כימיה תיכונית›ניתוח קטע ממאמר מדעי›הבנה וניתוח קטע ממאמר מדעי

שאלה מתוך המבחן הרשמי — כימיה 5 יח״ל — שאלון 37381 · מבחן 2025 · קיץ מועד א · שאלה 9

ניתוח קטע ממאמר מדעי – חובה

קראו את הקטע שלפניכם, וענו על הסעיפים שאחריו לפי ההנחיות (שאלת חובה – 20 נקודות). החיפוש אחר אפשרויות לחיים במערכת השמש. מדענים מעריכים כי החיים על פני כדור הארץ החלו לפני כ־3.8 מיליארד שנה. הערכה זו מתבססת על שיטות מדעיות המסתמכות על תהליכי התפרקות של איזוטופים רדיואקטיביים שונים, לקביעת הגיל של מאובנים וסלעים. הוצעו תאוריות מדעיות שונות להבנת ראשית החיים על פני כדור הארץ. לפי אחת התאוריות, מולקולות מורכבות חיוניות הנמצאות ביצורים חיים נוצרו ממולקולות קטנות שהיו בעבר באטמוספרה של כדור הארץ. ניסוי של החוקרים מילר ויורי משנת 1953 סיפק ראיה ראשונה לנכונות תאוריה זו. בניסוי מילר־יורי הכניסו למְכל תערובת של גזים הדומה לאטמוספרה שהייתה על פני כדור הארץ בראשית היווצרות החיים, על פי מה שהיה ידוע בתקופה שבה נערך הניסוי. הגזים בתערובת היו בעיקר מים, $H_{2} O (g)$ , וכן אמוניה, $N H_{3} (g)$ , מתאן, $C H_{4} (g)$ , ומימן, $H_{2} (g)$ . על פי המשוער, אחד ממקורות האנרגייה בתקופה הקדומה היה ברקים, ולכן במהלך הניסוי סיפקו אנרגייה למכל באמצעות העברת זרם חשמלי המדמה השפעה של ברק. הניסוי נמשך שבוע ובסיומו נבדקו התוצרים. במכל נמצאו תרכובות פחמן רבות כגון שומנים ובין השאר גם מולקולות של גליצין, $N H_{2} C H_{2} COOH$ . תגובות 1–2 שלפניכם הן חלק מן התגובות שהתרחשו במהלך הניסוי: 1. $H_{2} O (g) + C H_{4} (g) \to C H_{2} O (g) + 2 H_{2} (g)$ $Δ H_{1}^{0} > 0$ 2. $N H_{3} (g) + C H_{4} (g) \to HCN (g) + 3 H_{2} (g)$ $Δ H_{2}^{0} > 0$ תוצרים של תגובות 1 ו־2 הגיבו בתגובה 3 שלפניכם שבה נוצר גליצין: 3. $C H_{2} O (g) + HCN (g) + H_{2} O (g) \to N H_{2} C H_{2} COOH (g)$ מולקולות הגליצין הן חלק מאבני הבניין של חלבונים המאפיינים תאים חיים. תוצאות ניסוי מילר־יורי הראו כי בנוכחות מים אפשר לייצר מולקולות מורכבות ממולקולות פשוטות שהיו כנראה בעבר באטמוספרה. כדור הארץ הוא כוכב הלכת היחיד במערכת השמש שידוע לנו כי התפתחו בו חיים. מדענים מחפשים כוכבי לכת או ירחים שיש להם מאפיינים של אקלים וטמפרטורה הדומים לאלה של כדור הארץ. מים וחומרים נוספים העשויים להיות מסיסים בהם, יכולים להיות בסביבה שיש בה תנאים טובים להתפתחות חיים. לכן מתרכזים כיום בחיפוש אחר מים על פני כוכבי לכת או ירחים. בחודש אוקטובר 2024 נשלחה הגשושית "אירופה קליפר" אל הירח אירופה – אחד הירחים של צדק, כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש. בירח אירופה נמצאו ראיות מוצקות לקיומו של אוקיינוס ענק של מים נוזליים מתחת לשכבת קרח. נוסף על כך נמצאו ראיות שהמים האלה מוליכים חשמל. הגשושית נשלחה כדי לחקור אם התנאים באוקיינוס זה מתאימים ליצירת חיים. לגשושית נבנה מגן העשוי סגסוגת אלומיניום וטיטניום בעובי 1 ס"מ כדי להגן עליה מפני הקרינה שתגיע אליה מכוכב הלכת צדק. הגשושית אמורה להגיע ליעדה בשנת 2030, להקיף את הירח אירופה במשך ארבע שנים ולשלוח מידע. נצטרך לחכות לפחות עוד כמה שנים כדי לקבל תשובה על השאלה אם ייתכנו תנאים לחיים נוספים במערכת השמש. מקורות ראשיים: https://europa.nasa.gov/why-europa/ingredients-for-life/ ; https://en.wikipedia.org/wiki/Miller%E2%80%93Urey_experiment ענו על כל הסעיפים א, ב, ג, ד, ה, ו ועל אחד מן הסעיפים ז או ח.

