היסוד פחמן ותרכובותיו מדע וטכנולוגיה לכיתה ט׳

בנושא הזה 6 שיעורים. כך הם מתחילים:

1. הפחמן: מבנה, קשרים ואלוטרופים

   לפחמן 4 אלקטרונים חיצוניים, ולכן הוא יוצר 4 קשרים שיתופיים. סידורים שונים של אטומי פחמן יוצרים אלוטרופים שונים - יהלום, גרפיט, גרפן, פולרן וננו-צינורות - ותכונותיהם (צבע, קשיות, מוליכות) נובעות מהמבנה.

2. מונומרים, פולימרים ומקורות תרכובות הפחמן

   תרכובות הפחמן מגיעות משלושה מקורות: יצורים חיים (פחמימות, חלבונים, שומנים), נפט גולמי, ותעשייה פטרוכימית שמייצרת חומרים סינתטיים כמו פלסטיק. רבות מהן הן פולימרים: שרשראות ארוכות של יחידות קטנות שחוזרות - מונומרים.

3. פחמימות: מבנה, תכונות וזיהוי

   פחמימות בנויות מפחמן, מימן וחמצן. יש חד-סוכרים (גלוקוז - טבעת אחת), דו-סוכרים (סוכרוז - שתי טבעות) ורב-סוכרים (עמילן - שרשראות ארוכות של טבעות גלוקוז). הן מקור האנרגיה העיקרי של הגוף. במעבדה מזהים גלוקוז בתמיסת בנדיקט (בחימום) ועמילן בתמיסת יוד.

4. חלבונים ושומנים: מבנה, תכונות וזיהוי

   חלבונים הם שרשראות של חומצות אמיניות בסדרים מגוונים; הם משמשים לבנייה ולקיום תהליכים, ומזהים אותם בתמיסת ביורט. שומנים אינם נמסים במים ואינם מוליכים; הם אוגרים אנרגיה, מגנים על איברים, מבודדים חום, בונים מבנים בגוף ומשמשים חומר מוצא להורמונים.

5. מזון ואנרגיה בגוף: נשימה תאית וקלורימטר

   בנשימה התאית גלוקוז וחמצן הופכים לפחמן דו-חמצני ולמים, ומשתחררת אנרגיה. את האנרגיה שבמזון מודדים בקלורימטר: שורפים דוגמה מתחת למים ומודדים כמה התחממו. קלוריה היא האנרגיה שמעלה גרם מים במעלה אחת, ולכן אנרגיה (בקלוריות) = מסת המים (בגרם) × שינוי הטמפרטורה.

6. חומצות ובסיסים (הרחבה)

   חומצה היא תמיסה מימית עם עודף יוני הידרוניום (H₃O⁺), ובסיס - עם עודף יוני הידרוקסיד (OH⁻). סולם ה-pH מראה את מידת החומציות. תחמוצת של אל-מתכת יוצרת במים חומצה (SO₃ ← H₂SO₄, גשם חומצי), ותחמוצת של מתכת יוצרת בסיס (MgO ← Mg(OH)₂).

→ הקשר הכימי והאנרגיה בתהליך כימיהשפעת השימוש בחומרים ושינוי האקלים ←