תגובת סתירה


תגובת סתירה

תגובת סתירה

אחת מהתגובות החשובות בעולם החומצות והבסיסים היא תגובת סתירה.

למעשה, התגובה מייצגת את מה שקורה בין יוני ההידרוקסיד OH‾(aq) לבין יוני ההידרוניום H3O+(aq).

כבר למדנו שתמיסה המכילה יוני הידרוניום, היא תמיסה חומצית. ואילו תמיסה המכילה יוני הידרוקסיד, היא תמיסה בסיסית.

היות והחומצה (לפי ההגדרה של ברונסטד ולאורי), נוטה למסור פרוטון בתגובה, ואילו הבסיס (לפי ההגדרה של ברונסטד ולאורי), נוטה לקלוט פרוטון בתגובה, כשיונים אלו באים במגע זה עם זה, יוני ההידרוקסיד מקבלים פרוטון מיוני ההידרונים והתהליך נראה כך:

H3O+(aq)    +   OH‾(aq)        →        2H2O(ℓ)

ניתן לומר, שהבסיס, או התמיסה הבסיסית (המכילה יוני הידרוקסיד), סותרת את החומצה, או את התמיסה החומצית (שמכילה את יוני ההידרוניום).
או לחילופין, שהחומצה, או התמיסה החומצית (שמכילה את יוני ההידרוניום), סותרת את הבסיס או התמיסה הבסיסית (המכילה יוני הידרוקסיד).

שימו לב ♥ שהתגובה הזו היא בעצם תגובת חומצה בסיס, כי יוני ההידרוניום מסרו פרוטון, ואילו יוני ההידרוקסיד קלטו פרוטון.

דבר חשוב שיש לזכור ✍, והוא למעשה נובע מתוך התגובה הנתונה הוא,

יחס המולים בזמן תגובה בין יוני ההידרוקסיד, ליוני ההידרוניום (וכמובן להיפך) הוא תמיד 1:1.

OH‾(aq) H3O+(aq)
1 : 1 יחס מולים

נראה מספר דוגמאות:

  1. לתמיסת החומר HCℓ(aq) מוסיפים NaOH(s) . נסח את התהליך המתרחש.
    ראשית, נתונה התמיסה HCℓ(aq)
    .עלינו לזכור שהחומר HCℓ הוא אחד מחומרים שבמגע עם מים, מתנהג כחומצה ויוצר תמיסה חומצית.

    ולכן, כשמתייחסים לתמיסתו המימית של החומר, בעצם מתייחסים למה שמתקבל כשהחומר HCℓ(g) בא במגע עם המים (לפי מה שלמדנו בשיעור הקודם).
    הנה הניסוח
    { HCl }_{ (g) }+{ { H }_{ 2 }O }_{ (l) }\longrightarrow \underbrace { { { H }_{ 3 }O }_{ (aq) }^{ + }+{ Cl }_{ (aq) }^{ - } }_{ { HCl }_{ (aq) } }

    כפי שלמדנו בפרק מבנה וקישור שמדברים על תמיסה של חומר יוני קל תמס כמו מלח בישול NaCℓ(aq) , בעצם מדברים על היונים הממוימים שיש בתמיסה שלו על פי הניסוח הבא :
    { NaCl }_{ (s) }\xrightarrow { { H }_{ 2 }O } \underbrace { { Na }_{ (aq) }^{ + }+{ Cl }_{ (aq) }^{ - } }_{ { NaCl }_{ (aq) } }

    התמיסה מכילה את היונים הממוימים.
    נחזור לתמיסת החומצה HCℓ(aq) . התמיסה מכילה יוני הידרוניום H3O+(aq) ויוני כלור Cℓ ‾(aq) .
    לתמיסה זו, כאמור, הוסיפו את החומר NaOH(s) .
    היות וחומר זה הוא חומר יוני, כפי שכבר ראינו בשלב הקודם, הוא יתמוסס ויתקבלו יונים ממוימים באופן הבא :
    { NaOH }_{ (s) }\xrightarrow { { H }_{ 2 }O } { Na }_{ (aq) }^{ + }+{ OH }_{ (aq) }^{ - }

    כעת, יוני ההידרוניום שבתמיסה, יגיבו עם יוני ההידרוקסיד שנוצרו, על פי הניסוח שהראינו:

    H3O+(aq)    +   OH‾(aq)        →        2H2O(ℓ)

    וזה תהליך הסתירה .

