כימיה כמותית

3.1

כימיה כמותית: ספירת אטומים על בסיס מסה

אטומים אינם מאובדים ואינם נוצרים: המשוואה המאוזנת היא ספר מחזור, והשימור של המסה סוגרת כל תיקון.
המול ממיר גרמים לספירות חלקיקים; מולים הופכים משוואות לחישובי מסה מגיבים.
תפוקה, כלכלת אטומים, ריכוז (כימיה בלבד) ונפחי גזים (HT) מסיימים את ערכת הכלים הכמותית.

3.1

שימור מסה ומשוואות (4.3.1)

סיילבוס

Chemical measurements, conservation of mass and equations (AQA 8462 statements 4.3.1.1-4.3.1.4).

Balance symbol equations and use conservation of mass.
Calculate relative formula masses and percentage by mass of an element.
Explain apparent mass changes when a gas is involved.
Estimate uncertainty as the range of repeat measurements about the mean.

מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'

שימור מסה: אין איבוד או יצירה של אטומים, ולכן מסת התוצרים שווה למסת המגיבים. משוואות סימליות מאוזנות במספר אטומים; יש להבין את ההבדל בין כפולה לפני הנוסחה (מספר יחידות) לבין תת-כתב בתוכה (אטומים ביחידה).

מסה פורמולטיבית יחסית (Mr) = סכום המסות האטומיות היחסיות לפי המספרים המוצגים. במשוואה מאוזנת, סך ה-Mr של המגיבים = סך ה-Mr של התוצרים. אחוז מסה של אלמנט = (Ar × מספר אטומים ÷ Mr) × 100 %.

משמאל: מתכת מחמצנת מושגת מסה כאשר חמצן מצטרף. מימין: פרוקט של קרבונט מאבד מסה כאשר CO2 בורח.

שינויי מסה עם גזים: מתכת + חמצן → תחמוצת מושגת מסה; פירוק תרמי של קרבונט מאבד את ה-CO₂ הנמלט — אין הפסד חוק אם הגז נמדד.

אי-וודאות: לכל מדידה יש אי-וודאות; השתמשו בטווח של מדידות חוזרות סביב הממוצע כהערכה לו (וגם ממוצע ± טווח/2 בחישובים).

3.2

מולים ומסות מגיבים — HT (4.3.2)

סיילבוס

Moles and reacting masses, HT (AQA 8462 statements 4.3.2.1-4.3.2.5).

Use the mole, the Avogadro constant and moles = mass / Mr.
Calculate reacting masses from balanced equations.
Balance equations from reacting masses.
Explain and use the limiting reactant.
Calculate concentrations in g/dm3 and, with mol/dm3, mass-volume relations.

מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'

המול: המסה של מול אחד של חומר בגרמים היא מספריתly ה-Mr שלו. מול אחד מכיל את קבוע אווגדרו של חלקיקים — 6.02 × 10²³ — אותו ספירה של חלקיקים נקובים (אטומים, מולקולות, יונים) כמו במול של כל חומר אחר.

משולש המול: מולים בראש, מסה במרכז התחתון, Mr בקצוות התחתונים; מכסו את הכמות הרצויה.

$$\text{moles} = \frac{\text{mass (g)}}{M_r}$$

משוואות כיחס מולרי: Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂ קורא "1 מול Mg מגיבים עם 2 מול HCl → 1 מול MgCl₂ + 1 מול H₂". נתונה כל מסה אחת, חשבו את שאר המסות: מסה → מולים → יחס → מולים → מסה.

איזון מן המסות: המירו כל מסה למולים, חלקו על הקטנה ביותר, הסירו שברים למספרים שלמים.

מגיב מגביל: המגיב שנשחק לחלוטין מגביל את התוצר; עודף של השני מבטיח השלמה. חשבו את התוצר ממולי המגיב המגביל בלבד.

