מהי ההשפעה של ריכוז תמיסת המלח על עוצמת האור העוברת דרכה?

מדריך למורה

imagine • explore • learn

נושא

ריכוז תמיסות -מומסהרכב תמיסה : ממס,

שכבת גיל

הכיתה

דקות 90 זמן

-תחום התוכן במסגרת,מומס( והיא נלמדת ממס) תמיסה ומרכיבהביחידה זו עוסקת רציונאל

לאפיין לאחר שהתלמידים למדומומלץ ללמד את היחידה .פיזיקה -מדעי החומר

על השימוש למדו וכןהכימיות והפיזיקליות.פי תכונותיהם חומרים )מתכות( על

היחידה מבססת את . שימוש במלחים(למשל, )לצרכיו בחומרים שעושה האדם

ותכונותיה באמצעות השימוש בשתי תכונות של תמיסה,מרכיבהההבנה בנושא

)היחס בין כיצד ריכוז תמיסה להבין כדי , השקיפותותכונת המסיסותתכונת :חומרים

שקיפות התמיסה ועל עוצמת האור העוברת דרכה.משפיע על ( ממסכמות המומס ל

של שני חומרים או יותר שלא ניתן להבחין בהם בעין. הומוגנית תערובת היא תמיסה

תמיסות קיימות אם כי)רוב התמיסות שאנו מכירים מחיי היומיום הם תמיסות מימיות

ממסה .ומומס ממסמורכבת מתמיסה מימית (, ומוצק נוזל ,גז :הצבירה מצבי בכל

בתמיסה באופן מתפזר ו הוא החומר המומס במיםמומס הו מיםהבדרך כלל הוא

הסוכר מפוזר .ממסחומר -המים חומר מומס. -: סוכר במים. הסוכרמשלל אחיד.

תכונה של חומר היא מסיסות בתוך המים בצורה של חלקיקים קטנים באופן הומוגני.

חומר המומס ההכמות המרבית של הקובעת אם הוא יתמוסס היטב בחומר אחר, או

ושל המומס של בתכונות תלויה המסיסות .ממס שאפשר להמיס בכמות מסוימת של

ריכוז .מסוים והיא תלויה בטמפרטורה ממסלכל חומר יש מסיסות מרבית ב ,ממסה

היא תמיסה תמיסה רוייה הוא היחס בין כמות המומס לכמות התמיסה. תמיסה

)אם נמשיך להעלות את . מכילה את מרב כמות המומס בכמות מסוימת של ממסה

תכונה תכונה נוספת של חומרים היא .המומס בתמיסה הוא יתחיל לשקוע(ריכוז

קשורה לתגובת החומר לאור. כאשר אור פוגע בחומר תכונה אופטית אופטית.

על ילמדוהתלמידים אמנם .או לעבור דרכו, לחזור ממנו, מסוים הוא יכול להיבלע בו

מרים הנלמד מכיתה ב' הם בכיתה ו', אך במסגרת נושא חורק תכונות אנרגיית האור

נםיש .של החומר להעביר אור דרכו יכולתההיא . שקיפותלומדים על שקיפות

חומרים שקופים למחצה נםיש ,חומרים שקופים שהאור עובר דרכם במידה רבה

חומרים אטומים שהאור לא עובר דרכם נםשהאור עובר דרכם במידה מועטת ויש

ביחידה זו .חומר אטום מחזיר אור או בולע אותו ולא ניתן לראות דרכו .כלל

מעט גרגרי מלח אשלגן על ידי מהילתהתלמידים יוצרים תמיסת אם מרוכזת }

המורכבת ויוצקים לכל מבחנה של מים{ בכמה טיפות שצבעם סגול( קאלי)פרמנגנט

פרמנגנט(, התלמידים אשלגן ) מומס מים, ריכוז שונה של ה ממסהמאותה כמות של

משווים בין ריכוז התמיסות במבחנות השונות באמצעות מדידת עוצמת האור העוברת

ריכוז התמיסה לבין ןדרכן, מעבדים את הנתונים ומסיקים מסקנות על הקשר בי

עוצמת האור העוברת דרכה.

מטרות תוכן

וציוני דרך

פיזיקה–מדעי החומר

חומריםתת נושא:

רעיונות והדגשים:

.בחומרים בהתאם לתכונותיהם משתמש לצרכיו במלחים האדם שימוש :ציוני דרך

במלחים שימוש

למלחים דוגמאות:

והדשנים בתעשיית המזון מלחים והשימוש של ההתמוססות במים תכונת .בחקלאות

, מומס , ממס , ריכוז תמיסה , דשנים, תמיסהבישול מלח ,פוספט ,אשלג מלח מושגים עיקריים

תמיסה רוויה, שקיפות חומרים, מסיסות.

