واکنش های شیمیایی و استوکیومتری
موازنه، مول، بازده، واکنش دهنده محدودکننده
🎬 واکنشی که نیمی از بشریت را زنده نگه داشته
سال ۱۹۰۹، شیمی دانی آلمانی به نام فریتز هابر کاری انجام داد که امروز زندگی تو به آن وابسته است: او نشان داد می توان از هوای رایگان و گاز هیدروژن، آمونیاک ساخت:
$$\ce{N2 + 3H2 ->[فشار، دما، کاتالیزور] 2NH3}$$
چرا این انقدر مهم است؟ چون آمونیاک ماده اولیه کودهای نیتروژنی است — و بدون کود شیمیایی، زمین فقط می توانست حدود نیمی از جمعیت فعلی جهان را سیر کند. آمار واقعی تر: حدود نیمی از اتم های نیتروژن در بدن تو از کارخانه های آمونیاک آمده اند. 🌾
اما نکته درسی ماجرا اینجاست: شیمی دان ها می دانند اگر مثلا ۲۸ کیلوگرم نیتروژن و ۶ کیلوگرم هیدروژن بدهند، دقیقا چند کیلوگرم آمونیاک می گیرند — نه یک گرم بیشتر، نه کمتر. این «پیش بینی آینده ماده» اسم دارد: استوکیومتری.
در این فصل اول یاد می گیری جمله های شیمی را بنویسی (معادله ها)، بعد واحد پولش را بشناسی (مول) و در آخر اقتصادش را حساب کنی (مقدارها). آماده ای؟ این سنگین ترین و پاداش دهنده ترین فصل دوره است. 💪
۶.۱ از مشاهده تا معادله — نوشتن جمله های شیمی
از کجا بفهمیم واکنشی رخ داده؟ چهار گواه کلاسیک:
| گواه | مثال روزمره |
|---|---|
| تولید گاز | قرص جوشان در آب 💊 |
| تشکیل رسوب (جامد جدید از دو محلول شفاف) | آب آهک کدر می شود |
| تغییر رنگ | برنزه شدن سیب 🍎 |
| تغییر انرژی (گرما/نور) | سوختن کبریت 🔥 |
⚠️ تله گواه ها: حباب همیشه نشانه واکنش شیمیایی نیست! جوشیدن آب هم حباب دارد — اما آن تغییر فیزیکی است (تبدیل مایع به گازِ همان ماده). سؤال همیشه این است: «ماده جدیدی ساخته شده؟»
سه مرحله نوشتن معادله:
۱. معادله کلمه ای: متان + اکسیژن ← دی اکسید کربن + آب ۲. معادله فرمولی: $\ce{CH4 + O2 -> CO2 + H2O}$ ۳. معادله موزون: $\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}$
نمادهای زبان معادله ها:
| نماد | معنی |
|---|---|
| (s) | جامد |
| (l) | مایع |
| (g) | گاز |
| (aq) | محلول در آب — ⭐ ستاره فصل ۷! |
| → | جهت واکنش |
| ↑ / ↓ | گاز متصاعد / رسوب |
| Δ | با گرما |
| کاتالیزور | در حضور کاتالیزور |
قانون بقای جرم — لاشکیر معادله ها:
لاووازیه (۱۷۸۹): در واکنش شیمیایی، ماده نه ساخته می شود و نه از بین می رود؛ فقط تبدیل می شود.
و این دقیقا اصل چهارم دالتون از فصل ۲ است: واکنش یعنی بازآرایی اتم ها. اتم ها مثل میهمان های یک عروسی جابه جا می شوند اما نه یکی اضافه می شود و نه یکی کم! پس تعداد هر نوع اتم در دو طرف معادله باید برابر باشد — این دقیقا همان چیزی است که «موازنه» انجام می دهد.
💔 راستی آزمایی تاریخی: لاووازیه در انقلاب فرانسه به گیوتین سپرده شد. ریاضی دان بزرگ لاگرانژ نوشت: «فقط یک لحظه طول کشید تا این سر از تنش جدا شود، و شاید صد سال کافی نباشد تا مشابه اش دوباره پیدا شود.»
