Dziecko pyta, po co komu takie prawo. Co odpowiedzieć?

To fundament wszystkich obliczeń chemicznych: skoro skład związku jest stały, można przewidzieć, ile substratów zużyje reakcja i ile produktu powstanie — dokładnie tak liczy się w przemyśle i w laboratorium. Działa porównanie kuchenne: przepis na ciasto ma stałe proporcje, a podwojenie samej mąki nie da więcej ciasta — nadmiar mąki zostanie w worku, tak jak nadmiar siarki obok siarczku żelaza(II).

Jak poćwiczyć bez podręcznika?

Wystarczy jedna liczba: w wodzie na 1 g wodoru przypada 8 g tlenu. Podawaj dziecku różne masy wody — szklanka 250 g, butelka 500 g — i proś o masę tlenu i wodoru. Schemat jest zawsze ten sam: podzielić masę na 9 równych porcji, wodór bierze jedną, tlen osiem. Potem to samo z siarczkiem żelaza(II) i stosunkiem 7:4, czyli 11 porcji.

Dziecko upiera się, że skoro wodorów jest dwa razy więcej, to wodoru jest w wodzie najwięcej. Jak to prostować?

To najczęstsza pomyłka w tym temacie: mylenie liczby atomów z ich masą. Atomów wodoru rzeczywiście jest dwa razy więcej, ale pojedynczy atom tlenu waży tyle, co szesnaście atomów wodoru — więc masowo wodór to tylko 1/9 wody. Pomaga obraz dwóch piórek i kamienia: piórek jest więcej, a masa siedzi w kamieniu.

Prawo stałości składu związku chemicznego

około 12 minut

W tej lekcji1/11

Kropla z kranu, lodowiec na Grenlandii i para z czajnika mają IDENTYCZNY przepis: na każdy gram wodoru przypada dokładnie 8 gramów tlenu. Natura nie improwizuje w kuchni — a ty dziś nauczysz się liczyć z jej przepisów.

Prawo stałości składu — przepis bez wyjątków

Prawo stałości składu. W danym związku chemicznym stosunek mas pierwiastków jest zawsze taki sam — niezależnie od tego, skąd związek pochodzi i jak powstał.

Związek to przepis, w którym proporcji nie wolno ruszyć. Dlatego jeden wzór $\mathrm{H_2O}$ opisuje każdą wodę świata: z kranu, z oceanu i z probówki.

Stosunek mas w wodzie — prosto z mas atomowych

1
Odczytaj masy atomowe z układu okresowego.
$H = 1\ \text{u}, \quad O = 16\ \text{u}$
2
W cząsteczce $\mathrm{H_2O}$ wodory są dwa, tlen jeden — pomnóż masy przez liczbę atomów.
$m_H : m_O = 2 \cdot 1 : 1 \cdot 16 = 2 : 16$
3
Skróć obie strony przez 2 — zostaje najprostsza postać stosunku.
$2 : 16 = 1 : 8$
Wskazówka
Jeden do ośmiu. Ten wynik wraca w każdym zadaniu o wodzie — znaj go jak tabliczkę mnożenia.

Wszystkie kroki za Tobą!

Jak czytać stosunek 1 : 8

Stosunek $1:8$ dzieli masę wody na $1 + 8 = 9$ równych porcji: jedną porcję zabiera wodór, osiem — tlen.

Wodór to więc $\frac{1}{9}$ masy wody, a tlen $\frac{8}{9}$ . Ten podział na porcje to całe narzędzie do zadań: wystarczy policzyć, ile waży jedna porcja.

Masa wody podzielona na 9 równych porcji

wodór 1
tlen 8

18 g wody — ile w niej wodoru, ile tlenu?

1
Stosunek $1:8$ oznacza podział na równe porcje. Policz, ile ich jest.
$1 + 8 = 9$
2
Podziel masę wody przez liczbę porcji — tyle waży jedna porcja.
$18\ \text{g} : 9 = 2\ \text{g}$
3
Wodór zabiera 1 porcję, tlen — 8 porcji.
$m_H = 1 \cdot 2 = 2\ \text{g}, \quad m_O = 8 \cdot 2 = 16\ \text{g}$
4
Kontrola: obie masy muszą złożyć się z powrotem w całość.
$2\ \text{g} + 16\ \text{g} = 18\ \text{g}$

Wszystkie kroki za Tobą!

Inny związek — inny stały stosunek

Każdy związek ma własny niezmienny stosunek mas. W siarczku żelaza(II) $\mathrm{FeS}$ na jeden atom żelaza ( $56\ \text{u}$ ) przypada jeden atom siarki ( $32\ \text{u}$ ):

$m_{Fe} : m_S = 56 : 32 = 7 : 4$

Siedem gramów żelaza wiąże się dokładnie z czterema gramami siarki — nigdy z pięcioma ani z trzema.

