אמא אני רוצה לגדול - תסריט המשחק פולימרים


רקע

דני הוא מונומר בראשית דרכו, עם פוטנציאל עצום בחייו. הוא חולם להפוך לפולימר בעל משמעות, ביחד עם חבריו, המונומרים.

לוו את דני וחבריו במאמץ להגשים את חלומם- להיות פולימרים יעילים ולקחת חלק בחברה שלנו.

הדמויות

פולינה מונומרית 1

פולינה אוהבת את הצבע לבן, אוהבת לשמור על הקור והחום, ולבודד  את כולם :)

 


העמדה שלך

מטרתה של פולינה היא להפוך לפולימרית בעלת משמעות בחייה, ואף לקחת חלק בתעשייה של היום.


משאבים

מערכה/דיון - 01

פיליפ מונומר 2

אם תשאלו אותו, הוא מעדיף את החורף.

ורוב הסיכויים שתפגשו אותו בכל מקום.. 


העמדה שלך

מטרתו של פיליפ היא להפוך לפולימר בעל משמעות בחייו, ואף לקחת חלק בתעשייה של היום.


משאבים

מערכה/דיון - 01

מערכה/דיון 1: שיטת פילמור של פולינה



1.

הודעה פומבית

שלום לכולם!

כדי להיות פולימר, המונומר צריך לעבור כמה שלבים.

כעת, נתמקד בפולימרית הראשונה- פולינה.

 

 



2.

הודעה פרטית (זמן קצר אחרי הודעה הקודמת)

פולינה:

שלום! אני פולינה, נעים להכיר.

יש לי קשר יחיד בין שני הפחמנים שנמצאים בשלד שלי. אליהם מחוברים מימנים וטבעת בנזינית.

פיליפ:

שלום פולינה!

פרנק:

נעים מאוד להכיר!



3.

הודעה פומבית (זמן קצר אחרי הודעה הקודמת)

בתור התחלה, חישבו על שתי השיטות בהן ניתן ליצור פולימר.

מהן? כיצד הן פועלות? מהם התנאים לקיומה של כל שיטה?



4.

הודעה פומבית (זמן מה אחרי הודעה קודמת)

יפה מאוד! למקרה שאתם לא בטוחים, הנה הסבר קצר על כל אחת מדרכי הפלמור:

שיטת סיפוח- 

תהליך הסיפוח הוא תהליך שבו מתפרק קשר כפול בין אטומי פחמן ולאותם אטומי הפחמן מצטרפים אטומים נוספים המשלימים את מספר הקשרים הרצוי לאטומי הפחמן כדי להגיע לרמה אלקטרונית אחרונה מלאה. ישנם מספר מנגנונים שבהם מתבצע התהליך: מנגנון רדיקלי, מנגנון יוני קטיוני או מנגנון אניוני.

שיטת דחיסה-

תהליך דחיסה הוא תהליך שבו בתגובה בין שני חומרים ולעיתים אותו חומר עם עצמו מתקבל תוצר בעל מסה מולרית גדולה יותר ומשתחררות מולקולות קטנות כמו מולקולת מים H2O או מולקולות HCℓ.

מקרה 1- תגובה בה מגיבים חומצה קרבוקסילית (COOH– ) עם כוהל (OH– ) . בתגובה בין שתי קבוצות פונקציונאליות אלה נוצר הרכב חדש הקרוי קשר אסטרי ( –COO– ).

מקרה 2- תגובה בה מגיבים חומצה קרבוקסילית (COOH– ) עם אמין (NH2– ) . בתגובה בין שתי קבוצות פונקציונאליות אלה נוצר הרכב חדש הקרוי קשר אמידי ( –CONH– ).

מקרה 3- תגובה בין מולקולות של כוהל (בינן לבין עצמן) בתגובה זו נוצר קשר אתרי –O– .

 



הצבעה

מהי שיטת הפלמור של פולינה?



אפשרות 1
דחיסה
אפשרות 2
סיפוח


ההודעה שתתקבל אם רוב המשתתפות.ים הצביעו בעד אפשרות



אפשרות 1

כל הכבוד! פולינה יכולה להפוך לפולימר על ידי שיטת הדחיסה!


אפשרות 2

אוי לא! פולינה לא יכולה להפוך לפולימר על ידי שיטת סיפוח.. חישבו- למה?




נקודות מעניינות לדיון

הסבר לתלמידים על שיטות הפלמור, השוני ביניהם, והמאפיינים של המונומר של פולינה.

מערכה/דיון 2: להיות סיב, או לא להיות? זאת השאלה



1.

