מה קרה במעבדה בשלומי?

מה קרה במעבדה בשלומי?

השבוע התפרסמה ידיעה על ניסוי מדעי שהשתבש במרכז מחוננים בשלומי. אחת התלמידות, גל מכיתה ו, סיפרה ל-Ynet:

"עשינו ניסוי במהלכו המורה בדקה כמה סוגי אבקות מעל להבת אש. בשלב מסוים עף גיץ של מגנזיום וגרם לפיצוץ". לדברי גל, המורה פתחה את ברז המים בכיור ועשן התפזר בחלל החדר. מיד יצאנו מהכיתה והמזכירה הורתה לכל התלמידים במבנה לצאת החוצה. אחרי כמה דקות הרגשנו צריבות בעיניים וחלק מהילדים השתעלו והתקשו קצת בנשימה", אמרה והוסיפה כי "לשמחתנו זה נגמר רק בזה".

הסיפור נגמר בשלושה עשר (!) פצועים קל: עשרה תלמידים ושלושה אנשי צוות,כולל המורה. מה בדיוק קרה שם? מהתיאור של גל וקצת כימיה תיכונית ננסה לפענח מה התרחש, וכיצד היה אפשר למנוע זאת.

נא להכיר: מגנזיום
מגנזיום
הוא מתכת פעילה, המצויה בטור השני של הטבלה המחזורית יחד עם עוד מתכות, כמו סידן, הקרויות אלקליות עפרוריות. מתכות אלו פעילות מאוד, ומגיבות עם חמצן בתגובת שרפה שמשחררת אנרגיה רבה בצורת חום ואור.

כאשר מגנזיום בוער הוא פולט אור לבן ובוהק המזכיר מבזק של מצלמה. ואכן, הפלאש של המצלמות הראשונות, שלווה בפיצוץ חינני ועננת עשן לבנבנה, היה מבוסס על בעירה מהירה של אבקת מגנזיום. שפע דוגמאות להתלקחויות נפיצות של מגנזיום אפשר לראות כאן.  על פי מה שמתואר, המורה בשלומי הדגימה שריפה של אבקת מגנזיום מעל להבה, הדגמה שמייצרת ניצוצות בוהקים ויפים.  מה קורה למגנזיום במגע עם מים?  מגנזיום מוצק מכוסה בשכבה מגנה של מגנזיום חמצני ולכן גם אם נרטיב אותו במים הוא לא יגיב בטמפרטורת החדר. אבל, בטמפרטורה גבוהה המצב משתנה והמגנזיום מתחיל להגיב בפראות במגע עם מים. בתגובה זו מתפרקות מולקולות המים ומשחררות מימן אשר ממהר להתפוצץ בהשפעת החום שנפלט. בשפת הכימיה:

ובשפת בני אדם: מגנזיום ומים הופכים למימן ומגנזיום הידרוקסיד (עליו נדבר מיד)

את העובדות הנפיצות האילו הפכה חבורת ברייניאק לקטע קלאסי עבור כל כימאי, פירומן או סתם חובב מהומה. בקטע מופיעות מתכות אלקאליות (עמודה ראשונה) שמגיבות חזק עם מים גם בטמפרטורת החדר.

כאשר מגנזיום בוער, הלהבה שלו אמנם בוהקת ומסנוורת אך מרוכזת במקום אחד. אם כמות המגנזיום קטנה, הניסוי בטוח באופן יחסי, והוא מקובל בשיעורי כימיה. אבל אם שופכים מים התגובה עלולה לצאת משליטה: המימן המשתחרר בוער, מוליך את האש, מפזר אותה ועלול להתפוצץ.

נחזור לשלומי – אפשר לשער שניצוצות מגנזיום בוער באו במגע עם מים והדבר גרם ל-'בום' קטן שלווה בהתלקחות והבזק אור. המורה נבהלה, ועשתה את המעשה האינסטינקטיבי המתבקש: לזרוק את המגנזיום לכיור ולפתוח את הברז.  כפי שהספקנו להבין, מדובר ברעיון לא מוצלח.

דם, אש ותמרות עשן
כפי שראינו, מגנזיום בוער לא הולך טוב עם מים. בקטע הזה, אפשר לראות שהמים, בניגוד לטבעם הנוח בדרך כלל, מלבים את הלהבה בדומה לדלק! למעשה, מגנזיום בוער לא הולך טוב עם כלום. גם התזה עם מטפה על הלהבה תביא לתוצאה הפוכה מהמצופה, מכיוון שהמגנזיום מגיב עם הפחמן הדו-חמצני שבקצף (מוסר לו אלקטרונים – היינו, מחזר אותו), והבעירה רק גוברת. איך בכל זאת מכבים אותו? מיד נסביר.

כזכור, המגנזיום שלנו משכשך בכיור הרטוב והעניינים מסתבכים. תוצר הבעירה הראשוני הוא המלח מגנזיום אוקסידי (MgO)  הנקרא גם מגנזיה, ונראה כמו אפר לבנבן (מתעמלים מאבקים בו את כפות ידיהם במטרה להגביר החיכוך עם המכשירים). כאשר מלח זה בא במגע עם מים מתקבל אותו מגנזיום הידרוקסיד שהוזכר קודם. מדובר בבסיס תוקפני למדי.  כעת, הבערה בכיור מייצרת עשן לבנבן (MgO) שחלקו הקטן הפך למגנזיום הידרוקסידי. בנוסף, נוצר גם חום רב שהופך את המים לקיטור, דבר שמגביר את פיזור תוצרי הבערה. ממש לא נעים.