טבלה בסעיף ב

החומר בתגובות 1 ו־2	$H_{2} O (g)$	$C H_{4} (g)$	$C H_{2} O (g)$	$H_{2} (g)$	$N H_{3} (g)$	$HCN (g)$
נוסחת המולקולה	$H_{2} O$
נוסחת ייצוג האלקטרונים של המולקולה
צורת המולקולה	זוויתית	טטראדר	משולשת מישורית	קווית	פירמידה משולשת	קווית
קוטביות המולקולה קוטבית / לא קוטבית

איור 2 הכיתוב «איור 2» מתחת לציור: מודל כדורים ומקלות של מולקולה, צבעי הכדורים לפי המקרא. במודל שלושה כדורי פחמן. פחמן אחד שמאלי קשור בקשר כפול שני מקלות לכדור חמצן למעלה, ובקשר יחיד לכדור חמצן נוסף למטה, ולחמצן התחתון ק

מסגרת מקרא שכותרתה «מקרא:». מלמעלה למטה: כדור אפור כהה – פחמן; כדור לבן קטן – מימן; כדור אפור בהיר – חמצן; כדור שחור – חנקן.

איור 1 הכיתוב «איור 1» מתחת לציור: מודל כדורים ומקלות של מולקולה, צבעי הכדורים לפי המקרא. במודל שני כדורי פחמן. הפחמן המרכזי קשור בקשר כפול שני מקלות לכדור חמצן למעלה; משמאל הוא קשור לכדור חנקן שחור שאליו קשורים שני כדור

סעיף א

באחת מן השיטות הנהוגות לקביעת הגיל של סלעים ומאובנים משתמשים במידע המתקבל בתהליך הפירוק של האיזוטופ הרדיואקטיבי של אורניום, $_{92}^{235} U$ . נתון תהליך פירוק של האיזוטופ הרדיואקטיבי $_{92}^{235} U$ : $_{92}^{235} U \to A$ + קרינת $α$ . A הוא סימול שרירותי לאיזוטופ.

סעיף א. (1) מהו המספר האטומי של A?

(2) מהו מספר המסה של A?

(3) מהו סמל היסוד A?

סעיף ב

השלימו את הנתונים החסרים בטבלה שלפניכם (כתבו אותם בתיבת התשובה).

סעיף ג

נתון: דרגת החמצון של אטום הפחמן במולקולה $C H_{4}$ היא $(- 4)$ . דרגת החמצון של אטום הפחמן במולקולה $C H_{2} O$ היא $(0)$ .

סעיף ג. (1) קבעו אם דרגת החמצון של אטומי המימן בתגובה 1 משתנה, ואם כן – כיצד היא משתנה.

(2) קבעו אם דרגת החמצון של אטומי החמצן בתגובה 1 משתנה, ואם כן – כיצד היא משתנה.

סעיף ד

מה הם השמות של הקבוצות הפונקציונליות במולקולת גליצין?

סעיף ה

לפניכם שני איורים המתארים מודלים של שתי מולקולות. קבעו איזה מן האיורים, 1 או 2, מתאר איזומר של מולקולת גליצין, והסבירו את קביעתכם. התייחסו בתשובתכם למושג איזומר.

סעיף ו

חוקרים ערכו את ניסוי מילר־יורי. נתון כי בניסוי זה הגיבו 0.001 מול אמוניה. חשבו כמה מולקולות גליצין התקבלו בתגובה. פרטו את חישוביכם. הניחו שכל המגיבים הגיבו בשלמות.

סעיף ז

סעיף ז הוא סעיף בחירה. אם תבחרו לענות עליו, אל תענו על סעיף ח.

סעיף ז. על פי התגובות הנתונות בקטע, הסבירו מדוע בניסוי מילר־יורי סיפקו אנרגייה למְכל לאורך כל הניסוי.

סעיף ח

סעיף ח הוא סעיף בחירה. אם תבחרו לענות עליו, אל תענו על סעיף ז.

סעיף ח. על פי הקטע, קבעו איזה סוג חלקיקים עשוי להיות באוקיינוס שמתחת לשכבת הקרח בירח אירופה, מלבד מולקולות מים.

שאלות ותגובות על השאלה

🎓 לא הבנתם משהו? קבלו הסבר נוסף ממרצה

שאלו כאן — ותקבלו מענה מוסמך.

🎓 מרצה עונה כאן — תקבלו מענה מקצועי

נסו את השאלה באפליקציה — חינם ←