    ניסוח זה נקרא גם, ניסוח הנטו של התהליך, כי יוני הנתרן Na+(aq) ויוני הכלור Cℓ ‾(aq) , לא באים לידי ביטוי בתהליך, הם יוני משקיפים (למדנו על כך בפרק מבנה וקישור סטוכיומטריה. אלה יונים שנמצאים בתמיסה ולא משתתפים בתהליך, ולכן לא משנים את הרכבם הכימי ואת כמותם).
    למעשה בכל תהליך שבו יהיו יוני הידרוניום, ויוסיפו להם חומר שיצור בתמיסה יוני הידרוקסיד, או תמיסה המכילה כבר יוני הידרוקסיד, תתרחש תגובת הסתירה.
    כמובן שכלל זה תקף גם אם התהליך הוא הפוך. כלומר, בכל תהליך שבו יהיו יוני הידרוקסיד, ויוסיפו להם חומר שיצור בתמיסה יוני הידרוניום, או תמיסה המכילה כבר יוני הידרוניום, תתרחש תגובת הסתירה.

  1. לתמיסה של KOH(aq) מוסיפים H2SO4(ℓ). נסח את התהליך המתרחש.
    כעת נקצר תהליכים. היות ואנו צריכים להיות מסוגלים לזהות שהחומר KOH הוא חומר יוני, ולכן תמיסתו המימית תכיל יוני הידרוקסיד OH‾(aq) (אם אתם לא זוכרים, אז נסחו את תגובת ההמסה של החומר הזה במים).
    ואילו החומר H2SO4(ℓ) שייך לרשימת החומרים שיוצרים תמיסה חומצית. ולכן שהחומר H2SO4(ℓ) יוכנס לתמיסה, יווצרו יוני ההידרוניום, שמייד יגיבו עם יוני ההידרוקסיד שמתמיסה באופן הבא:

    H3O+(aq) + OH‾(aq)        →        2H2O(ℓ)

    העובדה שהחומצה H2SO4(ℓ) היא חומצה דו פרוטית, במגע עם מים נוצרים 2 מול יוני ההידרוניום על כל מול חומצה (למדנו בשיעור הקודם), על פי הניסוח:

    H2SO4(ℓ) + 2H2O(ℓ)        →        2H3O+(aq) + SO42(aq)

    לא משנה את העובדה שבזמן התגובה
    יוני ההידרונים מגיבים עם יוני ההידרוקסיד תמיד ביחס של 1:1.

 

תהליך הסתירה, כאמור, הוא תהליך בו יוני הידרוקסיד סותרים תמיסה חומצית המכילה יוני ההידרוניום, או להיפך.

הסתירה יכולה להיות מלאה או חלקית.

בתהליך סתירה מלאה כמות המולים של יוני ההידרוקסיד שווה לכמות המולים של יוני ההידרוניום במצב זה מתרחשת תגובה בשלמות בין יוני ההידרוניום, לבין יוני ההידרוקסיד. לא נשאר בסוף התהליך עודף מיוני ההידרוניום או מיוני ההידרוקסיד. לכן, התמיסה היא ניטרלית מבחינת מדד החומציות (בהמשך נראה שלמדד הזה קוראים pH וערכו = 7 כשהתמיסה ניטרלית, מבחינת מידת החומציות או הבסיסיות שלה).

אבל יכולה להיות גם סתירה חלקית. מצב בו בכלי התגובה מספר המולים של יוני ההידרוקסיד לא שווה למספר המולים של יוני ההידרוניום במקרה זה ישאר עודף (מצב שבו לא הכל מגיב) של יוני ההידרוניום, או של יוני הידרוקסיד (מיד נראה דוגמאות).