:ידע תחום התוכן ידע קודם נדרש הגדרת המושגים תערובת, תמיסה. הבחנה בין תערובת ותמיסה.

:מיומנויות למידהאיסוף מידע על מאפייני תערובות, תמיסות ותכונותיהן. זיהוי הגדרה והשוואה בין -

לתמיסה.תערובת

-מיומנויות המאה

21

:מיומנויות חקר וגילוי

מציאת קשר בין הגורם המשפיע )ריכוז התמיסה( לגורם ניסוי, עריכת )עוצמת האור העוברת דרך התמיסה(. המושפע

חשיבה ביקורתית

פעילותמהלך ה

אתגר

בגווני הירוק בפעילות האתגר התלמידים צופים בסרטון המציג מס' מבחנות

ומסבירים מהי תמיסה מרוכזת, מהי תמיסה תמיסות בריכוזים שוניםהמורכבות מ

בינהם. מהולה וכיצד משווים

תמיסות וריכוזים

ת?צפו בסרטון ורשמו במהלך הצפייה: כיצד מבדילים בין התמיסות השונות במבחנו

מה נחקור?

בפעילות זו נשתמש בתכונת השקיפות )הקשורה ליכולתו של החומר להעביר אור

דרכו( כדי לבחון את ההשפעה של ריכוז תמיסת המלח )אשלגן פרמנגנט( על עוצמת

האור העוברת דרכה. ככל שהתמיסה מרוכזת יותר, כך קטנה מידת העברת האור

לבדוק את ריכוז התמיסה.דרכה. באופן זה, נוכל בדרך עקיפה

ציוד

+טאבלט אינשטיין+ או לאבמייט איינשטיין

6 ( 30מבחנות מפלסטיק עם פקק הברגה .)מילילטר

מיליליטר 100משורה

פיפטת מדידה או טפטפת

מי ברז

3-2 )גרם אשלגן פרמנגנט )קאלי permanganate Potassium

ה, יש לתת לילדים לעבוד לשימוש תחת אזהרהחומר מותר )

רשימת חומרים לשימוש בלבד. עם התמיסות המהולות במים

.וטכנולגיההמנהל למדע מאתר תחת אזהרה

2 גלילים ריקים של נייר טואלט

סיילוטייפ

מספריים

.טוש

סרגל

)סולולאר עם אפליקצית פנס לד )אפשרי פנס לד קטן נייד

רגע

...לפני

ניסוח ההשערות נעשה על בסיס ידע קודם או הכרות עם תופעות דומות. הילדים

לתופעות דומות: מאדוג תופעות דומות שהם מכירים סמךעל משערים

בבריכה עם או למשל, חלונות כהים מעבירים פחות אור מחלונות שקופים. ,למשל

מים נקיים רואים הרבה יותר לעומק הבריכה מאשר בריכה עם מים מלוכלכים.

:העלו השערות אפשריות לשאלת החקר והשלימו את הטבלה

ההשערה שאלת החקר

על מה מתבססת

ההשערה?

תיאורטי מדעי()ידע

האם אפשר לבדוק את

ההשערה?

כיצד( -)ניסוי/תצפית

מהי ההשפעה של "

ריכוז תמיסת המלח

על ( אשלגן פרמנגנט)

העוברת עוצמת האור

?"דרכה

אז.... ככל ש.....

...שאז...ככל

אפשרויות:

עולה.העוברת דרכה עוצמת האור עולה תמיסת המלחריכוז ככל ש

יורדת. עוצמת האור העוברת דרכה עולה תמיסת המלחריכוז ככל ש

יורד עוצמת האור העוברת דרכה יורדת. ככל שריכוז תמיסת המלח

.ככל שריכוז תמיסת המלח יורד עוצמת האור העוברת דרכה עולה

ביצוע

הניסוי

עבודה קבוצתית

מספר טיפות נמהל מעט גרגרי מלח עם)ניצור תמיסת אם מרוכזת לביצוע הניסוי

מבחנות בכמות שווה של מים ולתוך כל מבחנה נטפטף ריכוז שונה של 5נמלא (, מים

נערבב היטב ונמדוד באמצעות חיישן אור את עוצמת , טיפות מתמיסת האם שיצרנו

ה.האור העוברת דרך כל תמיס

נע בקווים ישרים אולם כדי לודא שאנו מודדים את אחת מתכונות האור היא שהוא

ממקומות אחרים מיקמנו את הנקב המת האור שעוברת דרך התמיסה ולא מגיעעוצ

סמ" הכי קרוב לחיישן האור. 2בגליל במרחק של

המטרה של הוספת הגליל היא: שמירה על מרחק קבוע ממקור האור )עוצמת האור

יורדת ככל שמתרחקים ממקור האור( וכל תזוזה במערכת עלולה לגרום לשינוי

וכן הגליל שהאור נע בתוכו בעצם מבודד את מקור האור שמודדים בעוצמת האור.

ממקורות אחרים בסביבה )למשל אור ממנורה בכיתה, או אור השמש(.

.6,...3, 2, 1העזרו בטוש למספר את המבחנות: .1

, במבחנה זו נכין את תמיסת האם שתשתמש אותנו 6קחו את מבחנה מספר .2

מילילטר. 5במים עד לגובה של בניסוי. לשם כך יש למלא את המבחנה

( כמה גרגרים בודדים של אשלגן פרמנגנט.6שפכו לתוך אותה המבחנה )מס' .3

סגרו והבריגו את המבחנה וערבבו את התמיסה. .4

מילילטר. 100מלאו את המשורה במי ברז עד לגובה של .5

, עד לגובה של 5, 4, 3, 2, 1שפכו מים מהמשורה לכל אחת מהמבחנות הבאות: .6

לילטר.מי 20

מלאו את הטפטפת )או פיפטת המדידה( בכמה טיפות מתמיסת האם )מבחנה .7

(.6מס'

טיפה אחת מתמיסת האם, סגרו את המבחנה - 1טפטפו לתוך מבחנה מס' .8

וערבבו היטב את התמיסה.

טיפות מתמיסת האם, סגרו את המבחנה 2 -2טפטפו לתוך מבחנה מס' .9

וערבבו היטב את התמיסה.

טיפות מתמיסת האם, סגרו את המבחנה 3 -3מבחנה מס' טפטפו לתוך .01

וערבבו היטב את התמיסה.

טיפות מתמיסת האם, סגרו את המבחנה 4 -4טפטפו לתוך מבחנה מס' .11

וערבבו היטב את התמיסה.

ללא טיפות כלל מתמיסת 5והניחו בצד )מבחנה מספר 5סגרו את מבחנה מס' .12

האם(.

הצמידו בעזרת סיילוטייפ את שני גלילי נייר הטואלט אחד לשני. .13

סמ ונקבו חור קטן שיאפשר להכניס בכל מדידה 2מדדו מקצה אחד של הגליל .14

מבחנה אחרת לתוכו.

בניית מערך הניסוי: .15

הציבו את הסולולאר בצד אחר ומולו הציבו את הטאבלט. הקפידו

הפנס )בסולולאר( תהיה מופנית אל חיישן האור בטאבלט שאלומת אור

ותהייה בגובהו )ניתן להגביה את הטאבלט ולהניחו על ספר(.

הצמידו את גלילי הנייר המחוברים בין הטאבלט לבין הסולולאר וקבעו

את כל מערך הניסוי בסילוטייפ

מערך

אוגר הנתונים

הגדירו את מערך אוגר הנתונים

( LUX 0-600אור )

בשנייה 1 קצב הדגימה:

דקות 7 משך הדגימה:

המשך

ביצוע הניסוי

הדליקו את אפקליציית הפנס, לחצו להפעלת חיישן האור בטאבלט וכבו את .17

האור בכיתה.

בחור המנוקב )הנמצא בסמוך לחיישן האור( 5הניחו את מבחנה מספר .18

להתייצבות. רשמו את תוצאות ומדדו את עוצמת האור העוברת במבחנה עד

המדידה בטבלת איסוף הנתונים.

1)ריכוז של טיפה 1במבחנה מספר 5החליפו בזהירות את מבחנה מספר .19

מתמיסת האם( ומדדו את עוצמת האור עד להתייצבות.רשמו את תוצאות

המדידה בטבלת איסוף הנתונים.

2של טיפה )ריכוז 2במבחנה מספר 1החליפו בזהירות את מבחנה מספר .20

מתמיסת האם( ומדדו את עוצמת האור עד להתייצבות. רשמו את תוצאות

המדידה בטבלת איסוף הנתונים.