עיניים שלי
תוצרי הבעירה שהוזכרו הינם בסיסים חזקים ולכן, מסיבות מובנות, אינם חביבים על גוף האדם . במיוחד רגישות העיניים, ומכאן ההמלצה הגורפת להשתמש במשקפי מגן בכל ניסוי שבו מעורבות תמיסות חריפות ו/או בעירה.במקרה שלפננו לא חולקו משקפי מגן, ומכאן הצריבה הכואבת בעיניים שאותה גרמו  תוצרי הבעירה הבסיסיים. אותם חומרים גם צרבו את מערכת הנשימה, מה משסביר את השיעולים וקוצר נשימה שאותם תארה בנאמנות הילדה גל.
מה אפשר היה לעשות? ראשית, למנוע מגע בין המגנזיום למים. אבל מרגע שהמגנזיום מתחיל לבעור אין לכבותו בשום דרך ביתית! לא מים, לא מטפה לא חול – כלום.  זאת ועוד, המלצה זו תופסת עבור התלקחות של כל מתכת באשר היא. פשוט: לא לעשות כלום עד שהלהבה תדעך מעצמה. כך נוהגים גם ציוותי כיבוי כאשר מפעל כימיקאלים עולה בלהבות.  הסיבה היא שתהליכים אילו מלווים בשחרור של אנרגיה כה רבה, שפשוט אין לדעת אילו ראקציות יצאו לפועל ואילו חומרים מסוכנים יווצרו.

ניסוי ותהייה?
האם האירוע המצער צריך לגרום לצמצום היקף הניסויים וההדגמות בכיתה? נדמה שמבחינת משרד החינוך התשובה היא חיובית, גורפת וכמעט אוטומאטית.  רשימת המגבלות והאיסורים המוטלת על מורי המדע הולכת ותופחת חדשים לבקרים, והתלמידים נאלצים להסתפק בשיעורים פרונטאליים תחת שיעוריים חווייתיים. רבים מדי המורים שמוותרים על הדגמה או ניסוי חשובים רק על מנת שלא "להסתבך", שכן כל דבר פעוט הפך "מסוכן".  משמעות הדבר היא שהמדע הופך פחות נגיש, פחות מלהיב ופחות מושך.  ההשלכות ברורות: פחות תלמידי מדע, פחות מדענים, פחות טכנולוגיה מבוססת מדע. מובן שזהירות ובטיחות הם לפני הכל, אבל מה שצריך לקבוע אם ואיך לבצע ניסוי או ההדגמה הוא לא פחד ובורות אלא הבנה, ידע וחזון של לימודי מדע מרתקים ומעשירים.

תודה לד"ר איתן קריין על הייעוץ והעריכה המדעית.

קישורים נוספים

בעירת מגנזיום – לא לנסות בבית!
מגנזיום ומים 2 (לאוהבי הג'אנר)
מגנזיום ותפקידו במערכת העצבים
שימוש בטוח במגנזיום (אנגלית)
פגיעות עיניים (כולל פגיעות כימיקאלים)

תגיות:

להגיב על אושרה לבטל

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

כתיבת

  • 6 מחשבות על “מה קרה במעבדה בשלומי?

    • למה אסור לכבות את המגנזיום הבוער ע"י חול – למשל בזריקתו לבור וכיסוי בחול כדי למנוע מגע עם חמצן ?

    • בלינק שצרפתי ("המלצה זו") כתוב שהחול עשוי להיות לח.
      אם החול יבש לגמרי, נראה לי שזה בסדר

    • הדבר היחיד שאני לא מצליחה להבין זה את השטות הגמורה, שמגנזיום מחמצן את הפחמן הדו חמצני שבקצף.
      א. מגנזיום הינו חומר מחזר אולטימטיבי, ולא חומר מחמצן.
      ב. פחמן דו חמצני מחומצן לדרגת חימצון מקסימאלית.

    • יש מטפים לכיבוי שריפת מתכות קלות. מסומנים באות D

    • תודה לאושרה על ההערה הנכונה.
      המגנזיום מוסר אלקטרונים לפחמן דו-חמצני ולכן מחזר אותו ולא מחמצן אותו כפי שנכתב בטעות.
      הטעות תוקנה

    • משרד החינוך מעסיק מורים שרלטנים שלא במיוחד יודעים מדע, אבל יודעים להסתדר עם המערכת ויודעים להשיג משרות של מורים למדעים.
      וכך הם מנסים לחקות את מה שהם רואים בתוכניות טלוויזיה כמו "ברינייאק" ומקסחי המיתוסים כדי להרשים את התלמידים.
      לידיעת המורים, כל ניסוי במדע ובכלל ניסוי בכימיה לא מצליח במכה הראשונה. ושאלתם את עצמכם מדוע לא מפיקים בארצנו תוכניות כחול לבן כמו "ברינייאק" או מקסחי המיתוסים? בדיוק בגלל שבדרך כלל לבצע ניסוי כמו שמבצעים בברינייאק זה משהו מורכב, שדורש הרבה אמצעי זהירות, הניסוי לא תמיד מצליח במכה הראשונה, השניה ואף השלישית – דברים נשרפים, נהרסים וכולי. ומכיוון שיש לנקוט כל כך הרבה אמצעי זהירות ולדעת בדיוק איך להשתמש בחומרים ויש להקצות לניסוי בדיוק את התחומים והשטחים הדרושים – העלות היא כל כך יקרה וצריך להיות כל כך מקצועיים, שלא מפיקים בארץ תוכניות מדע כאלה לטלוויזיה. ולכן להיות מורה למדע שמבצע ניסויים כמו ברינייאק זה גם מאוד מסובך ודורש מיומנות ולא שרלטנות. ביחוד כאשר מדובר בילדים.