הודעה פומבית

מעולה! פולינה להפוך לפולימר על ידי דחיסה!

 



2.

הודעה פרטית (זמן קצר אחרי הודעה הקודמת)

פולינה:

עכשיו, חישבו- האם אוכל להפוך לסיב ולהיות חלק מהתעשייה של היום?

פיליפ:

אני מאמין בך פולינה!



3.

הודעה פומבית (זמן קצר אחרי הודעה הקודמת)

חישבו- מהם הקריטריונים עליהם פולימר צריך לענות בכדי שיוכל להפוך לסיב בעל משמעות?



4.

הודעה פומבית (זמן מה אחרי הודעה קודמת)

כל הכבוד! למקרה שאתם לא בטוחים, הנה הסבר קצר על תהליך הייצור של סיבים, ועל המאפיינים שכל פולימר צריך לענות עליהם כדי להפוך לסיב:

התהליך שבו הופכים את הפולימר לסיב נקרא תהליך טוויה. בתהליך הטוויה דוחסים פולימר במצב צבירה נוזלי או תמיסת פולימר דרך דיסקית מחוררת (כמו מסננת). עובי הסיבים הנוצרים תלוי בגודל החורים המצויים בדיסקית.

מאפיינים הדרושים להפיכת פולימר לסיב:

  1. מבנה גבישי.
  2. שרשראות בעלות סדירות גבוהה.
  3. שרשראות ללא הסתעפויות וללא קיפולים (כושר מתיחה נמוך).
  4. גורמים המפריעים לפיתול האקראי של קטעי השרשראות ויוצרים שרשראות פרושות עם אחוזי גבישיות גבוהים (צפיפות גבוהה) ללא קבוצות צד נפחיות (גופים קשיחים בשלד השרשרת, קבוצת צד קוטביות, קשרים בין מולקולריים חזקים).
  5. שרשראות ארוכות, בעלות כיוון אחיד.
  6. ללא קשרי צילוב.
  7. טמפרטורת זגוגית מעל לטמפרטורת החדר (נמצאים במצב הזגוגי).


הצבעה

אחרי כל הידע שצברתם, הגיע הזמן לענות על השאלה הגדולה:

האם הפולימר של פולינה יוכל להפוך לסיב?



אפשרות 1
כן
אפשרות 2
לא


ההודעה שתתקבל אם רוב המשתתפות.ים הצביעו בעד אפשרות



אפשרות 1

אוי לא! לצערנו הפולימר של פולינה לא יוכל להפוך לסיב..

קראו שוב את המידע הרלוונטי, וחישבו- למה?

 


אפשרות 2

צדקתם! פולינה אכן לא תוכל להפוך לסיב.




נקודות מעניינות לדיון

הסבר לתלמידים על התכונות של הפולימר של פולינה, ומדוע היא לא תוכל להפוך לסיב.

מערכה/דיון 3: שיטת הפילמור של פיליפ



1.

הודעה פומבית

אחרי שגילינו כי פולינה לא תוכל להפוך לסיב, בואו נבדוק האם פיליפ יוכל..

כדי להיות פולימר, המונומר צריך לעבור כמה שלבים.

 

 



2.

הודעה פרטית (זמן קצר אחרי הודעה הקודמת)

פולינה:

שלום פיליפ!

פיליפ:

שלום! אני פיליפ, נעים להכיר.

יש לי קשר יחיד בין שני הפחמנים שנמצאים בשלד שלי. אליהם מחוברים מימנים וקבוצת צד של CH3.



3.

הודעה פומבית (זמן קצר אחרי הודעה הקודמת)

בתור התחלה, חישבו על שתי השיטות בהן ניתן ליצור פולימר.

מהן? כיצד הן פועלות? מהם התנאים לקיומה של כל שיטה?



4.

הודעה פומבית (זמן מה אחרי הודעה קודמת)

יפה מאוד! למקרה שאתם לא בטוחים, הנה הסבר קצר על כל אחת מדרכי הפלמור:

שיטת סיפוח- 

תהליך הסיפוח הוא תהליך שבו מתפרק קשר כפול בין אטומי פחמן ולאותם אטומי הפחמן מצטרפים אטומים נוספים המשלימים את מספר הקשרים הרצוי לאטומי הפחמן כדי להגיע לרמה אלקטרונית אחרונה מלאה. ישנם מספר מנגנונים שבהם מתבצע התהליך: מנגנון רדיקלי, מנגנון יוני קטיוני או מנגנון אניוני.