  • אם נותרים בתמיסה יוני ההידרוניום לאחר התגובה, זאת אומרת יש עודף של יוני ההידרוניום, נוכל לומר שהתמיסה בסוף התהליך, היא תמיסה בעלת אופי חומצי או תמיסה חומצית.
  • אם נותרים בתמיסה יוני הידרוקסיד לאחר התגובה, זאת אומרת יש עודף של יוני הידרוקסיד, נוכל לומר שהתמיסה בסוף התהליך, היא תמיסה בעלת אופי בסיסי או תמיסה בסיסית.

לפני שניגש לתגובת סתירה, ונראה חישובים הקשורים לכך, בואו נראה דוגמא מחיי היום יום:

נניח שבחנות מוכרים סוכרייה בשקל אחד. אם נרצה לקנות 5 סוכריות נצטרך לשלם 5 שקלים.
אבל אם יש לנו 4 שקלים נוכל לקנות רק 4 סוכריות, ולא חמש.
או לחילופין, אם יש לנו 6 שקלים נוכל לקנות 5 סוכריות, ויישאר לנו עודף של שקל אחד.

אם ניקח תמיסה המכילה 5 מול יוני ההידרוניום ונוסיף לתמיסה 5 מול יוני הידרוקסיד, היות והיונים, כפי שכבר אמרנו, מגיבים תמיד ביחס של 1:1, הכמויות שנתונות יגיבו בשלמות אחת עם השנייה, ולא ישארו עודפים לא של יוני ההידרוניום ולא של יוני הידרוקסיד. והתמיסה בסוף התהליך תהיה ניטרלית.

אבל אם לתמיסה המכילה 5 מול יוני ההידרוניום, נוסיף 4 מול יוני הידרוקסיד.
לא כל יוני ההידרוניום יגיבו, כי 4 מול יוני הידרוקסיד יכולים להגיב רק עם 4 מול יוני ההידרוניום.
יישאר בתמיסה עודף של 1 מול יוני הידרוניום שלא הגיב, ולכן התמיסה תהיה בעלת אופי חומצי.
נוכל לתאר זאת גם בטבלה הבאה:

OH‾(aq) H3O+(aq)
1 : 1 יחס מולים
(זה כך תמיד)
4 : 5 n התחלה
4 : 4 n תגובה
(תמיד על פי יחס המקדמים)
1 n סוף

בדוגמה הנתונה, כמות המולים של יוני ההידרוקסיד, היא הכמות המגבילה בתהליך, כי יוני ההידורקסיד מגיבים בשלמות ולא נותר מהם עודף (שארית) בתום התהליך.

לא למדנו עד לכאן על תגובות שבהם נותרת שארית של מגיבים. זהו היבט בנושא חישובי מולים, שצריך להכיר אותו, רק בפרק הזה של חומצות ובסיסים.

  • במקרה של תגובת הסתירה, בגלל שיחס המקדמים הוא 1:1, וניתן להכליל זאת לכל מקרה בו היחס הוא כזה או דומה לו, כמו למשל 2:2 או 3:3 וכו'

    תמיד כמות המולים בשלב התגובה ייקבע על פי החומר עם כמות המולים הקטנה יותר.

נחזור לדוגמה מס' 2 (לתמיסה של KOH(aq) מוסיפים H2SO4(ℓ). נסח את התהליך המתרחש), בגלל שהכניסו פחות מולים מיוני ההידרוקסיד, הם יגיבו בשלמות, וזו תהיה גם כמות המולים שמגיבה מיוני ההידרוניום. זאת אומרת, נשאר 1 מול מיוני ההידרוניום שלא הגיבו.

ניקח דוגמה אחרת:

אם לתמיסה המכילה 4 מול יוני ההידרוניום, נוסיף 5 מול יוני הידרוקסיד.
לא כל יוני ההידרוקסיד יגיבו, כי 4 מול יוני הידרוקסיד יכולים להגיב רק עם 4 מול יוני ההידרוניום.
לכן, יישאר בתמיסה עודף של 1 מול יוני הידרוקסיד שלא הגיב ולכן התמיסה תהיה בעלת אופי בסיסי במקרה זה.

