרים.
	ג	יסודות: ארגון $\text{Ar}$ וחנקן $\text{N}_2$ . תרכובות: מים $\text{H}_2\text{O}$ ופחמן דו-חמצני $\text{CO}_2$ .
	ד	$2\text{C}_2\text{H}_{2(g)} + 5\text{O}_{2(g)} \rightarrow 4\text{CO}_{2(g)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(g)}$
9	א i	בטור השני ובמחזור (בשורה) השלישי.
	א ii	2 אלקטרוני ערכיות.
	א iii	היגדים (2) ו-(3).
	ב i	שורה 1: 12, 24, 12, 12, 12. שורה 2: $^{26}_{12}\text{Mg}$ , 12, 26, 12, 12, 14.
	ב ii	כן – שניהם יוצרים יון $\text{Mg}^{2+}$ , כי לשניהם אותה היערכות אלקטרונים (2,8,2) ו-2 אלקטרוני ערכיות.
	ג	ביון $^{25}\text{Mg}^{2+}$ : 12 פרוטונים, 13 נויטרונים, 10 אלקטרונים.
10	א	גרפן – אטומרי; $\text{I}_2$ – מולקולרי; NaI – יוני; Fe – מתכתי.
	ב	I – לא נכון (בנוי מיוני $\text{Na}^{+}$ ו- $\text{I}^{-}$ בסריג יוני); II – נכון; III – לא נכון (יש בו אלקטרונים ניידים).
	ג	A – NaI; B – $\text{I}_2$ ; C – Fe; D – C (גרפן).
	ד i	$\text{NaI}_{(s)} \xrightarrow{\text{מים}} \text{Na}^{+}_{(aq)} + \text{I}^{-}_{(aq)}$
	ד ii	כן – בתמיסה יש יוני $\text{Na}^{+}_{(aq)}$ ו- $\text{I}^{-}_{(aq)}$ הנעים בחופשיות.
	ה i	A (נתרן יודי): בנוזל היונים חופשיים לנוע. C (ברזל): במתכת הנוזלית יש אלקטרונים ניידים (ים של אלקטרונים).
	ה ii	במוצק היונים קבועים במקומם בסריג היוני (רק מתנודדים), ואין חלקיקים טעונים ניידים.
11	א	ראה בטבלה: $\text{Mg}$ (12, 12, 0, 2,8,2); $\text{F}$ (9, 9, 0, 2,7); $\text{Mg}^{2+}$ (12, 10, $2+$ , 2,8); $\text{F}^{-}$ (9, 10, $1-$ , 2,8).
	ב	$\text{MgF}_{2(s)} \rightarrow \text{Mg}^{2+}_{(\ell)} + 2\text{F}^{-}_{(\ell)}$
	ג	מוצק – זו תרכובת יונית: סריג של יונים עם משיכה חשמלית חזקה ביניהם, ולכן טמפרטורת ההיתוך גבוהה.
	ד	אקסותרמית – טמפרטורת הגזים עולה, כלומר בתגובה נפלטת אנרגיה (חום).

פרק ראשון

שאלה 1 · הרכב החלקיקים באטום

שאלה 2 · גרף חימום של אתנול

שאלה 3 · מוליכות חשמלית של מוצקים ונוזלים

שאלה 4 · מודלים של מולקולות פשוטות

שאלה 5 · קריאת גרף נפח גז כתלות בזמן

שאלה 6 · סוגי סריגים וכוחות בין-מולקולריים

שאלה 7 · זיהוי יסודות לפי היערכות אלקטרונים

פרק שני

שאלה 8 · גזים אצילים – אור, בלונים וריתוך

גזים אצילים – אור, בלונים וריתוך

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

פרק שלישי

שאלה 9 · מגנזיום – מיקום בטבלה המחזורית ואיזוטופים של מגנזיום

מבנה האטום והטבלה המחזורית

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

שאלה 10 · סוגי סריגים: גרפן, יוד, נתרן יודי וברזל

סוגי חומרים ותכונותיהם

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

סעיף ה

שאלה 11 · מגנזיום ופלואור – מבנה האטום, מגנזיום פלואורי ומימן פלואורי

מבנה האטום, סוגי חומרים ואנרגיה

סעיף א

סעיף ב

סעיף ג

סעיף ד

רוצים להשלים את חוויית הלמידה?

כל האתר במבט אחד