שאלת החקר שנבחרה-

כיצד משפיע סוג המלח בתמיסת מים על ציפת הגוף?

גורם משפיע- סוג המלח

גורם מושפע-  ציפת הגופים

מבוא- 

בכימיה, מלח הוא תרכובת המורכבת יונים חיוביים (שלרוב מופיעים כיסוד מתכתי), ומיונים שליליים, (שלרוב מופיעים כיסוד אל-מתכתי), באופן שהמטען הכללי של התרכובת הוא נייטרלי. המלח מכונה לעתים חומר יוני בגלל הרכבו.
בשפת היום-יום משמש המושג “מלח” לציון מלח הבישול, אף שזוהי רק דוגמה אחת מני רבות לקבוצת החומרים הכימיים הנקראים מלחים.

תכונות המלח-

היונים במלח מסתדרים כך שמרחקם של היונים החיוביים זה מזה והיונים השליליים זה מזה הוא הגדול ביותר, בעוד מרחקם של היונים השליליים מהיונים השליליים קטן. מבנה זה הוא גבישי ונקרא סריג יוני. הקשר הכימי הקיים בין היונים השונים הוא חזק מאוד ונקרא קשר יוני. קשר זה מקנה למלחים טמפרטורת התכה גבוהה במיוחד. חוזקם הפיזי של המלחים נמוך ודחיסותם נמוכה.

סוגי מלחים:

מלח בישול- או נתרן כלורי הוא תרכובת יונית (נתרן כלורי, NaCl), מינרל נפוץ מאוד בכדור הארץ בעל חשיבות ביולוגית לבעלי חיים. משמש לתיבול ולהכנת מזון.
מלח הבישול הוא מוצק גבישי המורכב מאניונים של כלור ויונים חיוביים של נתרן המסודרים בסריג יוני.

תכונות:

צפיפות: 2.16 גרם לסמ”ק

טמפרטורת התכה: 801°C

טמפרטורת רתיחה: 1465°C

מסיסות במים: 35.9 גרם ל-100 סמ”ק (ב-25°C)

המלח משמש הן לתיבול המזון והן בתהליכי ההכנה והשימור שלו. הוא משמש לשימור בשר לאורך זמן, לכבישת ירקות ופירות, לחביצת גבינות ולהוצאת הדם מהבשר (גם מטעמי כשרות). מייחסים למלח תכונות חיטוי, למשל כטיפול בדלקת גרון. הבדואים משתמשים במלח סדום לריפוי צאן ובקר.
השימוש העיקרי במלח פרט לשימושו במזון הוא למניעת קפיאת מים על כבישים משום שטמפרטורת הקפיאה של מים יורדת כשמומס בהם המלח.

מלח ים- מלח ים מופק מאידוי של מי ים. את המלח הרגיל והנפוץ כורים ממכרות מלח הממוקמים ביבשה אך את מלח הים מייצרים מאגמי מלח שהתייבשו.
יש הטוענים שמלח ים בריא יותר ממלח רגיל מכיוון שהוא מכיל מינרלים הנמצאים במי הים ויותר יוד. כמובן שיש אנשים שטוענים שהוא לא בריא כי הוא מכיל יותר מדי יוד. קיים גם מלח רגיל בתוספת יוד.

מלח הים, מגיע מקרקעית ים המלח. מלח הים מורכב מיוני מגנזיום, סידן ואשלגן. היסודות האלו הם שעושים את ההבדל והופכים את ים המלח למפעל מרפא. ייתכן שלכלור יש תרומה לנזק שמבצע מלח השולחן בבריאות, אולם בדרך כלל דווקא הנתרן הוא הגורם ליתר לחץ דם או להיווצרות אבנים בכליות.

מלח הים פריך יותר

למלח הים סגולות רפואיות – הוא מחדש את התאים, ממריץ את הדם ונותן לנו אנרגיה. חשוב לדעת שאופן השימוש בו חשוב לא פחות מהכמויות שבהן משתמשים ויכולת ההשפעה שלו מוגבלת, דווקא משום שהוא טבעי.