Dosypiesz siarki? Nadmiar zostanie luzem

Konsekwencja prawa: nadmiar substratu nie wchodzi do związku. Zmieszasz 7 g żelaza z 10 g siarki? Powstanie 11 g $\mathrm{FeS}$ (7 g żelaza + 4 g siarki), a 6 g siarki zostanie niezwiązane obok produktu.

Związek nie „upcha” dodatkowej siarki, bo miałby wtedy inny skład — a skład jest stały.

7 g żelaza + 4 g siarki

11 g siarczku żelaza(II)

Do związku wchodzi tylko tyle siarki, ile przewiduje przepis

Twoja kolej

W siarczku żelaza(II) $\mathrm{FeS}$ stosunek mas $\mathrm{Fe} : S$ wynosi $7:4$ . Ile żelaza zawiera próbka 22 g tego związku?

Twoja kolej

Ile gramów tlenu zawiera 36 g wody? Wpisz samą liczbę.

Pułapka! Atomy to nie gramy

Źle: w $\mathrm{H_2O}$ wodorów jest dwa razy więcej niż tlenu, więc wodór stanowi większość masy wody.

Dobrze: stosunek liczby atomów $H:O$ to $2:1$ , ale stosunek mas to $1:8$ — bo jeden atom tlenu waży tyle, co szesnaście atomów wodoru.

Masowo wodór to zaledwie $\frac{1}{9}$ wody. Liczniejszy nie znaczy cięższy.

Ściąga do zapamiętania

Co mówi prawo stałości składu i jak z niego liczyć?

W danym związku stosunek MAS pierwiastków jest zawsze stały. Liczy się go z mas atomowych: woda H₂O ma m_H : m_O = 2·1 : 16 = 1:8, siarczek żelaza(II) FeS — 56:32 = 7:4. W zadaniach dziel masę związku na sumę porcji (1+8 = 9): 18 g wody to 2 g wodoru i 16 g tlenu. Nadmiar substratu NIE wchodzi do związku — zostaje niezwiązany obok produktu. I nie myl stosunku mas ze stosunkiem liczby atomów: atomów H jest w wodzie 2 razy więcej, ale masowo H to tylko 1/9 całości.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Dziecko pyta, po co komu takie prawo. Co odpowiedzieć?: To fundament wszystkich obliczeń chemicznych: skoro skład związku jest stały, można przewidzieć, ile substratów zużyje reakcja i ile produktu powstanie — dokładnie tak liczy się w przemyśle i w laboratorium. Działa porównanie kuchenne: przepis na ciasto ma stałe proporcje, a podwojenie samej mąki nie da więcej ciasta — nadmiar mąki zostanie w worku, tak jak nadmiar siarki obok siarczku żelaza(II).
Jak poćwiczyć bez podręcznika?: Wystarczy jedna liczba: w wodzie na 1 g wodoru przypada 8 g tlenu. Podawaj dziecku różne masy wody — szklanka 250 g, butelka 500 g — i proś o masę tlenu i wodoru. Schemat jest zawsze ten sam: podzielić masę na 9 równych porcji, wodór bierze jedną, tlen osiem. Potem to samo z siarczkiem żelaza(II) i stosunkiem 7:4, czyli 11 porcji.
Dziecko upiera się, że skoro wodorów jest dwa razy więcej, to wodoru jest w wodzie najwięcej. Jak to prostować?: To najczęstsza pomyłka w tym temacie: mylenie liczby atomów z ich masą. Atomów wodoru rzeczywiście jest dwa razy więcej, ale pojedynczy atom tlenu waży tyle, co szesnaście atomów wodoru — więc masowo wodór to tylko 1/9 wody. Pomaga obraz dwóch piórek i kamienia: piórek jest więcej, a masa siedzi w kamieniu.

Sprawdź się!

Co mówi prawo stałości składu związku chemicznego?

Jaki jest stosunek masy wodoru do masy tlenu w wodzie $\mathrm{H_2O}$ ? (H = 1 u, O = 16 u)

Ile tlenu zawiera 9 g wody? ( $m_H : m_O = 1 : 8$ )

W siarczku żelaza(II) $\mathrm{FeS}$ stosunek mas $\mathrm{Fe} : S$ to $7:4$ . Ile siarki połączy się bez reszty z 14 g żelaza?

Mieszamy 7 g żelaza z 6 g siarki i ogrzewamy do końca reakcji. Ile siarki pozostanie niezwiązane?

Następny temat

Proste obliczenia z równań reakcji chemicznych