נוכל לתאר זאת גם בטבלה הבאה:

OH‾(aq) H3O+(aq)
1 : 1 יחס מולים
(זה כך תמיד)
5 : 4 n התחלה
4 : 4 n תגובה
(תמיד על פי יחס המקדמים)
 1 n סוף

נראה מספר דוגמאות לשאלות הקשורות לתגובת הסתירה וגם לחישובים המבוססים על בסיס תגובה זו.

דוגמאות לשאלות עם סתירה מלאה (זאת אומרת אין שאריות / עודפים של יוני ההידרוניום או יוני הידרוקסיד התמיסה בסוף התהליך היא ניטרלית מבחינה חומצית או בסיסית).

  1. איזה נפח של תמיסת NaOH(aq) בריכוז 1M צריך כדי לסתור (סתירה מלאה) 200 מ"ל תמיסת HCℓ(aq) בריכוז 2M?
    שימו לב ♥ לדברים הבאים:
    החומר HCℓ, הוא אחד מהחומרים שעלינו לזכור שתמיסתו המימית היא חומצית. זאת אומרת, מכילה יוני ההידרוניום על פי הניסוח הבא :

    HCℓ(g) + H2O(ℓ)        →        H3O+(aq) + Cℓ ‾(aq)

    ניתן לרשום כמובן את הניסוח בפתרון השאלה.
    מה שחשוב להבין מהניסוח, גם אם לא רושמים אותו וזוכרים אותו בעל פה, שיחס המולים בין החומר (החומצה) HCℓ לבין יוני ההידרוניום H3O+(aq) הוא 1:1 (זו חומצה חד פרוטית)
    החומר השני הוא NaOH מדובר בחומר יוני שתמיסתו מכילה יוני הידרוקסיד על פי הניסוח הבא :
    { NaOH }_{ (s) }\xrightarrow { { H }_{ 2 }O } { Na }_{ (aq) }^{ + }+{ OH }_{ (aq) }^{ - }

    גם כאן ניתן לראות, שיחס המולים בין החומר NaOH , ליוני ההידרוקסיד במקרה זה, הוא 1:1.
    גם כאן, אין חובה לנסח את התהליך. אפשר לראות שמדובר בחומר יוני, שבכל יחידה אחת של הנוסחה האמפירית NaOH יש 1 יוני הידרוקסיד. כפי שלמדנו כבר בפרק מבנה וקישור חומרים יונים.
    כשנערבב בין התמיסות תתרחש תגובת סתירה בין יוני ההידרוקסיד לביו יוני ההידרוניום באופן הבא :

    H3O+(aq) + OH‾(aq)        →        2H2O(ℓ)

    ניתן לראות שגם כאן היחס בין יוני ההידרוקסיד לבין יוני ההידרוניום הוא 1:1 .
    כעת נוכל לגשת לחישובים:
    איזה נפח של תמיסת NaOH(aq) בריכוז 1M צריך כדי לסתור (סתירה מלאה) 200 מ"ל תמיסת HCℓ(aq) בריכוז 2M?
    נתחיל מתמיסת החומצה HCℓ(aq) , כי עליה יש נתונים של ריכוז ונפח, מה שמאפשר לנו לחשב גם כמות מולים.

    H3O+(aq) HCℓ(aq)
    1 : 1 יחס מולים
    2 C(M)
    0.2 V תמיסה
    (ליטר)
    0.4 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } n=C×V
    n=2×0.2=0.4
    n מול

    עכשיו נחשב את כמות המול של יוני OH‾(aq) הדרושה, כדי שתהיה תגובה מלאה (באלה נתבקשנו לסתור סתירה מלאה).

    OH‾(aq)   H3O+(aq)  
    1 : 1 יחס מולים
    0.4 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 0.4 n מול

    ועכשיו, נוכל לחשב את נפח תמיסת ה- NaOH(aq) בריכוז 1M

    NaOH(aq) OH‾(aq)
    1 : 1 יחס מולים
    0.4 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 0.4 n מול
    1 C(M)
    V=\frac { n }{ C } =\frac { 0.4 }{ 1 }= 0.4 V תמיסה
    (ליטר)

    תשובה: נפח תמיסתה- NaOH(aq)  הוא 0.4L.

  2. איזה נפח של תמיסת H2SO4(aq) בריכוז 0.5M צריך כדי לסתור (סתירה מלאה) 400 מ"ל תמיסת KOH(aq) בריכוז 1.3M?
    הסבר בקצרה.
    אין צורך לרשום אותו בפתרון השאלה, אלא אם מבקשים לנסח את התהליכים המתרחשים בין החומרים הנתונים למים.

    H2SO4 היא חומצה. בתמיסה מימית יוצרת תמיסה חומצית, ויש לזכור את זה על פי הניסוח הבא:

    H2SO4(ℓ) + 2H2O(ℓ)        →        2H3O+(aq) + SO42(aq)

    החומר KOH יוצר במים תמיסה בסיסית על פי הניסוח הבא:
    { KOH }_{ (s) }\xrightarrow { { H }_{ 2 }O } { K }_{ (aq) }^{ + }+{ OH }_{ (aq) }^{ - }

    בשאלה יש מספיק נתונים כדי להתחיל את החישוב עבור תמיסת ה- KOH(aq) :

    OH‾(aq) KOH(aq)
    1 : 1 יחס מולים
    1.3 C(M)
    0.4 V תמיסה
    (ליטר)
    0.52 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } n=C×V
    n=1.3×0.4=0.52
    n מול
    H3O+(aq)   OH‾(aq)  
    1 : 1 יחס מולים
    0.52 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 0.52 n מול

    נזכיר שהחומצה H2SO4(ℓ) היא היחידה שיש לזכור, שיחס המולים בין החומצה ליוני ההידורניום הוא 1:2 (הניסוח רשום למעלה)

    H2SO4(ℓ) H3O+(aq)
    1 : 2 יחס מולים
    0.26 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 2 }  } 0.52 n מול
    0.5 C(M)
    V=\frac { n }{ C } =\frac { 0.26 }{ 0.5 } =0.52 V תמיסה
    (ליטר)

    תשובה: נפח תמיסת ה- H2SO4(aq) הוא 0.52 ליטר.

  3. מה ריכוז תמיסת ה- HNO3(aq) בנפח של 2 ליטר הנדרש כדי לסתור (סתירה מלאה), 1500 מ"ל תמיסת Ba(OH)2(aq) בריכוז 1.6M?
    נזכיר שאין חובת ניסוח.
    למי שזה מקל עליו, אז כן כדאי לנסח אפילו כחלק מהטיוטה.
    החומר Ba(OH)2(aq) יוצר במים תמיסה בסיסית על פי הניסוח הבא:
    { { Ba(OH) }_{ 2 } }_{ (s) }\xrightarrow { { H }_{ 2 }O } { Ba }_{ (aq) }^{ 2+ }+{ 2OH }_{ (aq) }^{ - }

    נתחיל מתמיסת ה- Ba(OH)2(aq) כי יש עבורה מספיק נתונים לחשוב המולים:

    OH‾(aq) Ba(OH)2(s)
    2 : 1 יחס מולים
    1.6 C(M)
    1.5 V תמיסה
    (ליטר)
    4.8 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 2 }  } n=C×V
    n=1.6×1.5=2.4
    n מול
    OH‾(aq)   H3O+(aq)  
    1 : 1 יחס מולים
    4.8 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 4.8 n מול

    כעת נתייחס לחומר HNO3(aq) שוב חומר שיש לזכור שתמיסתו המימית חומצית על פי הניסוח:
    HNO3(ℓ) + H2O(ℓ)        →        H3O+(aq) + NO3(aq)

    HNO3(ℓ) H3O+(aq)
    1 : 1 יחס מולים
    4.8 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 4.8 n מול
    2 V תמיסה
    (ליטר)
    C=\frac { n }{ V } =\frac { 4.8 }{ 2 } = 2.4 C(M)

    תשובה: ריכוז תמיסת ה- HNO3(ℓ) הוא 2.4M.

  4. מה ריכוז תמיסת ה-  Ba(OH)2(aq) בנפח של 800 מ"ל  הנדרש  כדי לסתור (סתירה מלאה)  1200 מ"ל תמיסת  HCℓ(aq) בריכוז 1.5M?
    H3O+(aq) HCℓ(aq)
    1 : 1 יחס מולים
    1.5 C(M)
    1.2 V תמיסה
    (ליטר)
    1.8 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } n=C×V
    n=1.5×1.2=1.8
    n מול
    OH‾(aq)   H3O+(aq)  
    1 : 1 יחס מולים
    1.8 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 1.8 n מול
    Ba(OH)2(aq) OH‾(aq)
    1 : 2 יחס מולים
    0.9 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 2 }  } 1.8 n מול
    0.8 V תמיסה
    (ליטר)

    C=\frac { n }{ V } =\frac { 0.9 }{ 0.8 } = 1.125

    C(M)

    תשובה: ריכוז תמיסת ה-  Ba(OH)2(aq) הנדרש לסתירה מלאה הוא 1.125M.

כעת, נראה מספר דוגמאות, בהם נותרת שארית.

נזכיר, בתהליכים שבהם נותרת שארית, יש לבדוק ממי נותרת השארית, ואז נוכל לדעת מהו אופי החומצה בסוף התהליך, האם הוא בסיסי או חומצי.

איך נדע האם השאלה עוסקת בכך שיש למצוא שארית?

בשאלות אלו, כמו שנראה, יש מספיק נתונים כדי למצוא כמויות מולים, עבור שני חומרים. לכן, יש לבדוק מי מבין החומרים, נמצא בכמות שמגבילה את התהליך מלהתרחש. ברגע שאחד החומרים נגמר, אין לחומר השני, שהוא בעודף, עם מי להגיב, ולכן נשארת ממנו שארית.

דוגמאות:

  1. מערבבים תמיסת HNO3(aq) בנפח של 2 ליטר ובריכוז של 3M עם 1500 מ"ל תמיסת Ba(OH)2(aq) בריכוז 1.6M .
    האם החומרים מגיבים בשלמות ? אם לא מה אופי התמיסה בתום התגובה (חומצי או בסיסי)?
    מה הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך? פרטו חישוביכם.
    שימו לב ♥
    ראשית מדובר בחומצה HNO3 (חומר שבמים יוצר תמיסה חומצית והוא מרשימת החומרים שיש לזכור אותם), ובחומר היוני Ba(OH)2 שתמיסתו תכיל יוני הידרוקסיד, ולכן הוא יוצר תמיסה בסיסית.

    שנית ניתן לחשב עבור כל אחד מהחומרים מהי כמות המולים שלו ועל פי זה לחשב את כמויות יוני ההידרוניום ויוני ההידרוקסיד שיש בכל אחד מהתמיסות.

    OH‾(aq) Ba(OH)2(s)
    2 : 1 יחס מולים
    1.6 C(M)
    1.5 V תמיסה
    (ליטר)
    4.8 \xrightarrow { \times \frac { 2 }{ 1 }  } n=C×V
    n=1.6×1.5=2.4
    n מול
    H3O+(aq) HNO3
    1 : 1 יחס מולים
    3 C(M)
    2 V תמיסה
    (ליטר)
    6 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } n=C×V
    n=3×2=6
    n מול

    כעת, נבצע את ההשוואה בתהליך הסתירה, המתרחש בערבוב התמיסות.

    OH‾(aq)   H3O+(aq)  
    1 : 1 יחס מולים
    4.8 : 6 n (מול) התחלה
    4.8 \xleftarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 4.8 n (מול) תגובה
       1.2 n (מול) סוף

    שימו לב לטבלה האחרונה.
    מצוינים בטבלה כמויות המולים של יוני ההידרוניום ושל יוני ההידרוקסיד שהיו בהתחלה בכל אחת מהתמיסות לפני הערבוב .
    לאחר מכן, מצוינות כמויות המולים שהגיבו בפועל. במקרה הזה ובכל מקרה בו יחס המולים הוא 1:1 או יחס דומה לזה (למשל 2:2) החומר עם כמות המולים הקטנה יותר יגמר ראשון, כמות המולים שלו תגמר ראשונה. הוא הכמות המגבילה, ועל פי הכמות הזו יכולים לחשב את הכמות המגיבה של החומר השני. בדוגמה זו הכמות המגבילה היא של יוני ההידרוקסיד, ולכן החץ הוא מיוני ההידרוקסיד ליוני ההידרוניום.
    שלב התגובה הוא תמיד על פי יחס המקדמים בתגובה, ובכל מקרה בגלל שיחס המקדמים הוא 1:1 כמות המולים תהיה זהה לכמות המגבילה, ואז נוכל לחשב כמה מול יהיו בעודף / לא יגיבו .

    כעת נוכל לענות על השאלות השונות שנשאלו בשאלה .
    האם החומרים מגיבים בשלמות ? אם לא מה אופי התמיסה חומצי או בסיסי?
    החומרים לא הגיבו בשלמות. יש עודף של יוני ההידרוניום (1.2 מול), ולכן, ניתן לקבוע גם שאופי התמיסה בסוף התהליך הוא חומצי.
    מה הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך? פרטו חישוביכם.
    כדי לחשב את הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך, נחשב על פי הנוסחה: C=\frac { n }{ V }

    כמות המולים היא 1.2 מול.
    נפח התמיסה, שימו לב ♥, מכיוון שמדובר  בסוף התהליך לאחר ערבוב התמיסות, נפח התמיסות יהיה סכום הנפחים של שתי התמיסות. במקרה זה:
    3.5 ליטר = 1.5+ 2 = נפח התמיסה הכולל.
    כעת נחשב את ריכוז היונים בסוף התהליך
    :

    C=\frac { n }{ V } =\frac { 1.2 }{ 3.5 } = 0.342M

    תשובה: הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך הוא 0.342M.

  2. מערבבים תמיסת H2SO4(aq) בנפח של 0.4 ליטר ובריכוז של 1.2M עם 500 מ"ל תמיסת NaOH(aq) בריכוז 0.6M .
    האם החומרים מגיבים בשלמות ? אם לא מה אופי התמיסה בתום התגובה (חומצי או בסיסי)?
    מה הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך? פרטו חישוביכם.
    NaOH(aq) – התמיסה הבסיסית

    OH‾(aq) NaOH(aq)
    1 : 1 יחס מולים
    0.6 C(M)
    0.5 V תמיסה
    (ליטר)
    0.3 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } n=C×V
    n=0.6×0.5=0.3
    n מול

    H2SO4(aq) – התמיסה הבסיסית

    H3O+(aq) H2SO4(aq)
    2 : 1 יחס מולים
    1.2 C(M)
    0.4 V תמיסה
    (ליטר)
    0.96 \xrightarrow { \times \frac { 2 }{ 1 }  } n=C×V
    n=1.2×0.4=0.48
    n מול

    כעת נבצע השוואה בתהליך הסתירה המתרחש בערבוב בין התמיסות:

    OH‾(aq)   H3O+(aq)  
    1 : 1 יחס מולים
    0.3 : 0.96 n (מול) התחלה
    0.3 \xleftarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 0.3 n (מול) תגובה
      0.66 n (מול) סוף

    החומרים לא הגיבו בשלמות. יש עודף של יוני הידרוניום (0.66 מול), ולכן ניתן לקבוע שאופי התמיסה בסוף התהליך הוא חומצי.
    כעת ניגש לחישוב ריכוז יוני ההידרוניום בסוף התהליך.