ריכוז: ב-g/dm³ לכל הרמות — מסת המומס בנפח נתון; (HT) גם mol/dm³: מולים = ריכוז × נפח(dm³), מסודר מחדש לפי הצורך.

מילון מונחים אימון

English	עברית
conservation of mass/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv mæs/	שימור מסה
relative formula mass/ˈrelətɪv ˈfɔːmjʊlə mæs/	מסה נוספת יחסית
mole/məʊl/	חומר
Avogadro constant/ˌævəˈɡædrəʊ ˈkɒnstənt/	קבוע אבוגדרו
limiting reactant/ˈlɪmɪtɪŋ rɪˈæktənt/	מגיב מגביל
percentage yield/pəˈsentɪdʒ jiːld/	אחוז תוצאה

3.3

תפוקה וכלכלת אטומים — כימיה בלבד (4.3.3)

סיילבוס

Yield and atom economy, chemistry only (AQA 8462 statement 4.3.3).

Give the three reasons yield is below 100 percent.
Calculate percentage yield, and (HT) the theoretical mass first.
Calculate atom economy and explain its importance.

מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'

אחוז התפוקה נמוך מ-100 % מכיוון שהתגובה חוסרת; המוצר נאבד במהלך ההפרדה; החומרים המגיבים מגיבים בדרכים רצויות לא. .

$$\%\ \text{yield} = \frac{\text{mass actually made}}{\text{maximum theoretical mass}} \times 100$$

כלכלת האטומים מדד את כמות חומר המוצא שנספסת במוצר הרצוי — כלכלת אטומים גבוהה חשובה לשימור ולעלות:

$$\text{atom economy} = \frac{M_r \text{ of desired product}}{\text{sum of } M_r \text{ of all reactants}} \times 100\ \%$$

(HT) לחשב את המסה התיאורטית מהמשוואה מאוזנת, ולאחר מכן את התפוקה.

מילון מונחים אימון

English	עברית
atom economy/ˈætəm ɪˈkɒnəmi/	כלכלת אטומים
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/	ריכוז
titration/taɪˈtreɪʃn/	טיטרציה

3.4

ריכוזים ב-mol/dm³ — כימיה בלבד, HT (4.3.4)

סיילבוס

Concentrations in mol/dm3, chemistry only, HT (AQA 8462 statement 4.3.4).

Relate moles, mass, volume and concentration in mol/dm3.
Calculate an unknown concentration from titration volumes and the equation ratio.

מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'

ריכוז ב-mol/dm³ מקשר בין מולים, מסה ונפח: מולים = C × V; מתמיטציה, בהכנת הנפחים של שני הפתרונות וריכוז אחד, ניתן למצוא את השני — מולי חומצה = מולי בסיס באמצעות ניטרול (להתחשב ביחס במשוואה).

3.5

נפחי גזים — כימיה בלבד, HT (4.3.5)

סיילבוס

Gas volumes, chemistry only, HT (AQA 8462 statement 4.3.5).

State that equal gas volumes contain equal moles at the same temperature and pressure.
Use the equation ratio to relate gas volumes in reactions.

מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'

נפח נתון של גז מכיל אותו מספר מולים בטמפרטורה ובלחץ זהים — נפחים שווים = מולים שווים. נפחי הגזים המגיבים (והמוצרים) עוקבים אחרי היחס במשוואה ישירות, לדוגמה 2 נפחי מימן מגיבים עם 1 נפח חמצן.

3.5

רשימת בדיקה לפני סיום נושא זה

לאזן משוואות; חישובי Mr ואחוזים במסה; הסבר שינויי מסה נראיים עם גזים.
(HT) ממירי מול ↔ מסה, קבוע אוגדרו, שרשראות יחסים, איזון לפי מסות, חומר מגיב מגביל.
(Chem/HT) אחוז תפוקה עם שלוש סיבות; נוסחת כלכלת אטומים; ריכוז בתמיטציה; יחסים בנפחי גזים.