المواد المتفاعلة والناتجة في الميزان
يوازن معادلات كيميائية بسيطة بتغيير المعاملات، ويستنتج أن عدد ذرّات كل عنصر في المواد المتفاعلة يساوي عددها في المواد الناتجة.
المحاكاة التفاعلية
محاكاة تفاعلية: موازنة المعادلات الكيميائية — من PhET
لا تُحمَّل المحاكاة إلا بطلبك. اضغط لبدء التشغيل — قد تستغرق لحظات على الاتصال البطيء.
في كتابك
- نشاط (١): المواد المتفاعلة والمواد الناتجة في الميزان — الجزء الثاني، ص ٨
خطوات التجربة
افتح شاشة «Intro» (مقدمة)، واختر تفاعل «تحليل الماء»: الماء يتحلّل إلى هيدروجين وأكسجين، وهو عكس تفاعل تكوين الماء الذي في ميزان الكتاب.
اختر طريقة العرض التي رمزها ميزان ذو كفّتين، فيظهر ميزان لكل عنصر: كفّة لذرّات «المُتفاعلات» وكفّة لذرّات «النَّواتج».
اجعل كل معامل يساوي ١ بالسهمين تحت كل مادة، وعُدّ ذرّات H وذرّات O في كل كفّة. أيّ الميزانين مائل؟
غيّر المعاملات حتى يستوي الميزانان معًا، وسجّل في جدول المعاملات وعدد ذرّات كل عنصر في الطرفين.
اختر «تشكيل الأمونيا» ووازنه بالطريقة نفسها، وسجّل المعاملات.
اختر «احتراق الميثان» ووازنه، ثم عُدّ ذرّات كل عنصر في الطرفين وتحقّق من تساويها.
الفكرة العلمية
في التفاعل الكيميائي تتحوّل المواد المتفاعلة إلى مواد ناتجة جديدة، لكن الذرّات نفسها لا تفنى ولا تُستحدث، وإنما يُعاد ترتيبها. لذلك يكون عدد ذرّات كل عنصر في المواد المتفاعلة مساويًا لعددها في المواد الناتجة، ولهذا استوى كل ميزان حين صارت المعادلة موزونة. وبما أن الذرّات نفسها موجودة في الطرفين، فكتلة المواد المتفاعلة تساوي كتلة المواد الناتجة. ونوازن المعادلة بتغيير المعامل، وهو العدد الذي يُكتب أمام الصيغة ويدلّ على عدد الجزيئات، ولا نغيّر الأرقام السفلية لأن تغييرها يغيّر المادة نفسها. ففي المعادلة الموزونة 2H2O ← 2H2 + O2 في كل طرف ٤ ذرّات هيدروجين وذرّتا أكسجين. والمحاكاة تبدأ من تحليل الماء، وهو عكس تكوين الماء في نشاط الكتاب، والعدّ فيه واحد.
قوّم نفسك
جرّب المحاكاة أولًا ثم أجب. لا درجات ولا تسجيل — الإجابات لك وحدك، وتختفي بإغلاق الصفحة.
في «تحليل الماء» جعلت المعاملات كلها ١. أيّ الميزانين يكون مائلًا؟
- ميزان الهيدروجين فقط
- ميزان الأكسجين فقط
- الميزانان مستويان
- الميزانان مائلان
اعرض الإجابة
ب) ميزان الأكسجين فقط
في H2O ذرّتا هيدروجين وفي H2 ذرّتان، فميزان الهيدروجين مستوٍ. أما الأكسجين ففي H2O ذرّة واحدة وفي O2 ذرّتان، فيميل ميزانه. ومن قال إن الميزانين مستويان ظن أن تساوي المعاملات يعني تساوي الذرّات.
لماذا نوازن المعادلة بتغيير المعامل أمام H2O، لا بتحويل H2O إلى H2O2؟
- لأن المحاكاة لا تسمح بذلك، أما على الورق فيجوز
- لأن الأرقام السفلية لا تؤثر في عدد الذرّات
- لأن الأكسجين لا يدخل في الموازنة
- لأن H2O2 مادة أخرى غير الماء
اعرض الإجابة
د) لأن H2O2 مادة أخرى غير الماء
تغيير الرقم السفلي يغيّر المادة نفسها، فـH2O2 هو بيروكسيد الهيدروجين لا الماء. أما المعامل فيغيّر عدد الجزيئات فقط. ومن ظن أن الأمر قيد في المحاكاة وحدها لم يفرّق بين المعامل والرقم السفلي.
وازنت «تشكيل الأمونيا» فكانت المعاملات ١ لـN2 و٣ لـH2 و٢ لـNH3. كم ذرّة هيدروجين في كل طرف؟
- ٣
- ٥
- ٦
- ٢
اعرض الإجابة
ج) ٦
في المتفاعلات ٣ × ٢ = ٦ ذرّات، وفي النواتج ٢ × ٣ = ٦ ذرّات. ومن أجاب ٣ أو ٢ أخذ المعامل وحده ونسي ضربه في الرقم السفلي، ومن أجاب ٥ جمع العددين بدل أن يضربهما.
ما العلاقة بين كتلة المواد المتفاعلة وكتلة المواد الناتجة؟ فسّر بما رأيته في الموازين.
اعرض الإجابة
كتلة المواد المتفاعلة تساوي كتلة المواد الناتجة. فقد استوى ميزان كل عنصر حين وُزنت المعادلة، أي أن الذرّات نفسها وبالعدد نفسه موجودة في الطرفين، وإنما تغيّر ترتيبها فقط، فلا تتغيّر الكتلة.
يحترق غاز الميثان في موقد الغاز حسب المعادلة CH4 + 2O2 ← CO2 + 2H2O. تحقّق من أنها موزونة بعدّ ذرّات كل عنصر في الطرفين.
اعرض الإجابة
الكربون: ذرّة في CH4 وذرّة في CO2. والهيدروجين: ٤ ذرّات في CH4، و٢ × ٢ = ٤ في 2H2O. والأكسجين: ٢ × ٢ = ٤ في 2O2، و٢ في CO2 مع ٢ في 2H2O فالمجموع ٤. تساوت الذرّات في الطرفين فالمعادلة موزونة.