OGRANIČAVAJUĆI I VIŠAK REAGENSA: KAKO GA IZRAČUNATI I PRIMJERI - KEMIJA - 2025

Ograničavajući reagens je onaj koji je u potpunosti konzumira i određuje koliko masa proizvoda nastaju u kemijskoj reakciji; dok je reagens višak onaj koji ne reagira u potpunosti nakon što je pojeo ograničavajući reagens.

U mnogim reakcijama traži se suvišak reagensa kako bi se osiguralo da svi reagensi od interesa reagiraju. Na primjer, ako A reagira s B da proizvede C, a poželjno je da A reagira u potpunosti, dodaje se višak B. Međutim, sinteza i znanstveni i ekonomski kriteriji su ono što odlučuje je li višak A prikladan. ili B.

Kemijska laboratorija za kemijsku laboratoriju

Ograničavajući reagens određuje količinu produkta koja se može stvoriti kemijskom reakcijom. Stoga, ako se zna koliko A je reagiralo, odmah se utvrđuje kolika je količina C. Prekomjerni reagens nikad ne otkriva količine nastalog proizvoda.

Što ako se i A i B konzumiraju u reakciji? Zatim govorimo o ekvimolarnoj mješavini A i B. Međutim, u praksi nije lak zadatak osigurati da postoji jednak broj molova ili ekvivalenata svih reaktanata; U ovom slučaju, bilo koji od dva, A ili B, može se koristiti za izračun količine C.

Kako se izračunavaju granični i viškovi reaktanata?

Mnogo je načina za prepoznavanje i izračunavanje količine ograničavajućeg reagensa koji može biti uključen u reakciju. Kad se izračunaju, ostali reagensi su višak.

Metoda koja omogućava prepoznavanje ograničavajućeg reagensa na temelju usporedbe udjela reagensa i stehiometrijskog omjera je ona opisana u nastavku.

1. metoda

Kemijska reakcija može se ocrtati na sljedeći način:

aX + bY => cZ

Gdje X, Y i Z predstavljaju broj molova svakog reaktanta i produkta. U međuvremenu, a, b i c predstavljaju svoje stehiometrijske koeficijente koji su rezultat kemijske ravnoteže reakcija.

Ako se dobije kvocijent (X / a) i kvocijent (Y / b), reaktant s nižim kvocijentom je ograničavajući reaktant.

Kad se izračunaju navedeni omjeri, uspostavlja se odnos između broja mola koji su prisutni u reakciji (X, Y i Z) i broja molova koji su uključeni u reakciju, predstavljenih stehiometrijskim koeficijentima reaktanata (a i b).

Stoga, što je kvocijent manji za reagens, to je veći deficit tog reagensa za završetak reakcije; i stoga je ograničavajući reagens.

Primjer

SiO ₂ (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO ₂ (g)

3 g SiO ₂ (silicijev oksid) reagira s 4,5 g (C ugljika).

Mola SiO ₂

Masa = 3 g

Molekularna težina = 60 g / mol

Broj molova SiO ₂ = 3g / (60 g / mol)

0,05 mola

Broj molova C

Masa = 4,5 g

Atomska masa = 12 g / mol

Broj molova od C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 mola

Kvocijent između broja molova reaktanata i njihovih stehiometrijskih koeficijenata:

Za SiO ₂ = 0.05 mol / 1 mol

Kvocijent = 0,05

Za C = 0,375 mola / 3 mola

Kvocijent = 0,125

Iz usporedbe vrijednosti koeficijenta, može se zaključiti da je ograničavanje reaktant SiO ₂.

2. metoda

U prethodnoj reakciji, masa za SiC proizveden je izračunato, kada se 3 g SiO ₂ koristi se i kad se koristi 4,5 g C

(3 g SiO ₂) x (1 mol SiO ₂ /60 g SiO ₂) x (1 mol SiC / 1 mol SiO ₂) x (40 g SiC / SiC 1 mol) = 2 g SiC

(4,5 g C) x (3 mol C / 36 g C) x (1 mol SiC / 3 mola C) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 5 g SiC

Dakle, više silicijeva karbida (SiC) će se proizvoditi, ako je reakcija dogodila konzumiranje svih ugljika od iznosa proizvodi konzumiraju sve SiO ₂. U zaključku, SiO ₂ je ograničavajući reagens, jer kad sve višak C je konzumira, više SiC će biti generiran.

