מטרתו של ניסוי זה להמחיש בפניכם מספר נתונים כמותיים שהתקבלו
בתקופה שאחרי לבואזיה (תחילת המאה ה-19). אתם תיצפו בשני ניסויים,
ותנסו להסביר את הנתונים הכמותיים שהתקבלו בניסויים אלה ובאחרים.
בשלבים שונים ילוו אותכם דמויותיהם של אריסטו, דמוקריטוס, בויל ולבואזייה.
הניסוי בו צפיתם היה התגובה בין גופרית והחמצן שבאוויר. ניתן לבצע את הניסוי כך שהגופרית בוערת בתוך מיכל ובו חמצן בלבד.
הפנייה לחלופה נגישה לניסוי בערת חמצן וגופרית
באחד הניסויים הללו הגיבו 10 גרם גופרית עם 10 גרם חמצן:
עליכם לנחש מהי המסה של התוצר המתקבל בתגובה זו – גופרית חמצנית.
אם אתם רוצים עזרה, לחצו על התמונה המתאימה למטה.
לחיצה על הדמות המתאימה תאפשר לכם להיזכר במה שאמרה, ובמה
שהיה ידוע בזמנה.
התגובה בין גופרית וחמצן אשר בה צפיתם היתה רק מקרה ראשון של
תגובה כימית בה הובאו בפניכם נתונים כמותיים: בניסוי אחד שנערך, כך
נאמר לכם, הגיבו 10 גרם גופרית עם 10 גרם חמצן. אתם התבקשתם לנחש
מהי המסה של התוצר המתקבל בתגובה זו – גופרית חמצנית.
במידה רבה זו היתה מטלה בלתי אפשרית וגם "לא מדעית" שהרי מדען
אינו מנחש אלא מודד. ואכן בשקילת התוצר שבניסוי, נמצא כי מסתו היתה
20 גרם (כפי שוודאי חלק מכם ניחשו לפי חוק שימור החומר של לבואזיה).
אך כמובן, ניסוי אחד אינו מספיק, וכדי להיות בטוחים במסקנה אליה
הגענו עלינו לחזור על הניסוי מספר פעמים. ואכן כאשר הדבר נעשה, נמצאו
הנתונים המפורטים בטבלה הבאה:
| מגיב a: גופרית | מגיב b: חמצן | תוצר: גופרית חמצנית |
|---|---|---|
| 20 | 20 | 40 |
| 30 | 30 | 60 |
נראה כאילו מסת התוצר שווה בכל מקרה לסכום המסות של המגיבים שהוכנסו למיכל התגובה.
האם מסקנה זו נכונה תמיד?
הניסוי הבא בו צפיתם היה התגובה בין המתכת מגנזיום ובין חמצן. שוב –
חזרו על הניסוי והכניסו למיכל התגובה 10 גרם מכל אחד מן החומרים.
התייחסו לנתונים המפורטים בטבלה הבאה והקישו על התוצאה הנראית לכם:
לפי חוק שימור החומר, היינו מצפים כי מ-10 גרם מגנזיום ו-10 גרם חמצן
היינו מקבלים 20 גרם של התוצר – מגנזיום חמצני. אלא שבאמת התקבלו
בניסוי לא 20 גרם, כמצופה: אלא 16.7 גרם בלבד. אלא שחומר אינו נעלם, ובכלי התגובה נשארו 3.3 גרם
מאחד החומרים שהוכנסו למיכל התגובה, במקרה זה – חמצן.
זו נראית כתוצאה מפתיעה. כדאי לבדוק האם תופעה זו חוזרת גם בניסויים
נוספים. ואכן, בטבלה הבאה מסוכמות התוצאות של מספר ניסויים:
| יסוד a: מגנזיום (גרם) |
יסוד b: חמצן (גרם) |
תוצר: מגנזיום חמצני (גרם) |
חמצן שנשאר בתחום התגובה (גרם) |
|---|---|---|---|
| 20 | 20 | 33.40 | 6.60 |
| 30 | 30 | 50.10 | 9.90 |
כלומר, בתגובה בין מגנזיום וחמצן, כאשר מתחילים בכמויות שוות של שני
המגיבים, תמיד מתקבל התוצר בכמות פחותה מזו לה ציפינו, ותמיד נותר
עודף של חמצן שלא הגיב.
בטבלה הבאה מסוכמות התוצאות של שני הניסויים:
| מגיבים: (גרם) | תוצר: (גרם) | חמצן שנשאר בתום התגובה: (גרם) |
|---|---|---|
| a: גופרית 10.0 | גופרית-חמצנית 20.0 | 0.0 |
| b: חמצן 10.0 | ||
| a: מגנזיום 10.0 | מגנזיום-חמצני 16.7 | 3.3 |
| b: חמצן 10.0 |
במקרה הראשון, בתגובה בין גופרית וחמצן, כאשר מתחילים בכמויות שוות
של שני המגיבים, מסת התוצר שווה לסכום המסות של שני המגיבים.
בתגובה בין מגנזיום וחמצן, לעומת זאת, מסת התוצר נמוכה מזו לה ציפינו,
ונותר עודף של חמצן שלא הגיב.
