קבוצה 1: תגובות של ליתיום, נתרן ופקטאסיום
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| alkali metal/ˈælkəlaɪ ˈmetl/ | מתכת אלקלינית |
| shielding/ˈʃiːldɪŋ/ | הצללה אלקטרונית |
מה יכול להסביר תצפית זו?
- ליתיום, נתרן ופוטassium כולם בעלי אלקטרון חיצוני אחד. תגובות דומות הופכות לתגובותיות חזקה יותר כלפי מטה בקבוצה, גם כאשר מספר הפרוטונים עולה.
- התחל בחזית. ציין את הכמותות או התכונות שת срав, ואז החלט איזה עדות יכולה להבדיל בין שתי הסברות.
בניית המודל
- קבוצה 1 מתכות אלקאלי יש אלקטרון חיצוני אחד ויוצרות יונים +1 על ידי אובדנו. עם מים, הן מייצרות הידרוקסיד מתכת והידרוגן: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂. ליתיום מזמזם ותזז על פני המים; נתרן גם נמס לכדור זז; פוטassium יכול לדלק בלהבה סגולה בהדגמה מבוקרת. הפתרונות הופכים לגואליים. עם כלור הן יוצרות כלורידים לבנים, למשל 2Na + Cl₂ → 2NaCl.
- מתכת אלקאלי: מתכת מקבוצה 1 עם אלקטרון אחד בשכבת החוץ שלה; סינון: הפחתה בעוצמת המשיכה שחווים אלקטרונים חיצוניים בשל אלקטרונים פנימיים.
מדוע תגבילות בסדרה ⟨1⟩ עולה כלפי מטה?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
בעבר המטה כל אטום מקבל מעטפת אחת נוספת, כך שהאלקטרון החיצוני נמצא רחוק יותר מהגרעין ומוצל על ידי יותר מעטפות פנימיות; המשיכה נחלשת והאלקטרון מאובד בקלות רבה יותר. מספר פרוטונים גדול יותר would מושך חזק יותר, לא חלש יותר.
התאמו כל מונח טכני למשמעותו המדויקת.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
השתמשו בהגדרות כדי להבדיל בין כמותיות ותהליכים הקשורים זה לזה.
בחר עדים שיכולים לבדוק אותו
- עם חמצן, מתכות אלו מחלידות ונשרפות ליצירת מוצקים המכילים חמצן; ליתיום נשרפת באדום-קרמזי, נתרן בצהוב ופוטassium בסגול. הדגם האוקסיד הפשוט משתמש ב-4Li + O₂ → 2Li₂O; מוצרי השריפה של נתרן ופוטassium יכולים להכליל פרו-אוקסיד או סופר-אוקסיד, ולכן אין למצוא נוסחת אוקסיד אחת לכל הדגמה. היעילות הכימית עולה Li→Na→K כי האלקטרון החיצוני רחוק יותר מהגרעין ומסונן יותר על ידי שכבות פנימיות, ולכן הוא מאבד יותר קלות למרות העלייה במטען הגרעיני.
- פרשן הדגמות מורה או תצפיות מסופקות תחת הערכת סיכון בבית הספר. תגובות מתכות אלקאלי עם מים דורשות כמות קטנה מאוד מאושרת, מגנים מגנים וטיפול מיומן; תלמידים אינם אמורים להגדיל אותן באופן עצמאי. השוו את אותם תנאי התגובה והבדל בין עוצמה איכותית לבין קצב נמדד. הדגמות של חמצן וכלור דורשות שליטה מאושרת משלהן.
אילו שני הרגלים הופכים את החקירה או הדגם במקרה זה לקבלנים יותר?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ניסוח התנאים וההנחות מאפשר לאחרים לחזור על העבודה בדיוק, ורישום הראיות התומכות מאפשר להם לבדוק את המסקנה. הסתרת תוצאות המולכות מסירה את הראיות שיכולות לערער מסקנה שגויה, ומדידה אחת לעולם לא יכולה להוכיח טענה רחבה יותר.
