الوحدة الثانية: الحسابات الكيميائية · الدرس الرابع: (4.2) المادة المحددة للتفاعل

المادة المحدِّدة للتفاعل

يحدد الطالب المادة المحدِّدة والمادة الفائضة في تفاعل تكوين الماء من أعداد الجزيئات قبل التفاعل، ويتنبأ بعدد جزيئات الناتج والفائض.

المحاكاة التفاعلية

محاكاة تفاعلية: المتفاعلات والنواتج والبقايا — من PhET

لا تُحمَّل المحاكاة إلا بطلبك. اضغط لبدء التشغيل — قد تستغرق لحظات على الاتصال البطيء.

لا تعمل المحاكاة؟ افتحها في موقع PhET مباشرة

في كتابك

  • نشاط (٦): مفهوم المادة المحدِّدة للتفاعل — الجزء الأول، ص ٤٥

خطوات التجربة

  1. افتح شاشة «المركبات»، واختر التفاعل «تحضير الماء» (2H2 + O2 → 2H2O).

  2. اجعل عدد جزيئات H2 يساوي 4 وعدد جزيئات O2 يساوي 2 في «قبل التفاعل». سجّل ما يظهر في «بعد التفاعل»: جزيئات H2O و«البقايا».

  3. غيّر O2 إلى 3 مع إبقاء H2 على 4. سجّل عدد جزيئات الماء والمادة المتبقية وعددها.

  4. اجعل H2 يساوي 6 وO2 يساوي 2. سجّل الناتج والبقايا، وحدد أي المادتين استُهلكت كليًا.

  5. سجّل نتائج المحاولات في جدول: (H2 قبل، O2 قبل، H2O بعد، H2 متبقٍّ، O2 متبقٍّ، المادة المحدِّدة).

  6. اختر أعدادًا جديدة بنفسك، وتنبأ بالناتج والبقايا قبل النظر إلى «بعد التفاعل»، ثم تحقق.

الفكرة العلمية

تتفاعل المواد بالنسبة التي تحددها المعادلة الموزونة. ففي 2H2 + O2 → 2H2O يتفاعل كل جزيئين من الهيدروجين مع جزيء أكسجين واحد. فإذا خلطنا المتفاعلات بنسبة غير هذه، استُهلكت إحداها كليًا قبل الأخرى، فيتوقف التفاعل. المادة التي تُستهلك كليًا هي المادة المحدِّدة للتفاعل، وهي التي تحدد كمية الناتج، والمادة التي يبقى منها جزء دون تفاعل هي المادة الفائضة. ولا يُحكم على المادة المحدِّدة بالعدد الأقل؛ ففي خليط 6 جزيئات H2 و2 جزيء O2 يكون O2 هو المحدِّد مع أنه الأقل، وفي 4 H2 و3 O2 يكون H2 هو المحدِّد مع أنه الأكثر. وعدد الذرات من كل عنصر قبل التفاعل يساوي عددها بعده، ناتجًا وفائضًا معًا.

قوّم نفسك

جرّب المحاكاة أولًا ثم أجب. لا درجات ولا تسجيل — الإجابات لك وحدك، وتختفي بإغلاق الصفحة.

  1. خلطت 4 جزيئات H2 مع 3 جزيئات O2. ما الذي يظهر في «بعد التفاعل»؟

    • 3 جزيئات H2O ويبقى جزيء H2 واحد
    • 6 جزيئات H2O بلا بقايا
    • 4 جزيئات H2O ويبقى جزيء O2 واحد
    • 4 جزيئات H2O ويبقى جزيئا O2
    اعرض الإجابة

    ج) 4 جزيئات H2O ويبقى جزيء O2 واحد

    4 جزيئات H2 تحتاج جزيئي O2 فقط وتنتج 4 جزيئات H2O، فيبقى جزيء O2 واحد. والهيدروجين هو المحدِّد رغم أن عدده أكبر. ومن يختار 6 جزيئات ماء جمع الجزيئات ونسي النسبة.

  2. خلطت 6 جزيئات H2 مع 2 جزيء O2. ما المادة المحدِّدة للتفاعل؟

    • H2 لأنه يتفاعل أولًا
    • O2 لأنه يُستهلك كليًا
    • H2 لأنه الأكثر عددًا
    • لا توجد مادة محدِّدة لأن النسبة 3 : 1
    اعرض الإجابة

    ب) O2 لأنه يُستهلك كليًا

    جزيئا O2 يكفيان لأربعة جزيئات H2 فقط، فيُستهلك O2 كليًا ويبقى جزيئا H2 فائضين. والمحدِّد هو ما يُستهلك كليًا، لا ما يتفاعل أولًا أو ما عدده أكبر.

  3. في خليط 6 H2 و2 O2، أضفت جزيئات H2 أخرى. ماذا يحدث لعدد جزيئات الماء الناتجة؟

    • يزداد بعدد ما أضفت
    • يتضاعف
    • يقل لأن الخليط صار غير متوازن
    • لا يتغير، ويزداد الهيدروجين المتبقي
    اعرض الإجابة

    د) لا يتغير، ويزداد الهيدروجين المتبقي

    الناتج يحدده O2 لأنه المادة المحدِّدة، فزيادة المادة الفائضة لا تزيد الماء بل تزيد البقايا. ويظن كثير من الطلاب أن زيادة أي متفاعل تزيد الناتج.

  4. عدّ ذرات الهيدروجين والأكسجين في «قبل التفاعل» و«بعد التفاعل» لخليط 4 H2 و3 O2. ماذا تلاحظ؟

    اعرض الإجابة

    قبل التفاعل 8 ذرات هيدروجين و6 ذرات أكسجين. بعده 4 جزيئات ماء فيها 8 ذرات هيدروجين و4 ذرات أكسجين، وجزيء O2 متبقٍّ فيه ذرتا أكسجين، فالمجموع 6. عدد الذرات محفوظ، لأن التفاعل يعيد ترتيب الذرات ولا يخلقها ولا يفنيها.

  5. تريد إنتاج 8 جزيئات ماء بلا أي بقايا. كم جزيئًا من H2 ومن O2 تضع؟ فسّر.

    اعرض الإجابة

    أضع 8 جزيئات H2 و4 جزيئات O2. فالنسبة في المعادلة 2 : 1 : 2، وكل جزيئين من H2 مع جزيء O2 ينتجان جزيئي ماء. وبهذه النسبة يُستهلك المتفاعلان معًا فلا تبقى مادة فائضة.