היבטים כמותיים בכימיה

הבטים כמותיים בכימיה או סטויכיומטריה הוא תחום בכימיה הבא לעזור לנו לחשב את כמות החומר הנדרש/הנוצר בתגובה כימיה מאוזנת.

יחידות המידה

• כמות החומר- n. יחידות המידה הן מול (mol).

1 מול חומר מכיל 10²³×6.02 חלקיקים. זהו מספר אבוגדרו (N_A).

היחס בין מקדמים בתגובה הוא כמו היחס בין המולים.

• מספר חלקיקים- N. לא מסומן ביחידת מידה כלשהי. מספר החלקיקים במול הוא מספר אבוגדרו.

• נפח- V. יחידות המידה הן ליטר (L). הנפח מציין את נפח הממס או נפח הגזים המשתתפים בתגובה.

• ריכוז מולרי- C. יחידות המידה הן מולאר (M). מולאר הוא מספר המולים של חומר חלקי נפח התמיסה (בתיכון לומדים רק על ריכוז בתמיסה).

• מסה- m. יחידות המידה הן גרם (gr).

• מסה מולרית- M_W. יחידות המידה הן גרם למול (^gr/_mol). זו המסה של מול חומר (נתונה בטבלה המחזורית שניתנת לתלמיד בבחינת הבגרות).

• נפח מולרי- Vm. יחידות המידה הן ליטר למול (^L/_mol). נפח של מול של חומר במצב גזי, בתנאים מוגדרים:
  • תנאי S.T.P (תנאי תקן): לחץ של אטמוספירה אחת ב 22.4 מעלות צלסיוס.
  • תנאי חדר: לחץ של אטמוספירה אחת ב 25 מעלות צלסיוס.
  • השערת אבוגדרו:

א. היחס בין נפחי הגזים המשתתפים בתגובה, שווה ליחס בין המולים, שווה ליחס בין המקדמים: [math]\displaystyle{ \frac{V_a}{V_b}=\frac{n_a}{n_b} }[/math]

ב. אם בתגובה נפחי שני גזים שווים, אז היחס בין המסות שלהם שווה ליחס בין המסות המולריות: [math]\displaystyle{ \frac{m_a}{m_b}=\frac{M_W(a)}{M_W(b)} }[/math]

כך אם נתון שמולים\נפחים של שני גזים בתגובה שווים, ונתונה מסה של גז אחד, ניתן למצוא את המסה של הגז השני.

• הנוסחאות הנדרשות בנושא:
  • מסה: [math]\displaystyle{ m=M_W\cdot n }[/math]
  • מספר חלקיקים: [math]\displaystyle{ N=N_A\cdot n }[/math]
  • נפח: [math]\displaystyle{ V=V_m\cdot n }[/math]
  • ריכוז: [math]\displaystyle{ C=\frac{n_{mol}}{V_L} }[/math]
  • מול: [math]\displaystyle{ n=\frac{V}{V_M}=\frac{m}{M_W}=\frac{N}{N_A}=C \cdot V }[/math]

הנוסחאות למציאת מול הן עריכה של הנוסחאות הקודמות, אולם עדיף לזכור אותן כך (כי מציאת כמות מולים של החומר היא דבר בסיסי ונפוץ במבחני בגרות).
הערה: מציאת מולים ע"י נפח ונפח מולרי נעשית רק בגזים, בעוד הנפח שמופיע בנוסחה עם הריכוז מתייחס לנפח של תמיסות.

• מציאת מול אלקטרונים שעברו בתגובה:

זהו תרגיל נפוץ בבגרויות. לשם כך יש למצוא את מספר האלקטרונים שעברו בתגובה (המאוזנת). היחס בין מספר האלקטרונים לבין מקדם של אחד החומרים בתגובה, שווה ליחס בין מול האלקטרונים (שיסומן בנעלם) לבין המול של אותו חומר בתגובה.

לדוגמה: נתונה תגובה בה עברו 4 אלקטרונים, והמקדם של חומר A הוא 2. מצאנו שכמות החומר A במולים היא n=0.3. נסמן את מול האלקטרונים ב-X וכעת נפתור את המשוואה

[math]\displaystyle{ \frac{0.3_{mol}}{e_{mol}^{-}}=\frac{2}{4} }[/math]

ע"פ פתרון המשוואה, עברו בתגובה 0.6 מול אלקטרונים.