עבודה על בסיס גודלים ידועים
- ציין את הערכים הידועים ואת יחידות המידה שלהם. בחר בקשר מכיוון שההנחות שלו מתאימות למקרה זה, ולאחר מכן סדר מחדש לפני ההצבה.
- ידוע: 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂ מראה שני אטומי אשלגן מגיבים כל מולקולת מימן במודל החלקיקים. שישה אטומי אשלגן מתאימים לשלוש מולקולות H₂ ושישה יחידות נוסחת KOH. זהו דגם סטואיומטרי; זהו איננו הוראות להכנת מימן או חישוב מול כמותי.
ב-2K + 2H₂O → 2KOH + H₂, כמה מולקולות H₂ מתאימות לעשרה אטומי K? השתמש באותו תהליך: כמויות ידועות → דגם → קשר → הצבה → יחידה ופרשנות.
ב-2K + 2H₂O → 2KOH + H₂, כמה מולקולות H₂ עולמות על עשר אטומי K?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
התוצאה היא 5 מולקולות. נתון: 2K + 2H2O -> 2KOH + H2, כך ש-2 אטומי K מייצרים 1 מולקולת H2. עבור עשר אטומי K: 10/2 = 5 מולקולות H2. המשוואה המאוזנת נותנת את היחס בין חלקיקים ישירות.
בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה
- מטען גרעיני גדול יותר לבדו אינו מסביר את מגמת הקבוצה: מרחק וסינון חשובים. תגובות קבוצה 1 אינן זהות במראהן. להבה סגולה אינה עדות לכך שכלוריד האשלגן עצמו הוא מוצק סגול, ונוסחת תגובה עם מים חייבת לכלול מימן.
- חזור לתצפית המקורית. הסבר מה התוצאה תומכת, אילו תנאים היא מניחה, ודרך אחת לבדוק הסבר מתחרה.
האלקטרון החיצוני נהיה קשה יותר להוצאה לאור במטה לקבוצה 1. טענה זו שגויה: הטרנד הולך בכיוון ההפוך: האלקטרון החיצוני מאבד קל יותר במטה לקבוצה מכיוון שהמרחק וההצללה עולים על המטען הגרעיני הגדול יותר. אשלגן מגיב בצורה חריפה יותר מליטיום בדיוק מטעם זה.
קבוצה 1: תגובות ליתיום, נתרן ופוטassium: עם חמצן, מתכות אלו מחלידות ונשרפות ליצירת מוצקים המכילים חמצן; ליתיום נשרפת באדום-קרמזי, נתרן בצהוב ופוטassium בסגול. הדגם האוקסיד הפשוט משתמש ב-4Li + O₂ → 2Li₂O; מוצרי השריפה של נתרן ופוטassium יכולים להכליל פרו-אוקסיד או סופר-אוקסיד, ולכן אין למצוא נוסחת אוקסיד אחת לכל הדגמה. היעילות הכימית עולה Li→Na→K כי האלקטרון החיצוני רחוק יותר מהגרעין ומסונן יותר על ידי שכבות פנימיות, ולכן הוא מאבד יותר קלות למרות העלייה במטען הגרעיני.
האלקטרון החיצוני הופך לקשה יותר להוצאה כלפי מטה בסדרה ⟨1⟩.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
המגמה הופכת לכיוון השני: האלקטרון החיצוני מאבד MORE בקלות במטה הקבוצה מכיוון שהמרחק וההצללה שוקלים את מטען הגרעין הגדול יותר. אשלגן מגיב בצורה אינטנסיבית יותר מליטיום בדיוק מסיבה זו.
מתכת מסדרה ⟨1⟩ עם אלקטרון אחד בשכבת החיצונה שלה: כתוב את המונח הטכני.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מתכת אלקלי פירושה מתכת מסדרה ⟨1⟩ עם אלקטרון אחד בשכבת החיצונה שלה.