יחידה 8 – סטויכיומטריה ותגובות

איזון תגובות כימיות

בתגובה מאוזנת, מספר האטומים של כל יסוד שווה בשני הצדדים.

שלבים לאיזון

1. כתבו את התגובה הלא-מאוזנת
2. סדרו את המקדמים ליסוד אחרי יסוד
3. התחילו מהיסוד שמופיע במקום אחד בכל צד
4. השאירו $O$ ו-$H$ לסוף
5. וודאו שהכל מאוזן

דוגמה

$C_3H_8 + O_2 \to CO_2 + H_2O$

1. איזון C: $C_3H_8 + O_2 \to \mathbf{3}CO_2 + H_2O$
2. איזון H: $C_3H_8 + O_2 \to 3CO_2 + \mathbf{4}H_2O$
3. איזון O: צד ימין: $3 \times 2 + 4 \times 1 = 10$ אטומי O → $C_3H_8 + \mathbf{5}O_2 \to 3CO_2 + 4H_2O$

בדיקה: C: $3=3$ ✓, H: $8=8$ ✓, O: $10=10$ ✓

חישובי מסה–מול–נפח

"משולש ההמרות"

$\text{מסה (g)} \xrightarrow{\div M} \text{מולים} \xrightarrow{\times N_A} \text{חלקיקים}$

$\text{מסה (g)} \xleftarrow{\times M} \text{מולים} \xleftarrow{\div N_A} \text{חלקיקים}$

שלבים לפתרון שאלה סטויכיומטרית

1. כתבו תגובה מאוזנת
2. המירו את הנתון למולים ($n = m/M$)
3. השתמשו ביחסי המקדמים (יחס מולי)
4. המירו חזרה ליחידות המבוקשות

דוגמה

שאלה: כמה גרם $CO_2$ נוצרים משריפת $44\,\text{g}$ של $C_3H_8$?

$C_3H_8 + 5O_2 \to 3CO_2 + 4H_2O$

1. $n_{C_3H_8} = \frac{44}{44} = 1\,\text{mol}$
2. יחס מולי: $1\,\text{mol}\;C_3H_8 \to 3\,\text{mol}\;CO_2$
3. $n_{CO_2} = 3\,\text{mol}$
4. $m_{CO_2} = 3 \times 44 = 132\,\text{g}$

מגיב מגביל

המגיב המגביל הוא המגיב שנגמר ראשון וקובע כמה תוצר ייווצר.

שלבים לזיהוי

1. חשבו כמה מולים של כל מגיב
2. חלקו כל אחד במקדם שלו בתגובה
3. הקטן ביותר = מגיב מגביל

דוגמה

$2H_2 + O_2 \to 2H_2O$

נתון: $4\,\text{g}\;H_2$ ו-$32\,\text{g}\;O_2$.

• $n_{H_2} = \frac{4}{2} = 2\,\text{mol}$ → $\frac{2}{2} = 1$
• $n_{O_2} = \frac{32}{32} = 1\,\text{mol}$ → $\frac{1}{1} = 1$

שווה! אין מגיב מגביל – שניהם נגמרים בדיוק.

אם היו $3\,\text{g}\;H_2$:

• $n_{H_2} = 1.5\,\text{mol}$ → $\frac{1.5}{2} = 0.75$ ← מגביל!
• $n_{O_2} = 1\,\text{mol}$ → $\frac{1}{1} = 1$

סוגי תגובות כימיות

דוגמה טיפוסית למבחן

שאלה: $10\,\text{g}$ של $CaCO_3$ מגיבים עם עודף $HCl$. כמה גרם $CO_2$ ייווצרו?

$CaCO_3 + 2HCl \to CaCl_2 + H_2O + CO_2$

1. $M_{CaCO_3} = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100\,\text{g/mol}$
2. $n_{CaCO_3} = \frac{10}{100} = 0.1\,\text{mol}$
3. יחס $1:1$ → $n_{CO_2} = 0.1\,\text{mol}$
4. $m_{CO_2} = 0.1 \times 44 = 4.4\,\text{g}$

טעויות נפוצות