מלח לימון– חומצה ציטרית או חומצת לימון היא חומצה אורגנית אשר נמצאת בין השאר בפירות הדר והיא שנותנת לפירות אלו את טעמם החמוץ. בלימון עשויה תכולת החומצה הציטרית להגיע עד כדי 8% מהמשקל היבש.

נוסחתה: C6H8O7.

מבנה מולקולרי של חומצת לימון

תכונות:

מסיסות: 133 גר/ 100 מ”ל מים (ב 20°C)

צפיפות: 1.665 גר/ סמ”ק

טמפרטורת התכה: 153°C

נקודת רתיחה: 310°C

חומצת לימון משמשת כחומר טעם וכחומר משמר במזון ובפרט במשקאות קלים, היא מעכבת התפתחות של חיידקים גורמי מחלות. חומצת לימון משמשת גם לניקוי אבנית. התבלין המכונה מלח לימון הוא למעשה לא מלח במובנו הכימי, אלא חומצת לימון טהורה במצב גבישי.

ציפה

ציפה הוא מונח המתאר כוח שפועל כלפי מעלה שמפעיל נוזל כנגד למשקל של אובייקט.

כשגוף מוכנס לתוך נוזל (או גז), הנוזל מפעיל עליו כוח מנוגד לכיוון כוח המשיכה. הכוח הזה נקרא כוח ציפה אותו המציא ארכימדס.

הסיבה לכוח הזה היא הבדלי הצפיפויות בין הגוף לנוזל. צפיפות הינה כמות המסה של הגוף ליחידת נפח. כשנפח כלשהו של הגוף שוקע בנוזל הוא תופס למעשה את מקומו של אותו נפח בדיוק של הנוזל עצמו, וכוח הציפה שווה לכוח המשיכה שפעל על הנוזל שמקומו נתפס.

מכאן אפשר להבין איך נוכל לדעת אם גוף יצוף או לא. אם צפיפות הגוף נמוכה מצפיפות הנוזל, הגוף יצוף. לדוגמא: כאשר שמים שמן ומים באותו המיכל, השמן יצוף, וזאת בגלל שצפיפות השמן נמוכה מצפיפות המים. אם צפיפות הגוף גבוהה מצפיפות הנוזל, הגוף ישקע. לדוגמא: כאשר שמים חול ומים באותו המיכל, החול ישקע, וזאת בגלל שצפיפות החול גבוהה מצפיפות המים.

מדוע צפים בים המלח יותר בקלות מהים התיכון?

צפיפות המלח במים מתוקים- קרוב ל 1>צפיפות המלח בים התיכון- 1.025>צפיפות המלח בים המלח- קרוב ל 1.24

כמות המלחים בים המלח גבוהה בהרבה בהשוואה לים התיכון ולכן צפיפות המים גבוהה יותר. באופן דומה צפיפות הים התיכון גדולה מצפיפות מים מתוקים.

ככל שכמות המלח גדולה יותר- כך צפיפות התמיסה גדולה יותר.

כאשר מוסיפים למים מלח הצפיפות של המים עולה כיון שהצפיפות של המלח נוספת לצפיפות המים וכך הצפיפות עולה.
ככל שצפיפות המלח גדולה יותר- כך צפיפות התמיסה גדולה יותר.

השערות חקר-

אנו משערות שבקערה עם מלח הבישול, הגוף יצוף בצורה הטובה ביותר. אנו משערות זאת מכיוון שהצפיפות של מלח הבישול היא הצפיפות הגבוהה ביותר מבין כל שאר המלחים, וכך צפיפות התמיסה תהיה גבוהה יותר. ככל שצפיפות הנוזל גבוהה מצפיפות הגוף, כך הגוף יצוף יותר טוב.

בנוסף, אנו משערות שבקערת הבקרה (הקערה ללא מלח) הציפה תהיה הנמוכה ביותר. אנו משערות כך מכיוון שצפיפות המים תהיה נמוכה יותר משאר הקערות בגלל שלא תתווסף לצפיפות המים, צפיפות המלח. ככל שצפיפות המים גבוהה יותר- כך הציפה גבוהה יותר.