Primjeri

-Primjer 1

0,5 mola aluminija reagiraju s 0,9 mola klora (Cl ₂) da bi se aluminij-klorid (ALCL ₃): što je ograničavajući reaktant, a što je višak reaktant? Izračunajte masu ograničavajućeg i viška reagensa

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 ALCL ₃ (a)

1. metoda

Kvocijenti između molova reaktanata i stehiometrijskih koeficijenata su:

Za aluminij = 0,5 mola / 2 mola

Kvocijent aluminija = 0,25

Za Cl ₂ = 0.9 mola / 3 mola

Kvocijent Cl ₂ = 0,3

Tada je ograničavajući reagens aluminij.

Sličan je zaključak ako se utvrde molovi klora potrebni za kombiniranje s 0,5 molova aluminija.

Mola Cl ₂ = (0,5 mol) u A x (3 mola Cl ₂ /2 mola A)

0,75 mola Cl ₂

Tada nastaje višak Cl ₂: 0,75 mola potrebno je da reagira s aluminijom, a prisutno je 0,9 mola. Zbog toga postoji višak 0,15 mola Cl2 .

Može se zaključiti da je ograničavajući reagens aluminij

Proračun mase reaktanata

Ograničava masa mase:

Masa aluminija = 0,5 mola Al x 27 g / mol

13,5 g.

Atomska masa Al je 27 g / mol.

Masa viška reagensa:

0,15 mola Cl ₂ ostali

Masa suvišak Cl ₂ = 0,15 mola Cl ₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Primjer 2

Sljedeća jednadžba predstavlja reakciju između srebrnog nitrata i barijevog klorida u vodenoj otopini:

2 AgNO ₃ (aq) + BaCl ₂ (aq) => 2 AgCl (s) + Ba (NO ₃) ₂ (aq)

Prema ovoj jednadžbi, ako se otopina koja sadrži 62,4 g AgNO ₃ pomiješa s otopinom koja sadrži 53,1 g BaCl ₂: a) Koji je ograničavajući reagens? b) Koliko reaktanata ostaje nereagirano? c) Koliko grama AgCl je formirano?

Molekularni utezi:

-AgNO ₃: 169,9 g / mol

-BaCl ₂: 208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NO ₃) ₂: 261.9 g / mol

1. metoda

Primijeniti metodu 1, koji omogućuje identifikaciju ograničavajući reagens, potrebno je odrediti mola Agno ₃ i BaC ₂ prisutnog u reakciji.

Molovi od AgNO ₃

Molekularna težina 169,9 g / mol

Masa = 62,4 g

Broj molova = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 mola

Molovi BaCl ₂

Molekularna težina = 208,9 g / mol

Masa = 53,1 g

Broj molova = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 mola

Određivanje količnika između broja molova reaktanata i njihovih stehiometrijskih koeficijenata.

Za AgNO ₃ = 0,367 molova / 2 mola

Kvocijent = 0,184

Za BaC ₂ = 0,254 mol / 1 mol

Kvocijent = 0,254

Na temelju Metode 1, vrijednost omjera omogućuje prepoznavanje AgNO ₃ kao ograničavajućeg reagensa.

Izračunavanje mase viška reagensa

Stehiometrijski ravnotežu reakcije ukazuje na to da je 2 mola Agno ₃ reagira s 1 mol BaC _2.

Mola BaC ₂ = (0,367 mola Agno ₃) x (1 mol BaC ₂ /2 mola Agno ₃)

0.1835 mola BaC ₂

A moli BaCl ₂ koji nisu intervenirali u reakciji, odnosno višak su:

0,254 molova - 0,1835 molova = 0,0705 molova

Masa više BaCl ₂:

0,0705 mol x 208,9 g / mol = 14,72 g

Sažetak:

Višak reagensa: BaC ₂

Prekomjerna masa: 14,72 g

Izračun grama AgCl proizvedenog u reakciji

Da bi se izračunala masa proizvoda, proračuni se izračunavaju na temelju ograničavajućeg reagensa.

g AgCl = (62,4 g AgNO ₃) x (1 mol AgNO ₃ / 169,9 g) x (2 mola AgCl / 2 mola AgNO ₃) x (142,9 g / mol AgCl)

52,48 g

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Flores J. (2002). Kemija. Uredništvo Santillana
3. Wikipedia. (2018.). Ograničavajući reagens: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21. kolovoza 2018.). Ograničavajući reagensi. Kemija LibreTexts. Oporavak od: chem.libretexts.org
5. Primjeri reagensa za ograničavanje stehiometrije. Oporavak od: chemteam.info
6. Sveučilište Washington. (2005). Ograničavajući reagensi. Oporavak od: chemistry.wustl.edu