    כדי לחשב את הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך, נחשב על פי הנוסחה: C=\frac { n }{ V }

    כמות המולים היא 0.66 מול (חישבנו בסעיף הקודם).
    נפח התמיסה, שימו לב ♥, מכיוון שמדובר  בסוף התהליך לאחר ערבוב התמיסות, נפח התמיסות יהיה סכום הנפחים של שתי התמיסות. במקרה זה:
    0.9 ליטר = 0.5+ 0.4 = נפח התמיסה הכולל.
    כעת נחשב את ריכוז היונים בסוף התהליך
    :

    C=\frac { n }{ V } =\frac { 0.66 }{ 0.9 } = 0.733M

    הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך הוא 0.733M.

  3. מערבבים תמיסת HBr(aq) בנפח של 800 מ"ל ובריכוז של 0.4M עם 1200 מ"ל תמיסת Ba(OH)2(aq) בריכוז 2M .
    האם החומרים מגיבים בשלמות ? אם לא מה אופי התמיסה בתום התגובה (חומצי או בסיסי)?
    מה הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך? פרטו חישוביכם
    BaOH2(aq) – התמיסה הבסיסית

    OH‾(aq) BaOH2(aq)
    2 : 1 יחס מולים
    2 C(M)
    1.2 V תמיסה
    (ליטר)
    4.8 \xrightarrow { \times \frac { 2 }{ 1 }  } n=C×V
    n=2×1.2=2.4
    n מול

    HBr(aq) – התמיסה הבסיסית

    H3O+(aq) HBr(aq)
    1 : 1 יחס מולים
    0.4 C(M)
    0.8 V תמיסה
    (ליטר)
    0.32 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } n=C×V
    n=0.4×0.8=0.32
    n מול

    כעת נבצע השוואה בתהליך הסתירה המתרחש בערבוב בין התמיסות:

    OH‾(aq)   H3O+(aq)  
    1 : 1 יחס מולים
    4.8 : 0.32 n (מול) התחלה
    0.32 \xrightarrow { \times \frac { 1 }{ 1 }  } 0.32 n (מול) תגובה
     4.48   n (מול) סוף

    החומרים לא הגיבו בשלמות. יש עודף של יוני הידרוקסיד (4.48 מול), ולכן ניתן לקבוע שאופי התמיסה בסוף התהליך הוא בסיסי.
    כעת ניגש לחישוב ריכוז יוני ההידרוקסיד בסוף התהליך.

    כדי לחשב את הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך, נחשב על פי הנוסחה: C=\frac { n }{ V }

    כמות המולים היא 4.48 מול (חישבנו בסעיף הקודם).
    נפח התמיסה, שימו לב ♥, מכיוון שמדובר  בסוף התהליך לאחר ערבוב התמיסות, נפח התמיסות יהיה סכום הנפחים של שתי התמיסות. במקרה זה:
    2 ליטר = 1.2 + 0.8 = נפח התמיסה הכולל.
    כעת נחשב את ריכוז היונים בסוף התהליך
    :

    C=\frac { n }{ V } =\frac { 4.48 }{ 2 } = 2.24M

    הריכוז של היון שקובע את אופי התמיסה בסוף התהליך הוא 2.24M.

שוב נזכיר:

בתגובות סתירה, היחס בין יוני ההידרוניום, לבין יוני ההידרוקסיד, הוא תמיד 1:1 בתגובה שביניהם (תגובת הנטו של התהליך).
לכן, אם כמויות המולים של היונים הללו לא שוות אחת לשניה, היון שכמות המולים שלו קטנה יותר, יהווה את הכמות המגבילה בתגובה, ז"א שהיון השני יגיב באותה הכמות.
מהיון שיש יותר מולים של חומר, תישאר שארית (עודף), בכמות השווה להפרש בין הערך הגדול לערך הקטן בכמויות המולים הנתונות, או שחישבנו, של היונים (יוני ההידרוניום או יוני ההידרוקסיד).

רצוי, בכל מקרה, לעבוד על פי הטבלה שראינו בדוגמאות בשיעור:

OH‾(aq) H3O+(aq)
1 : 1 יחס מולים
n (מול) התחלה
n (מול) תגובה
n (מול) סוף