כלים וחומרים:

• 3 קערות קטנות.

• 4 קערות שוות בגודלן.

• 8 ליטר מים.

• 75 גרם מלח בישול.

• 75 גרם מלח ים.

• 75 גרם מלח לימון.

• 4 כדורים שמסתם 29 גרם.

• סרגל.

• מאזניים דיגיטליות.

• מד טמפרטורה.

מטרת הניסוי היא לגלות האם סוגי מלח משפיעים על ציפת גופים ואם כן איזה סוג מלח גורם לציפה הטובה ביותר.

מהלך הניסוי-

• מודדים 25 גרם מלח מכל סוג ושמים כל סוג מלח בקערה קטנה.

• בכל קערה שמים 400 מ”ל מים בטמפרטורה של 65c.

• לאחר מכן בקערה א’ שמים 25 גרם מלח ים, בקערה ב שמים 25 גרם מלח בישול, בקערה ג שמים 25 גרם מלח לימון ואת קערה ד משארים ריקה (היא הבקרה שלנו).

• לאחר מכן, מערבבים את המלח והמים בכדי שתיווצר תמיסה, ומחכים חמש דקות.

• בתום ה5 דקות מכניסים לכל קערה את הכדור ומודדים את הציפה שלו מתחתית הקערה בעזרת סרגל.

• על הניסוי נחזור שלוש פעמים.

ניסוי ציפת גופים בתמיסות מלח שונות

לקחנו ארבע קערות זהות ומילאנו אותן בכמות שווה של מים, 400 מ”ל, בטמפרטורה זהה של 65 C , בשלוש קערות שמנו סוגי מלח שונים- מלח בישול, מלח ים ומלח לימון. בקערה הרביעית לא שמנו מלח, היא הבקרה שלנו. ערבבנו את המלח בקערה כדי שתתקבל תמיסה וחיכינו 5 דקות.

לכל אחת מן הקערות הכנסנו כדור זהה שמסתו 29 גרם ומדדנו את הציפה שלו. חזרנו על הניסוי שלוש פעמים.

בקערה כדי שתתקבל תמיסה וחיכינו 5 דקות.

לכל אחת מן הקערות הכנסנו כדור זהה שמסתו 29 גרם ומדדנו את הציפה שלו. חזרנו על הניסוי שלוש פעמים.

להלן התוצאות:

כפי שניתן לראות בטבלה, כל הכדורים בארבעת הקערות, צפו באותו הגובה של 1 ס”מ מעל תחתית הקערה. לא היה הבדל בין קערה לקערה בשלושת החזרות.

בחזרה השנייה והשלישית, חיכינו דקה נוספת לאחר שמדדנו את הגובה של הכדורים, מדדנו שוב וגילינו תוצאות שונות.

בטבלה אפשר לראות שלאחר 6 דקות במצטבר, מתחילים להיות הבדלים בין קערה לקערה. בחזרה השנייה, הכדור בתמיסת מלח הבישול עלה עוד 0.3 ס”מ וצף 1.3 ס”מ מעל תחתית הקערה. הכדור בתמיסת מלח הים נשאר באותו מצב, 1 ס”מ מעל תחתית הקערה, ואילו הכדורים בתמיסת מלח הלימון ובבקרה שקעו מעט במהלך הדקה, בתמיסת מלח הלימון הכדור שקע ל0.85 ס”מ מעל תחתית הקערה והכדור בבקרה שקע ל0.6 מעל תחתית הקערה.

בחזרה השלישית המספרים סטו למעלה ולמטה בכמה מילימטרים בודדים אך היחס נשאר כמעט אותו דבר.

מסקנות:

לאחר שעשינו את הניסוי, הסקנו כמה מסקנות. ראשית, גילנו שהציפה בתמיסת מלח הבישול היא הגבוהה ביותר, מכיוון שצפיפות מלח הבישול היא הגבוהה ביותר. מסקנה נוספת היא שציפה בתמיסה היא טובה יותר מאשר ציפה במים מאחר שככל שצפיפות המים גבוהה יותר- כך הציפה גבוהה יותר. מסקנות אלו מאששות את השערות החקר שלנו.

בנוסף, בניסוי שערכנו רק לאחר 6 דק המלחים השפיעו על הציפה של החומר. מכאן אנו מסיקות שלמלחים לוקח זמן עד שהם משפיעים על הציפה. להמשך המחקר היינו שמחות לבדוק מדוע זה קרה.

שאלות להמשך המחקר-

להמשך המחקר היינו רוצות לבדוק האם יש קשר בין כמויות סוגי המלח להבדלים בציפה. בנוסף, נשמח לדעת מדוע לקח זמן עד שראינו הבדלים בציפה.

ריפלקציה קבוצתית

במהלך החקר למדנו רבות על עבודה בשיתוף פעולה וכיצד פועל תהליך החקר מדעי.

בתחילת התהליך הצבנו לנו מטרות:

-לעמוד בלוח הזמנים.

ž-לעבוד בקפידה

ž-להגיע להישג ברמה האישית

žוכמובן, שהצלחנו לעמוד בכל המטרות עקב הרצון העז שלנו ללמוד ולהצליח, כאשר השקענו זמן ומחשבה, אחריות והתמדה. אנו חושבות שתהליך זה מעניין ואף מהנה, שרצוי שכל ילד יחווה. היה לנו מאוד כיף לעבוד ביחד, למדנו אחת על השנייה וחיזקנו את הקשר.

לסיכום, אנו מרוצות מאוד מהעבודה הסופית ומכל התהליך המשמעותי שעברנו.

ריפלקציה אישית- גפן

žהיה לי מאוד מהנה לעשות את העבודה עם שירה ויעלה, ואני חושבת שהקשר שלנו התחזק וגדל במהלך העבודה.

žעבדנו בעבודת צוות וכל אחת תרמה את חלקה לעבודה באופן שווה. כל אחת התבלטה במקום שהיא יותר טובה בו ואני חושבת שזה היה מאוד טוב כך שלכל אחת היה מקום.

žלא היו לנו חילוקי דעות ואני מאוד מרוצה מהעבודה הסופית.

ריפלקציה אישית- יעלה

žנהניתי מאוד לעבוד בקבוצה עם שירה וגפן.

žהעבודה היתה יעילה מאוד והגשנו את העבודה בזמן.

žהצלחנו לעבוד בשיתוף פעולה טוב מאוד ולא היו בעיות בדרך.

žאני מרגישה שכל אחת הצליחה לתרום את חלקה לעבודה זאת.

ריפלקציה אישית- שירה

žנהנתי לבצע את העבודה עם חברותי שירה גפן ויעלה, ואני מרגישה שהגענו לתוצאה טובה ולהישג המקסימלי.

žעבדנו בעבודת צוות, תרמנו והשקענו באופן שווה. עזרנו אחת לשנייה – כל אחת בנקודות החזקות שלה.

žלא היו בינינו חילוקי דעות במהלך העשייה ואנחנו מרוצות מהתוצאה.

ביליוגרפיה

ויקיפדיה- ערך מלח (כימיה)

https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%9C%D7%97_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94)

אתר בא-במייל – ערך סוגי מלחים

http://www.baba-mail.co.il/content.aspx?emailid=33451

מכון דוידסון- ערך מלחים ומסיסות מאת ד”ר ארז גרטי

http://davidson.weizmann.ac.il/online/tikshuv/chemistry/%D7%9E%D7%9C%D7%97%D7%99%D7%9D-%D7%95%D7%9E%D7%A1%D7%99%D7%A1%D7%95%D7%AA

אתר מטח- ערך מלח בישול

http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=13791

מכון דוידסון- ערך ציפה של גופים מאת ירון גרוס

https://davidson.weizmann.ac.il/online/tikshuv/physics/%D7%A6%D7%99%D7%A4%D7%94-%D7%A9%D7%9C-%D7%92%D7%95%D7%A4%D7%99%D7%9D

בריינפופ- ערך ציפה

http://www.brainpop.co.il/category_8/subcategory_98/subjects_882/preview.weml