Фабриката за колички

Рецептата

Всяка количка се сглобява по рецепта: 1 каросерия и 4 колела. Машината взима точно толкова части за всяко сглобяване и сглобява, докато една от частите не стигне.

1 каросерия + 4 колела → 1 количка
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Химичните реакции работят по същия начин. Уравнението е рецептата: за две молекули вода трябват две молекули водород и една молекула кислород.

Коя част свършва първа

За всяка част питай: колко пъти стига за рецептата? Раздели колко имаш на колко иска рецептата. Най-малкото число решава колко изделия ще има. Тази част свършва първа — химиците я наричат ограничаващ реагент. Другата е в излишък и част от нея остава.

Пример. 10 каросерии стигат за 10 колички, а 30 колела — за 30 : 4 = 7,5, тоест за 7 цели колички. Излизат 7 колички. Остават 3 каросерии и 2 колела. За осма количка трябват още 2 колела.

Внимание: свършва не това, което е по-малко на брой. При амоняка (N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃) 6 молекули азот и 12 молекули водород: водородът е повече, но стига само за 12 : 3 = 4 сглобявания, а азотът — за 6. Свършва водородът.

Излишъкът не помага

Ако удвоиш колелата при 10 каросерии, количките не стават двойно повече: от 30 колела излизат 7, а от 60 — само 10. От 40 колела нагоре графиката „колички спрямо колела“ става хоризонтална. Остатъкът също не е разликата между двете числа: при 10 каросерии и 30 колела не остават 20 колела, а 3 каросерии и 2 колела.

Грамове и молове

С грамове е по-хитро: една молекула кислород тежи колкото 16 молекули водород. Затова по 10 g водород и кислород не свършват едновременно. Броим молекулите в молове: 10 g водород (2 g/mol) са 5 mol, а 10 g кислород (32 g/mol) — само 0,3125 mol. Свършва кислородът и се получават 11,25 g вода, а от водорода остават 8,75 g.

Атомите и масата се запазват. Атомите само се подреждат по нов начин. Затова масата на получените вещества и на остатъка е колкото масата в началото: 10 g + 10 g = 11,25 g + 8,75 g.

Какво е опростено

• Реакцията тече докрай: всичко, което може да реагира, реагира.
• Молекулите са малко (до 100). В истинска реакция са милиарди милиарди, затова една „самотна“ молекула водород без двойка там не се забелязва.
• Едно сглобяване е точно уравнението; междинните стъпки на реакцията не се показват.
• Атомните маси са закръглени: H = 1, C = 12, N = 14, O = 16.

Безопасност. Водородът и метанът са горими газове: опити с тях прави само учител, в лаборатория. Амонякът дразни очите и дробовете — не смесвай почистващи препарати „за опит“. Безопасен вариант у дома: сглобявай по рецепта с играчки или хартиени фигури — математиката е същата.