3)ריכוז של טיפה 3במבחנה מספר 2החליפו בזהירות את מבחנה מספר .21

מתמיסת האם( ומדדו את עוצמת האור עד להתייצבות. רשמו את תוצאות

המדידה בטבלת איסוף הנתונים.

4)ריכוז של טיפה 4במבחנה מספר 3בזהירות את מבחנה מספר החליפו .22

מתמיסת האם( ומדדו את עוצמת האור עד להתייצבות. רשמו את תוצאות

המדידה בטבלת איסוף הנתונים.

עוד פעמיים והשלימו את הטבלה. הקפידו שמקור האור 19-22חזרו על סעיפים

.יהיה במרחק קבוע מהמבחנות

עיבוד

נתונים

טבלת איסוף הנתונים מאפשרת לרכז את נתוני הניסוי ולהסיק מסקנות על התוצאות המתקבלות.

השלימו את הטבלה במהלך הניסוי:

מספר

מבחנה

ריכוז

התמיסה

)מספר

טיפות(

1-מדידה

עוצמת

האור

(lux )

2 -מדידה

עוצמת האור

(lux )

3 -מדידה

עוצמת האור

(lux )

טיפה 1 1

טיפות 2 2

טיפות 3 3

טיפות 4 4

5 ללא טיפות

)בקרה(

תוצאות

ומסקנות

מטרת הדיון בשלב זה היא לאושש או להפריך את השערת

המחקר ולתת הסבר מדעי שמבוסס על תוצאות הניסוי.

השאלות הבאות מובילות לדיון מטאקוגניטיבי בממצאי הניסוי

כאשר באופן הדרגתי ישנה המללת תהליך החקר מניתוח

(. הבקרה 2-3( הטיפול והמדידות )שאלות 1ההשערה )שאלה

( והתוצאות והמסקנות חשוב )שאלות 4-6וקבוצות הניסוי )שאלות

וצאות המדידיות( ( .להבחין בין תוצאות )מה קיבלנו בניסוי: ת7-9

לבין מסקנות )השלכות מתוצאות הניסוי ויצירת הכללה

שינינו את טווח הערכים של כיצד שינינו את הגורם המשפיע? .1

תמיסת האם )התמיסה המרוכזת(.

מה היה מספר הטיפות הקטן ביותר ומה היה מספר הטיפות הגדול .2

ת טיפו 1-4 ביותר )טווח( בו בדקנו את השפעת הגורם המשפיע?

מתמיסת האם של האשלגן הפרמנגנט.

באיזו יחידות מדידה ? אותוכיצד מדדנו מי הגורם המושפע ו .3

עוצמת האור שעברה דרך הואגורם המושפע ה השתמשנו?

.ביחידות של לוקסמדדדנו התמיסה

הניסוי? )מבחנות( בכל קבוצות שוויםמה היו הגורמים הקבועים וה .4

המבחנות, כמות המים בכל הכלים: סוג וגודל: הגורמים הקבועים

, המרחק של כל קבוצה )מבחנה( )בכל מבחנה( קבוצת ניסוי

מחיישן האור ופנס הלד.

ריכוז התמיסה איזה גורם היה שונה בין קבוצות )מבחנות( הניסוי? .5

טיפות. 1-4 -ששמנו בכל קבוצת ניסוי )בכל מבחנה( מ

חשוב מדוע איזו מבחנה שמשה כקבוצת )מבחנת( בקרה בניסוי? .6

, המבחנה ללא 6קבוצה )מבחנה( מספר ?בקרה קבוצת להעמיד

כל אל מולהשוואה כריכוז תמיסה כלל. קבוצת בקרה משמשת

שנעשה בה שינוי כלשהוא כדי להוכיח לנו שהגורם מבחנה

המשפיע )ריכוז התמיסה( הוא זה שאכן השפיע על עוצמת האור

ולא גורם אחר.

?המושפע הגורם ואת פיעהמש הגורם את להגדיר חשוב מדוע .7

כאשר מגדירים היטב את הגורם המשפיע ואת הגורם המושפע

ניתן לפרק היטב את התופעה שבוחנים, לזהות את מרכיבה לבחון

אותה אמפירית ולהסיק במדוייק על מערכת הקשרים בין הגורמים.

