נוסח השאלה המלא: כלי א': חומצה בורית מומסת במים עם מספר טיפות של חומצה הידרוכלורית. כלי ב': אלומיניום תלת כלורי מומס במים. שני הכלים עורבבו ולאחר מכן הוכנסו לאמבט קרח עם מים לצורך גיבוש, התגבש מוצק לבן בתחתית הכלי, מהו המוצק.

לפני התשובה, הבהרה: האתר מיועד לתת תשובות לשאלות בנושאים מדעיים מגוונים, אבל אינו נועד בכדי לענות על שאלות שניתנו במסגרת שיעורי בית / תרגילים באוניברסיטה – בייחוד כי לשאלות הנ"ל בדרך-כלל יש פחות עניין לציבור רחב של גולשים. (ולכן שאלות כאלו יענו אחרי השהיית זמן ארוכה, תוך ניסיון להרחיב את נושא השאלה המצומצם). ולתשובה:
היסודות בּוֹר / בּוֹרוֹן (B) ואלומיניום (Al) נמצאים אחד מעל השני בטור השלישי של הטבלה המחזורית – מה שאומר שלשניהם 3 אטומים בקליפה החיצונית (הסבר על קליפות האלקטרונים באטום – בקישורים בתחתית השאלה). בדיוק ביניהם עובר הגבול בין המתכות לאל-מתכות בטבלה המחזורית, כאשר הבור הוא אלמתכת והאלומיניום מתכת. אולם – בדומה ליסודות אחרים שנמצאים על הגבול (כמו סיליקון וגרמניום) האבחנה היא לא חדה ב-100%. למשל: בטמפ' החדר בור מתנהג כאלמתכת – ולא מוליך חשמל, אבל בטמפ' גבוהות הוא מוליך חשמל מצויין – כמו מתכת. או, למשל, התחמוצות של החומרים: כאשר ממיסים תחמוצות של מתכות במים – אמור להיווצר חומר בסיסי, אבל אלומיניום אוקסיד (תחמוצת האלומיניום) לא נמסה במים כמעט בכלל, ותוצר ההמסה, אלומיניום הידרוקסיד (Al(OH)3) בכלל לא חומר בסיסי – אלא חומר חומר 'אמפוטרי' – כלומר חומר המראה התנהגות יוצאת דופן ומגיב גם עם חומצה וגם עם בסיס.


רדיד אלומיניום

בדומה לכך חומצה בורית (B(OH)3) היא חומצה מאוד מאוד חלשה, שאמנם מגיבה עם מים כמו חומצה, לשיחרור פרוטונים (H+) למים, לפי התגובה:

+B(OH)3 + H2O ------> B(OH)4- + H 

אולם תוצר התגובה הנ"ל, היון -B(OH)4 ממשיך ומגיב דווקא כבסיס (מגיב ומוריד את ריכוז יוני ה +H מהמערכת), לפי התגובה:

4B(OH)4- + 2H+ ------> B4O72- + 9H2O


חומצה בורית (התמונות באדיבות אתר ויקיפדיה)

ולכן, כפי שאפשר כבר לנחש, יש לצפות לאפשרויות רבות (ויוצאות מהכלל) כאשר מגיבים חומצה בורית עם אלומיניום. אז מה יכול לשקוע בתחתית הכלי: א. יכולה לשקוע חומצה בורית עצמה; המסיסות של חומצה בורית במים יורדת ביותר מ- 50% כאשר טמפ' התמיסה יורדת מ 25oC (מסיסות של 5.7 גרם ל-100 מ"ל) ל 0oC (מסיסות של 2.52 גרם ל-100 מ"ל). כלומר פשוט יכול להתרחש גיבוש של חומצה בורית על ידי הורדת המסיסות שלה, שמתרחשת עם ירידת טמפ' התמיסה. ב. ישנו מגוון רחב מאוד של תרכובות אלומניום-בור-חמצן (מכונות אלומניום בוראט), לעיתים גם עם כלור, קשות-תמס שיכולות להיווצר, בגלל הייחודיות של שני האטומים המשתתפים, אין מה לחפש כלל אוקטט (של שמונה אלקטרונים) בתרכובות. כמו-כן, הנוסחה המולקולארית עצמה של התרכובות יכולה להיות מטעה, שכן לא מדובר במולקולה בודדת, אלא בגביש ענק בעל מבנה תלת מימדי (לחצו כאן לתמונה של תרכובת כזו). נוסחאות של תרכובות לדוגמא: 9Al2O3*2B2O3, Al7O24* B12O30 (הסימן * מסמל ששני החומרים נמצאים יחד בגביש משותף), ואפשרי גם תרכובות פשוטות יותר AlBO3. רק שיטות אנליזה מתוחכמות שמשמשות להבדלה בין חומרים (כמו ספקטרוסקופיית-מסות או קריסטלוגרפיה של קרני X, ראו קישורים למטה) יכולות לקבוע בוודאות איזו תרכובת תשקע.

מאת: ד"ר אבי סאייג
המחלקה לנוירוביולוגיה ומכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

0 תגובות