۶.۲ کارگاه موازنه ✂️
قاعده طلایی:
$$\text{ضرایب (اعداد جلوی فرمول ها) آزادند؛ زیرنویس ها (داخل فرمول) ممنوع مطلق!}$$
⚠️ تله مرگبار: زیرنویس = هویت ماده. اگر برای موازنه $\ce{H2O}$ آن را $\ce{H2O2}$ کنی، دیگر آب نیست — آب اکسیژنه است! این رایج ترین خطای مبتدی هاست و طراح تست دقیقا اینجا کمین کرده.
الگوریتم ۴ مرحله ای — با $\ce{CH4 + O2 -> CO2 + H2O}$:
| گام | عمل | نتیجه |
|---|---|---|
| ۱ | جدول شمارش اتم بساز | C: ۱=۱ ✓ |
| ۲ | عنصر نامتوازنِ ساده تر (H) را موازنه کن | ضریب ۲ قبل از آب |
| ۳ | O را (که معمولا آخر می ماند) موازنه کن | ضریب ۲ قبل از $\ce{O2}$ |
| ۴ | شمارش نهایی | $\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}$ |
سه ترفند حرفه ای:
- از مولکول پیچیده تر شروع کن (اینجا $\ce{CH4}$) — چون اعضای ساده ($\ce{O2}$) انعطاف بیشتری دارند
- ضریب کسری موقت مجاز است؛ آخر کار کل معادله را ضرب کن تا صحیح شود
- گروه های چنداتمی یکپارچه (مثل $\ce{SO4}$) را یک واحد حساب کن
۶.۳ پنج خانواده واکنش — شجره نامه شیمی 🏛️
| خانواده | الگو | مثال | کجا دیده اش؟ |
|---|---|---|---|
| سنتز (ترکیب) | $\ce{A + B -> AB}$ | $\ce{4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3}$ | زنگ زدن آهن |
| تجزیه | $\ce{AB -> A + B}$ | $\ce{2H2O ->[برق] 2H2 + O2}$ | الکترولیز آب — سوخت آینده! |
| جابجایی تک | $\ce{A + BC -> AC + B}$ | $\ce{Zn + CuSO4 -> ZnSO4 + Cu}$ | سنجاق گالوانیزه در محلول آبی |
| جابجایی دوگانه | $\ce{AB + CD -> AD + CB}$ | $\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl v + NaNO3}$ | رسوب سفید معروف آزمایشگاه |
| احتراق | $\ce{C_xH_y + O2 -> CO2 + H2O}$ | $\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}$ | اجاق گاز خانه تو 🔥 |
💡 چرا جابجایی دوتایی رخ می دهد؟ یکی از محصولات (مثل $\ce{AgCl}$) از صحنه خارج می شود — رسوب می کند یا گاز می شود — و نمی گذارد واکنش برگردد عقب. (راز کاملش را در فصل ۱۰ با تعادل می فهمی!)
🔮 تیزر فصل ۱۱: تجزیه آب با برق = الکترولیز؛ در فصل الکتروشیمی دوباره دیدارش می کنیم.
۶.۴ مول — واحد پول شیمی 💰
مسئله: اتم ها فوق العاده ریزند. یک قطره آب حدود $1.5 \times 10^{21}$ مولکول دارد. شیمی دان ها چطور اینها را می شمارند؟
راه حل: مثل «دوجین» (۱۲ تا) یک واحد شمارش بزرگ تعریف کنیم — فقط خیلی بزرگ تر:
$$N_A = 6.022 \times 10^{23} \ \text{ذره بر مول (عدد آووگادرو)}$$
یک مول چقدر بزرگ است؟ سه تصویر برای همیشه در ذهنت:
- 🏀 یک مول توپ بسکتبال، کره ای به اندازه کره زمین می سازد.
- ⏱️ اگر هر ۸ میلیارد انسان زمین، هر ثانیه یک مولکول بشمارند، شمردن یک مول ۲٫۴ میلیون سال طول می کشد!
- 🥤 اما یک مول مولکول آب = فقط ۱۸ گرم = یک جرعه کوچک.
تعریف رسمی و پیوند با فصل ۲: مول، تعداد اتم های موجود در دقیقا ۱۲ گرم کربن-۱۲ است — همان ایزوتوپی که واحد «u» را در فصل ۲ تعریف کرد.
جرم مولی (M) — ترجمه جدول تناوبی به گرم:
$$n = \frac{m}{M} \quad \text{(مول} = \frac{\text{جرم بر حسب گرم}}{\text{جرم مولی بر حسب g/mol}}\text{)}$$
| ماده | محاسبه جرم مولی | نتیجه |
|---|---|---|
| $\ce{H2O}$ | $2(1) + 16$ | $18\ \text{g/mol}$ |
| $\ce{CO2}$ | $12 + 2(16)$ | $44\ \text{g/mol}$ |
| $\ce{Ca(OH)2}$ | $40 + 2(16+1)$ | $74\ \text{g/mol}$ |
| $\ce{Al2(SO4)3}$ | $2(27) + 3(32+64)$ | $342\ \text{g/mol}$ |
💡 آهای ماندگار: عدد جرم مولی همیشه برابر عدد جرمی جدول تناوبی است — چون هر دو «جرم به ازای همان تعداد ذره» اند.
۶.۵ بزرگراه مول — نقشه طلایی فصل 🗺️
همه تبدیل های شیمی فقط با این نقشه انجام می شوند:
[ × N_A ] [ × M ]
ذرات ←——————————→ مول (n) ←——————————→ جرم (m)
(اتم/مولکول/یون) |
| × 22.4 (فقط گاز، در STP)
↓
حجم گاز (V)سه فرمول بزرگراه:
$$N = n \times N_A \qquad n = \frac{m}{M} \qquad V = 22.4\ \text{L} \times n \ \text{(گاز در STP)}$$
شرایط STP: $0°C = 273\ \text{K}$ و ۱ اتمسفر. در این شرایط، یک مول از هر گازی حدود ۲۲٫۴ لیتر جا می گیرد.
⚠️ تله ۱: حجم ۲۲٫۴ لیتر فقط برای گازها است! یک مول آب مایع = ۱۸ میلی لیتر است نه ۲۲٫۴ لیتر — تفاوت هزاربرابری!
⚠️ تله ۲: در منابع جدید IUPAC فشار استاندارد به ۱ بار تغییر کرده و حجم مولی ۲۲٫۷ لیتر می شود — اما کتاب درسی ایران و کنکور ۲۲٫۴ را معیار می دانند.
۶.۶ درصد جرمی و فرمول تجربی — وعده فصل ۵ پس داده شد 🎁
در فصل ۵ فرمول درصد جرمی را دیدی. حالا با مول، قدرت اصلی اش ظاهر می شود: کشف فرمول از روی داده های آزمایشگاهی!
دو نوع فرمول:
| فرمول تجربی | فرمول مولکولی | |
|---|---|---|
| یعنی | ساده ترین نسبت کامل اتم ها | تعداد واقعی اتم ها |
| گلوکز | $\ce{CH2O}$ | $\ce{C6H12O6}$ |
الگوریتم ۴ گامی (مثال: ترکیبی با ۴۰٪ C، ۶٫۷٪ H، ۵۳٫۳٪ O):
گام ۱ — فرض ۱۰۰ گرم: C = ۴۰ g، H = ۶٫۷ g، O = ۵۳٫۳ g
گام ۲ — تبدیل به مول: $$n_C = \frac{40}{12} = 3.33 \qquad n_H = \frac{6.7}{1} = 6.7 \qquad n_O = \frac{53.3}{16} = 3.33$$
گام ۳ — تقسیم بر کوچک ترین: $\frac{3.33}{3.33} = 1$، $\frac{6.7}{3.33} = 2$، $\frac{3.33}{3.33} = 1$ → نسبت $1:2:1$ → فرمول تجربی: $\ce{CH2O}$ ✓
گام ۴ — فرمول مولکولی (اگر جرم مولی داده شده باشد): اگر $M = 180$ بدانیم: $$\frac{180\ (\text{جرم مولی } \ce{CH2O})}{30} = 6 \Rightarrow \ce{C6H12O6} \ \text{(گلوکز! 🍯)}$$
⚠️ تله گام ۳: اگر بعد از تقسیم عدد اعشاری ماند: ۰٫۵ → همه را ×۲؛ ۰٫۳۳ → ×۳؛ ۰٫۲۵ → ×۴. اما ۰٫۴ یا ۰٫۷ یعنی جای محاسبه ات اشتباه است.
۶.۷ استوکیومتری — دستور پخت شیمی 👨🍳
معادله موزون یک دستور پخت است:
$$\ce{2H2 + O2 -> 2H2O} \quad \text{یعنی: ۲ مول هیدروژن + ۱ مول اکسیژن ← ۲ مول آب}$$
ضرایب = نسبت مولی. از این نسبت ها برای «ترجمه مول یک ماده به مول ماده دیگر» استفاده می کنیم.
نقشه چهار مرحله ای (روش مقدس!):
جرم A ──(÷ M_A)──→ مول A ──(× نسبت مولی)──→ مول B ──(× M_B)──→ جرم B🔑 قانون آهنین: از گرم A به گرم B مستقیم نرو — گرم های مواد مختلف هم ارز نیستند. مول تنها پل بین دو ماده است. هر مسیر میان بر، مسیر اشتباه است!
🔮 تیزر فصل ۹: در ترمودینامیک، گرمای واکنش هم بر مول بیان می شود — بزرگراهی که الان ساختی، تا انتهای دوره خاکش نمی شود.
۶.۸ واکنش دهنده محدودکننده — مسئله ساندویچ 🥪
اول شهود، بعد فرمول. ساندویچ سازی: هر ساندویچ = ۲ نان + ۱ پنیر.
انبار شما: ۱۰ نان و ۳ پنیر. چند ساندویچ؟
- نان کافی برای: $10 \div 2 = 5$ ساندویچ
- پنیر کافی برای: $3 \div 1 = 3$ ساندویچ ← 🎯
پاسخ: ۳ ساندویچ (پنیر محدودکننده است) و ۴ نان اضافه می ماند.
حالا همان منطق در شیمی:
واکنش دهنده محدودکننده: واکنش دهنده ای که زودتر تمام می شود و مقدار محصول را تعیین می کند. بقیه = واکنش دهنده افزونه (excess).
روش دو ستون — برای هر واکنش دهنده جداگانه حساب کن محصول چقدر می شود؛ هرکدام کمتر داد، محدودکننده است:
برای $\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}$:
| ستون نیتروژن | ستون هیدروژن | |
|---|---|---|
| مول موجود | $a$ | $b$ |
| مول $\ce{NH3}$ قابل ساخت | $a \times \frac{2}{1}$ | $b \times \frac{2}{3}$ |
💡 شهود روزمره: شمعی که می سوزد — موم شمع یا اکسیژن اتاق محدودکننده است؟ موم! (اکسیژن هوا به وفور هست = افزونه). به همین دلیل شمع با مومش تمام می شود، نه با هوای اتاق. 🕯️
۶.۹ بازده واکنش — واقعیت در برابر کاغذ 📉
همه محاسبات ما تا الان دنیای ایده آل بودند:
| تعریف | از کجا؟ | |
|---|---|---|
| بازده نظری | حداکثر ممکن طبق محاسبه | از استوکیومتری |
| بازده واقعی | آنچه واقعا در ظرف جمع شد | از ترازوی آزمایشگاه |
$$\% \text{بازده} = \frac{\text{جرم واقعی}}{\text{جرم نظری}} \times 100$$
چرا واقعی همیشه کمتر است؟ سه مقصر اصلی:
- واکنش های جانبی — بخشی از مواد به محصول ناخواسته دیگری می روند
- واکنش ناقص — بعضی واکنش ها قبل از اتمام کامل، متوقف می شوند (فصل ۱۰ رازش را می گوید!)
- تلفات جداسازی — موقع صاف کردن، انتقال و شست وشو، همیشه کمی محصول گم می شود
⚠️ تله: بازده بیشتر از ۱۰۰٪ غیرممکن است — اگر شد، محصولت خیس یا ناخالص بوده. در صنعت داروسازی، بازده ۸۰٪ در برابر ۹۵٪ یعنی میلیون ها دلار — برای همین استوکیومتری حسابداری پول شیمی است! 💵
⚠️ تله های رایج این فصل
- حباب همیشه نشانه واکنش شیمیایی نیست: جوشیدن آب = تغییر فیزیکی
- موازنه فقط با ضریب؛ زیرنویس داخل فرمول ممنوع مطلق!
- ضریب کسری به صورت موقت مجاز است، ولی جواب نهایی باید صحیح باشد
- حجم ۲۲٫۴ لیتر فقط برای گاز در STP — برای آب مایع ۱۸ میلی لیتر!
- نسبت مولی فقط از ضرایب معادله موزون می آید — نه از جرم، نه از ضریب فرمول
- در مسئله محدودکننده، باید برای هر واکنش دهنده جداگانه محصول حساب کنی
- «کمتر محصول = محدودکننده» — نه «کمتر مول» و نه «کمتر جرم»
- بازده بیشتر از ۱۰۰٪ یعنی ناخالصی، نه موفقیت!
- در گرم A ← گرم B، مسیر مستقیم وجود ندارد — مول تنها پل است
- فرمول تجربی و مولکولی می توانند یکسان باشند (اگر M برابر باشد)
🟢 مثال ۱ — کارگاه موازنه + شناسنامه خانوادگی (آسان)
صورت مسئله: معادلات زیر را موازنه کن و خانواده هرکدام را مشخص کن: الف) $\ce{Al + O2 -> Al2O3}$ ب) $\ce{C3H8 + O2 -> CO2 + H2O}$ ج) $\ce{Fe + HCl -> FeCl2 + H2}$
حل:
الف) Al: ۱ در چپ، ۲ در راست → ضریب ۲ برای Al. سپس O: ۲ در چپ، ۳ در راست → کوچکترین مضرب مشترک ۶ → $3\ce{O2}$ و $2\ce{Al2O3}$. حالا Al به ۴ رسید → ضریب ۴: $$\ce{4Al + 3O2 -> 2Al2O3} \quad \text{(سنتز)}$$
ب) C: ۳=۳ ✓ | H: ۸ در چپ → ضریب ۴ برای $\ce{H2O}$ (۸=۸) | O حالا: چپ ۲، راست $3+4=7$ → ضریب $\frac{7}{2}$ برای $\ce{O2}$ → کل ×۲: $$\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O} \quad \text{(احتراق)}$$
ج) Cl: ۱ در چپ، ۲ در راست → ضریب ۲ برای HCl → H: ۲=۲ ✓ $$\ce{Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2} \quad \text{(جابجایی تک)}$$
✅ جواب: سه معادله بالا | 💡 ترتیب طلایی موازنه: فلز → غیرفلزها → اکسیژن آخر
🟢 مثال ۲ — سفر کامل در بزرگراه مول (آسان)
صورت مسئله: برای ۸٫۸ گرم دی اکسید کربن: الف) چند مول است؟ ب) چند مولکول دارد؟ ج) در STP چند لیتر گاز اشغال می کند؟
حل:
گام ۰ — جرم مولی: $M(\ce{CO2}) = 12 + 2(16) = 44\ \text{g/mol}$
الف) جرم → مول: $n = \frac{8.8}{44} = 0.2\ \text{mol}$
ب) مول → مولکول: $N = n \times N_A = 0.2 \times 6.022 \times 10^{23} = 1.204 \times 10^{23}$
ج) مول → حجم: $V = 22.4 \times 0.2 = 4.48\ \text{L}$
✅ جواب: ۰٫۲ مول | ۱٫۲۰۴×۱۰²³ مولکول | ۴٫۴۸ لیتر | 💡 هر سه سؤال از یک نقطه شروع شدند و همه از ایستگاه مرکزی مول عبور کردند — این یعنی بزرگراه در عمل!
🟡 مثال ۳ — استوکیومتری جرم به جرم + گواه لاووازیه (متوسط)
صورت مسئله: اگر ۱۶ گرم متان را کامل بسوزانیم ($\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}$): الف) چند گرم اکسیژن لازم است؟ ب) چند گرم $\ce{CO2}$ و چند گرم $\ce{H2O}$ تولید می شود؟ ج) با جمع بزن و قانون بقای جرم را کنترل کن.
حل:
گام ۱ — تبدیل داده به مول: $n(\ce{CH4}) = \frac{16}{16} = 1\ \text{mol}$
گام ۲ — نسبت های مولی از ضرایب: $\ce{CH4} : \ce{O2} : \ce{CO2} : \ce{H2O} = 1 : 2 : 1 : 2$
الف) اکسیژن: $n(\ce{O2}) = 1 \times \frac{2}{1} = 2\ \text{mol} \Rightarrow m = 2 \times 32 = 64\ \text{g}$
ب) محصولات: $$n(\ce{CO2}) = 1 \times \frac{1}{1} = 1\ \text{mol} \Rightarrow m = 44\ \text{g}$$ $$n(\ce{H2O}) = 1 \times \frac{2}{1} = 2\ \text{mol} \Rightarrow m = 2 \times 18 = 36\ \text{g}$$
ج) کنترل بقای جرم: $$\underbrace{16 + 64}_{80} = \underbrace{44 + 36}_{80} \quad ✓$$
✅ جواب: الف) ۶۴ گرم ب) ۴۴ گرم $\ce{CO2}$ و ۳۶ گرم $\ce{H2O}$ ج) ۸۰ = ۸۰ ✓ | 💡 هر بار که جرم ها جور شد، مطمئن باش مسیرت درست بوده! این ترمز دستی استوکیومتری است.
🟡 مثال ۴ — ساندویچ شیمی: محدودکننده (متوسط)
صورت مسئله: در ظرفی ۲۸ گرم نیتروژن با ۱۲ گرم هیدروژن واکنش می دهند ($\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}$). الف) واکنش دهنده محدودکننده کدام است؟ ب) حداکثر چند گرم آمونیاک ساخته می شود؟ ج) از واکنش دهنده افزونه چند گرم می ماند؟
حل:
گام ۱ — همه چیز به مول: $$n(\ce{N2}) = \frac{28}{28} = 1\ \text{mol} \qquad n(\ce{H2}) = \frac{12}{2} = 6\ \text{mol}$$
گام ۲ — روش دو ستون:
| از روی $\ce{N2}$ | از روی $\ce{H2}$ | |
|---|---|---|
| مول $\ce{NH3}$ قابل ساخت | $1 \times \frac{2}{1} = 2$ | $6 \times \frac{2}{3} = 4$ |
کوچکترین عدد برنده است → نیتروژن محدودکننده است.
گام ۳ — محصول: $n(\ce{NH3}) = 2\ \text{mol} \Rightarrow m = 2 \times 17 = 34\ \text{g}$
گام ۴ — افزونه باقی مانده: هیدروژن مصرف شده = $1 \times \frac{3}{1} = 3\ \text{mol}$ → باقی مانده = $6 - 3 = 3\ \text{mol} = 3 \times 2 = 6\ \text{g}$
✅ جواب: الف) $\ce{N2}$ ب) ۳۴ گرم ج) ۶ گرم $\ce{H2}$ | 💡 کنترل نهایی: جرم اولیه = $28 + 12 = 40$ | مصرف = $34 + 6 = 40$ ✓
🔴 مثال ۵ — پروژه کامل: محدودکننده + بازده + حجم گاز (سخت)
صورت مسئله: برای تولید هیدروژن در آزمایشگاه، ۶٫۵ گرم روی ($\ce{Zn}$) را در ۱۰٫۹۵ گرم اسید هیدروکلریک می ریزیم:
$$\ce{Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2 ^}$$
الف) واکنش دهنده محدودکننده؟ ب) جرم نظری $\ce{ZnCl2}$؟ ج) حجم نظری هیدروژن در STP؟ د) جرم باقی مانده افزونه؟ ه) اگر در عمل ۱٫۷۹۲ لیتر هیدروژن جمع شود، بازده چند درصد است؟
حل:
گام ۱ — مول ها: $$n(\ce{Zn}) = \frac{6.5}{65} = 0.1\ \text{mol} \qquad n(\ce{HCl}) = \frac{10.95}{36.5} = 0.3\ \text{mol}$$
الف) دو ستون:
| از روی $\ce{Zn}$ | از روی $\ce{HCl}$ | |
|---|---|---|
| مول $\ce{H2}$ | $0.1 \times 1 = 0.1$ | $0.3 \times \frac{1}{2} = 0.15$ |
$0.1 < 0.15$ → روی محدودکننده است.
ب) جرم نظری نمک: $M(\ce{ZnCl2}) = 65 + 2(35.5) = 136 \Rightarrow m = 0.1 \times 136 = 13.6\ \text{g}$
ج) حجم نظری گاز: $n(\ce{H2}) = 0.1\ \text{mol} \Rightarrow V = 22.4 \times 0.1 = 2.24\ \text{L}$
د) افزونه باقی مانده: HCl مصرفی = $0.1 \times 2 = 0.2\ \text{mol}$ → باقی = $0.1\ \text{mol} \times 36.5 = 3.65\ \text{g}$
ه) بازده: $$\% = \frac{1.792}{2.24} \times 100 = 80\%$$
✅ جواب: الف) $\ce{Zn}$ ب) ۱۳٫۶ گرم ج) ۲٫۲۴ لیتر د) ۳٫۶۵ گرم ه) ۸۰٪ | 💡 این مسئله همه چیز فصل را در یک ظرف جمع کرده: بزرگراه مول، نسبت مولی، محدودکننده، افزونه و بازده. اگر توانستی تنهایی حلش کنی، این فصل مُهر تأیید گرفته! 🔮
🌳 جمع بندی درختی فصل ۶
واکنش ها و استوکیومتری
├── معادله ها
│ ├── ۴ گواه واکنش (تله: حباب جوشیدن = فیزیکی!)
│ ├── بقای جرم لاووازیه ← اصل ۴ دالتون
│ ├── موازنه: ضریب آزاد، زیرنویس ممنوع
│ └── ۵ خانواده: سنتز | تجزیه | جابجایی تک | دوگانه | احتراق
├── مول — واحد پول
│ ├── N_A = 6.022 × 10²³ ذره/مول
│ ├── جرم مولی M = Σ (تعداد اتم × جرم اتمی)
│ └── n = m/M
├── بزرگراه مول
│ ├── ذرات ←→ مول (× N_A) ←→ جرم (× M)
│ ├── گاز در STP: V = 22.4 × n (فقط گاز!)
│ └── درصد جرمی → فرمول تجربی (تقسیم بر کوچکترین مول)
│ └── مولکولی = تجربی × (M/M_تجربی)
├── استوکیومتری
│ ├── معادله موزون = دستور پخت برحسب مول
│ └── گرم A → مول A → مول B → گرم B (مول = تنها پل!)
├── محدودکننده
│ ├── منطق ساندویچ: هرکدام کمتر محصول بسازد = محدود
│ └── افزونه باقی مانده = موجود − مصرف شده
└── بازده
└── % = (واقعی/نظری) × 100 — همیشه < 100 (جانبی، ناقص، تلفات)🧪 شبیه سازها و ابزارهای تعاملی
🃏 فلش کارت های مرور
عدد آووگادرو چیست و چه می شمارد؟
N_A = 6.022 × 10²³ — تعداد ذره های هر مول (اتم، مولکول، یون).
سه فرمول بزرگراه مول؟
n = m/M (جرم↔مول)
نسبت مولی از کجا می آید؟
از ضرایب معادله موزون — و از هیچ جا جای دیگر!
واکنش دهنده محدودکننده چیست؟
واکنش دهنده ای که زودتر تمام می شود و سقف محصول را تعیین می کند. روش: برای هر واکنش دهنده جداگانه محصول قابل ساخت را حساب کن.
فرمول بازده و سه علت کمتر بودن آن از ۱۰۰٪؟
% = (واقعی/نظری) × 100 — واکنش جانبی، واکنش ناقص، تلفات جداسازی.