כדי לבחון ולראות שבכל פעם מקבלים ?חזרות לערוך חשוב מדוע .8

יש להדגיש כיצד זה יכול להשפיע על המסקנה אם .תוצאות דומות

מדעי ועל ההשפעה הכללית בידע הדומות לא נחזור ונקבל תוצאות

. מנותיהאם לא היה מבוסס על דיוק ומ

קיבלנו מגמה דומה עוצמת האור חזרהכל בגם בחזרות שבצענו

כך . ירדה ככל שריכוז התמיסה )מספר הטיפות בכל מבחנה( עלה

ניסוי.מהשניתן להסיק מסקנות מדוייקות

באיזה אופן השפיע ריכוז התמיסה על עוצמת האור שנמדדה? .9

ריכוז התמיסה השפיע על עוצמת האור:

עוצמת האור ירדה ולהיפך ככל ככל שריכוז התמיסה עלה

שריכוז התמיסה ירד עוצמת האור שעברה דרך התמיסה

ה.תעל

בגרף בכל פעם שמדדנו מבחנה עם תארו מילולית מה קרה

תמיסה בריכוז גדול מקודמתה?

עוצמת האור היתה גבוהה יותר מאשר במבחנה 1במבחנה עם טיפה

טיפות עוצמת האור 2הטיפות )ריכוז התמיסה( . במבחנה עם 2עם

טיפות 3-הייתה גבוהה יותר מעוצמת האור שנמדדה במבחנה עם ה

ור הייתה גבוהה יותר מאשר טיפות עוצמת הא 3-ובמחנה עם ה

טיפות )הריכוז הכי גבוה( . כלומר עוצמת האור הלכה 4במבחנה עם

וירדה ככל שריכוז התמיסה הלך ועלה.

תומכת בהשערה?שהגעת אליה אכן .האם המסקנה 10

?האם הניסוי אכן בדק את מה ששערת

?האם המדידות היו מדוייקות

?האם נערכו מספיק חזרות

משנה משהו בתהליך החקר? האם היית

יישום

התלמידים מעבירים את הידע שרכשו על תמיסות והרכב תמיסות להתנסות עם

תמיסות חדשות.

קל וחומר: צבעי מים: לחצו על הקישור הבא

.את הרכב הממס והמומס בתמיסות השונות כדי להכין תמיסות צבע וכן לבדוק

חקירת

המשך

התלמידים מתנסים בתכנון ניסוי דומה , הפעם תמיסת האם היא הקולה וכל פעם

עליהם לדל את המשקה בכמות כפולה של הממס מים ולבדוק את כמות האור

העוברת דרכה.

מידת העברת השתמשו בבקבוק קולה או כל משקה אחר ותכננו ניסוי הבודק את

האור דרך התמיסה.

עבור כל תמיסה שתכינו דללו את המשקה בכמות כפולה )מזו של המשקה( של מים.

שערו מה תהיה עוצמת האור בכל פעם?

רקע

מדעי

תערובת היא ערבוב של שני מרכיבים או יותר. ישנם שני סוגי תערובות:

מפוזרים באופן אחיד. למשל, סלט תערובת של מרכיבים שאינם תערובת לא אחידה:

כל מרכיב בתערובת הסלט שומר על התכונות שלו אך -פירות או סלט ירקות

החומרים בסלט אינם מפוזרים באופן שווה לאחר הערבוב.

: תערובת שהמרכיבים בה מפוזרים באופן שווה לאחר הערבוב. תערובת אחידה

היא סוג של תערובת התמיסה .כל המרכיבים מפוזרים באופן אחיד -למשל, מיץ פטל

אחידה, בתמיסה החומר מתמוסס בנוזל )ממס(, התמיסה צלולה והחומר המומס

מתפזר באופן אחיד בתוך הנוזל הממס.

)לא תמיד הנוזל הוא מים(.ממס הנוזל שבו ממיסים את החומרים נקרא

.מומסהחומר שמוסיפים לנוזל )לממס( נקרא

ה של החומר המתארת את היכולת שלו להיות מומס בחומר היא התכונ – מסיסות

אחר )הממס(, כך שתיווצר תמיסה )תערובת אחידה / הומוגנית(.

בכל תמיסה אפשר להמיס בממס )הנוזל( רק כמות מסויימת של מומסים. מעבר

לכמות הזו החומרים המומסים שוקעים בתחתית הכלי )למשל, בהמסה של כמות

סוכר בממס מים, הוא ישקע בתחתית הכוס(. תמיסה כזו מכונה -גדולה של המומס

.תמיסה רווייהבשם: