GCH1_002 תגובות כימיות

תגובות כימיות

תגובה כימית היא תהליך שבו משתנה מבנה מולקולות המרכיבים את החומר. תרכובות המוצא קרויות מגיבים ואלה הנוצרות בסופה של התגובה קרויות תוצרים.

משוואות כימיות

נהוג לכתוב תגובות כימיות ע”י משוואה כימית המתארת את המגיבים בצד שמאל והתוצרים בצד ימין:

למשל, ביצירת מלח שולחן:

בפועל, כלור מופיע בטבע כמולקולה דו אטומית ולכן רישום התגובה צריך להשתנות:

אבל, נשים לב כי בצד שמאל של המגיבים יש כעת 2 אטומי לעומת אטום יחיד של בתוצרים. חוק שימור החומר מתקיים תמיד ולכן צריך לאזן את המשוואה הכימית ע”י הוספת מקדמים סטויכיומוטרים:

כאשר באדום מופיעים המקדמים הסטויכיומטרים, ונדגיש כי מה שמסומן בכחול הוא לא מקדם סטויכומטרי.
כעת נשים לב כי כמות האטומים שיש במגיבים שווה לכמות האטומים שיש בתוצרים. למשוואה זו נקרא משוואה מאוזנת סטויכיומטרית.

משוואות תגובות כימיות מציינות את המגיבים, את התוצרים ואת הכמויות היחסיות בינהן:

בנוסף, נהוג גם לציין את מצבי הצבירה של כל מולקולה:

כאשר:

• מוצק -
• נוזל -
• גז -
• מומס בתמיסה מימית -

תרגילים:

1. נתון כי של חמצן הגיבו עם גז מימן ללא הגבלה. כמה מול מים נוצרו בתגובה?
   פתרון:
   נתון לנו כי: נאזן את המשוואה: נחשב את כמות המולי חמצן שהגיבו: היחס הסטויכומטרי (במשוואה המאוזנת) בין מים לחמצן הוא , כלומר, לכל מולקולת חמצן נוצרים מולקולות מים. לכן, יווצרו של מים בתגובה הנתונה.

תגובות שריפה

תגובות שריפה הן תגובות בהן חומר מגיב עם חמצן. לרוב הן מלוות בשחרור כמות ניכרת של חום. למשל, בעירת עצים, שריפת גז בישול, הצתת גפרור וכו’.
שריפה (מלאה) של פרופאן, גז בישול:

כשכמות החמצן מוגבלת תתרחש שריפה חלקית:

או אפילו:

שימוש חכם בתגובת שריפה מאפשר לקבוע את הרכב החומר הנבדק או למעשה את נוסחתו האמפירית.
חומרים אורגניים (חומרים המורכבים מפחמן, מימן, וחמצן ) למשל, נשרפים ליצירת פחמן דו-חמצני () ומים. לפי מדידת מסת המים וה- הנפלטים בתגובה, ניתן לקבוע את .

תמיסה

תמיסה מוגדרת כתערובת הומוגנית של חומרים שונים (לפחות שניים) כאשר אחד מהם מתפקד כממס והאחרים מומסים בו.
הומוגנית פירושה אחידות בכל חלקי התמיסה. תמיסה יכולה להיות גזית, נוזלית או מוצקה. האוויר שסביבנו הוא תמיסה של גזים. מי ים למשל הם תמיסה הכוללת מספר רב של מרכיבים.

ממיסות של חומר מוגדרת ככמות המרבית של אותו החומר המתמוססת בכמות נתונה של ממס (מים) בטמפרטורה נתונה.
תמיסה המכילה כמות מרבית של חומר נקראת תמיסה רוויה.

ריכוז מולארי

נגדיר את ריכוז () התמיסה כיחס בין המומס לממס. ניתן להגדיר ריכוז במספר דרכים, יחידת הריכוז הנפוצה בכימיה היא מולאריות (). מולאריות מגודרת כמספר המולים של המומס ביחס לנפח התמיסה כולה בליטרים:

כאשר הוא כמות המומס במולים, ו- הוא נפח התמיסה הכולל, ולא רק נפח הממס (למשל, נפח המים כולל נפח המלח, ולא רק נפח המים).

תרגילים:

1. מה יהיה ריכוזה של תמיסה בנפח כולל של אשר כוללת מלח שולחן ?
   נחשב את כמות מולי המלח: נחשב את הריכוז:

תמיסות של אלקטרוליטים

מלח בישול הוא מוצק אשר מתפרק ליונים כשהוא מתמוסס (במים):

אלקטרוליט מוגדר כחומר אשר תמיסתו מוליכה חשמל, כתוצאה מפירוקו ליונים בתמיסה מימית.

• בתמיסות של אלקטרוליטים, המומס מתפרק בדרגה זו או אחרת, ליונים, ובכך גדל מספר החלקיקים בתמיסה. לדוגמא, אם מתפרק במאה אחוז ליונים במים, אז תמיסה בריכוז של המלח, מכילה מולים של יונים ( של ו- של ) יחד.
• מבדילים גם בין יונים חזקים וחלשים. יונים חזקים מתפרקים במלואם ליונים לעומת החלשים שמתפרקים חלקית.