שיטת דחיסה-

תהליך דחיסה הוא תהליך שבו בתגובה בין שני חומרים ולעיתים אותו חומר עם עצמו מתקבל תוצר בעל מסה מולרית גדולה יותר ומשתחררות מולקולות קטנות כמו מולקולת מים H2O או מולקולות HCℓ.

מקרה 1- תגובה בה מגיבים חומצה קרבוקסילית (COOH– ) עם כוהל (OH– ) . בתגובה בין שתי קבוצות פונקציונאליות אלה נוצר הרכב חדש הקרוי קשר אסטרי ( –COO– ).

מקרה 2- תגובה בה מגיבים חומצה קרבוקסילית (COOH– ) עם אמין (NH2– ) . בתגובה בין שתי קבוצות פונקציונאליות אלה נוצר הרכב חדש הקרוי קשר אמידי ( –CONH– ).

מקרה 3- תגובה בין מולקולות של כוהל (בינן לבין עצמן) בתגובה זו נוצר קשר אתרי –O– .

 



הצבעה

מה שיטת הפלמור של פיליפ?



אפשרות 1
דחיסה
אפשרות 2
סיפוח


ההודעה שתתקבל אם רוב המשתתפות.ים הצביעו בעד אפשרות



אפשרות 1

אוי לא! פיליפ לא יכול להפוך לפולימר על ידי שיטת הדחיסה.. חישבו- למה?


אפשרות 2

כל הכבוד! פיליפ יכול להפוך לפולימר על ידי שיטת הסיפוח!




נקודות מעניינות לדיון

הסבר לתלמידים על שיטות הפילמור, ההבדל ביניהן, ומאפייני המונומר של פיליפ.

מערכה/דיון 4: להיות סיב, או לא להיות? זאת השאלה



1.

הודעה פומבית

מעולה! פיליפ יוכל להפוך לפולימר על ידי שיטת הסיפוח!



2.

הודעה פרטית (זמן קצר אחרי הודעה הקודמת)

פולינה:

מקווה שתוכל להפוך לסיב בעל משמעות!

פיליפ:

עכשיו, חישבו- האם אוכל להפוך לסיב ולהיות חלק מהתעשייה של היום?



3.

הודעה פומבית (זמן קצר אחרי הודעה הקודמת)

חישבו- מהם הקריטריונים עליהם פולימר צריך לענות בכדי שיוכל להפוך לסיב בעל משמעות?



4.

הודעה פומבית (זמן מה אחרי הודעה קודמת)

כל הכבוד! למקרה שאתם לא בטוחים, הנה הסבר קצר על תהליך הייצור של סיבים, ועל המאפיינים שכל פולימר צריך לענות עליהם כדי להפוך לסיב:

התהליך שבו הופכים את הפולימר לסיב נקרא תהליך טוויה. בתהליך הטוויה דוחסים פולימר במצב צבירה נוזלי או תמיסת פולימר דרך דיסקית מחוררת (כמו מסננת). עובי הסיבים הנוצרים תלוי בגודל החורים המצויים בדיסקית.

מאפיינים הדרושים להפיכת פולימר לסיב:

  1. מבנה גבישי.
  2. שרשראות בעלות סדירות גבוהה.
  3. שרשראות ללא הסתעפויות וללא קיפולים (כושר מתיחה נמוך).
  4. גורמים המפריעים לפיתול האקראי של קטעי השרשראות ויוצרים שרשראות פרושות עם אחוזי גבישיות גבוהים (צפיפות גבוהה) ללא קבוצות צד נפחיות (גופים קשיחים בשלד השרשרת, קבוצת צד קוטביות, קשרים בין מולקולריים חזקים).
  5. שרשראות ארוכות, בעלות כיוון אחיד.
  6. ללא קשרי צילוב.
  7. טמפרטורת זגוגית מעל לטמפרטורת החדר (נמצאים במצב הזגוגי).


הצבעה

האם פיליפ יוכל להפוך לסיב?



אפשרות 1
כן
אפשרות 2
לא


ההודעה שתתקבל אם רוב המשתתפות.ים הצביעו בעד אפשרות



אפשרות 1

יופי! פיליפ אכן יוכל להפוך לסיב!


אפשרות 2

לא נורא! לשמחתנו הפולימר של פיליפ יוכל להפוך לסיב..

קראו שוב את המידע הרלוונטי, וחישבו- מדוע?




נקודות מעניינות לדיון

הסבר לתלמידים על התכונות של הפולימר של פיליפ, ומדוע הוא אכן יוכל להפוך לסיב.