החוברת · דף לימוד
חוק שימור המסה
מדעים · כיתה ח׳ · פרק 9: תגובות כימיות וקשר כימי
איך לבואזיה הוכיח שאטומים לא נוצרים ולא נעלמים בתגובות כימיות?
למה צריך לאזן משוואות?
למדנו לאזן משוואות כימיות. אבל למה זה חשוב? התשובה טמונה באחד החוקים החשובים ביותר בכימיה: חוק שימור המסה.
החוק הזה אומר משהו פשוט אבל מהפכני: מסה לא יכולה להיווצר מאין, ולא יכולה להיעלם לאין. בכל תגובה כימית, המסה נשמרת!
מהו חוק שימור המסה?
חוק שימור המסה (Law of Conservation of Mass), שניסח אנטואן לבואזיה, קובע כי במהלך תגובה כימית במערכת סגורה מסת החומרים המגיבים תהיה שווה תמיד למסת התוצרים, משום שאטומים אינם נוצרים ואינם נהרסים.
חוק שימור המסה מבוסס על עובדה פשוטה: אטומים לא נעלמים ולא נוצרים - הם רק משנים מקום!
ניסוי 1: שריפת זרחן
• שרף זרחן בכלי סגור
• שקלל לפני ואחרי
תוצאה:
המשקל לא השתנה!
מסקנה:
החמצן מהאוויר הפך לתחמוצת זרחן - המסה נשמרה
ניסוי 2: פירוק כספית חמצנית
• חימם כספית חמצנית בכלי סגור
• קיבל כספית + חמצן
תוצאה:
מסת כספית + מסת חמצן = מסת כספית חמצנית המקורית
מסקנה:
המסה נשמרה!
מערכת פתוחה מול מערכת סגורה
מערכת פתוחה
הגדרה: חומרים יכולים להיכנס או לצאת
דוגמה:
שריפת נייר על השולחן
מה קורה?
• גזים (CO₂, H₂O) בורחים לאוויר
• נראה כאילו המסה "נעלמה"
• האפר שנשאר קל מהנייר המקורי
האמת:
המסה לא נעלמה - היא הפכה לגזים שעפו!
נייר (10 גרם) → אפר (1 גרם) + גזים (9 גרם)
המסה נשמרה, אבל הגזים ברחו!
מערכת סגורה
הגדרה: שום דבר לא יכול להיכנס או לצאת
דוגמה:
שריפה בקבוק אטום
מה קורה?
• גזים נשארים בפנים
• המשקל לא משתנה
• רואים בבירור ששום דבר לא נעלם
התוצאה:
מסת מגיבים = מסת תוצרים
המסה נשמרת!
בקבוק סגור: 10 גרם לפני = 10 גרם אחרי
כל הגזים בפנים - המסה נשמרת!
המסקנה: חוק שימור המסה תמיד עובד - אבל קל יותר לראות אותו במערכת סגורה!
דוגמאות לשימור מסה בחיי היומיום
אפיית לחם
לפני:
• בצק: 500 גרם
אחרי (מערכת פתוחה):
• לחם: 430 גרם
• גזים שברחו (CO₂ מתסיסה, אדי מים): 70 גרם
סה"כ: 500 גרם = 500 גרם ✓
הלחם קל מהבצק כי גזים ברחו!
החלדת ברזל
מגיבים:
• ברזל: 100 גרם
• חמצן: 43 גרם
תוצר:
• חלודה (Fe₂O₃): 143 גרם
הפתעה: הברזל המחולד כבד יותר! (קלט חמצן)
שריפת נר
מגיבים:
• שעווה: 10 גרם
• חמצן: 30 גרם
תוצרים:
• CO₂ + H₂O (גזים): 40 גרם
נראה: הנר "נעלם"
אמת: הפך לגזים!
המסת סוכר
לפני:
• סוכר: 20 גרם
• מים: 100 גרם
אחרי:
• תמיסת סוכר: 120 גרם
שימו לב: זה שינוי פיזיקלי, אבל המסה עדיין נשמרת!
למה כשביצה מתקלקלת (שינוי כימי), היא נעשית קלה יותר?
למה חוק שימור המסה חשוב?
חיזוי תגובות
אם יודעים כמה נכנס, יודעים בדיוק כמה יצא
איזון משוואות
סיבה לאזן משוואות - אותו מספר אטומים בשני הצדדים
תעשייה וייצור
מחשבים כמה חומר גלם נדרש לייצר כמות מסוימת של תוצר
איכות הסביבה
מבינים שחומרים מזהמים לא נעלמים - הם רק משנים צורה
מדע פרנזי
עוזר לחקור מה קרה בזירת פשע על פי שינויי מסה
הבנה עמוקה
מוכיח שתגובות כימיות הן ארגון מחדש של אטומים, לא יצירה/הרס
אם שורפים 10 גרם עץ ונשאר רק 2 גרם אפר, לאן נעלמו 8 הגרם?