OMEJEVALNI IN PRESEŽNI REAGENT: KAKO GA IZRAČUNATI IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Omejevanje reagent je tista, ki se v celoti porabi in določa, kako se veliko maso proizvodov tvorjen v kemični reakciji; medtem ko je reagent v presežku tisti, ki po porabi omejevalnega reagenta ne reagira popolnoma.

V številnih reakcijah se išče presežek reagenta, da se zagotovi, da reagirajo vsi reagenti. Na primer, če A reagira z B, da ustvari C, in je zaželeno, da A reagira v celoti, se doda presežek B. Vendar pa so sinteza ter znanstvena in ekonomska merila tista, ki odločajo, ali je presežek A primeren. ali B.

Kemična tekočina za kemijski laboratorij

Omejevalni reagent določa količino produkta, ki se lahko tvori v kemični reakciji. Če je torej znano, koliko A je reagiralo, se takoj ugotovi, koliko C je nastalo. Odvečni reagent nikoli ne razkrije količine nastalega produkta.

Kaj če v reakciji zaužijeta A in B? Nato govorimo o ekvimolarni mešanici A in B. Vendar v praksi ni lahka naloga zagotoviti, da obstaja enako število molov ali ekvivalentov vseh reaktantov; V tem primeru lahko za izračun količine C. uporabimo katero koli od obeh, A ali B.

Kako se izračunajo omejevalni in presežni reaktanti?

Obstaja veliko načinov za prepoznavanje in izračun količine omejujočega reagenta, ki lahko sodeluje v reakciji. Ko so izračunani, drugi reagenti presegajo.

Spodaj je opisana metoda, ki omogoča prepoznavanje omejevalnega reagenta na podlagi primerjave deleža reagentov in stehiometričnega razmerja.

1. metoda

Kemična reakcija je lahko opisana na naslednji način:

aX + bY => cZ

Kjer X, Y in Z predstavljajo število molov vsakega reaktanta in produkta. Medtem a, b in c predstavljajo njihove stehiometrične koeficiente, ki so posledica kemičnega ravnovesja reakcij.

Če dobimo količnik (X / a) in količnik (Y / b), je reaktant s spodnjim količnikom omejitveni reaktant.

Ko se izračunajo navedeni količniki, se vzpostavi razmerje med številom molov, prisotnih v reakciji (X, Y in Z), in številom molov, vključenih v reakcijo, predstavljeno s stehiometričnimi koeficienti reaktantov (a in b).

Zato je nižji količnik, ki je naveden za reagent, večji je reagent, ki dokonča reakcijo; in je zato omejevalni reagent.

Primer

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

3 g SiO ₂ (silicijevega oksida) presnovimo z 4,5 g C (ogljik).

Moli SiO ₂

Masa = 3 g

Molekularna teža = 60 g / mol

Število molov SiO ₂ = 3g / (60 g / mol)

0,05 molov

Število molov C

Masa = 4,5 g

Atomska teža = 12 g / mol

Število molov C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 molov

Koeficient med številom molov reaktantov in njihovimi stehiometričnimi koeficienti:

Za SiO ₂ = 0,05 mol / 1 mol

Kvocijent = 0,05

Za C = 0,375 molov / 3 mole

Kvocijent = 0,125

Iz primerjave vrednosti količnikov je mogoče sklepati, da je omejevalni reaktant SiO ₂ .

2. metoda

Iz prejšnje reakcije se izračuna proizvedena masa SiC, če uporabimo 3 g SiO ₂ in pri uporabi 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 mol C) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 5 g SiC

Torej bi nastalo več SiC (silicijevega karbida), če bi reakcija nastala s porabo vsega ogljika kot količine, ki nastane s porabo vsega SiO ₂ . Za zaključek je SiO ₂ omejevalni reagent, saj bi ob porabi vsega presežka C nastalo več SiC.

Primeri

-Primer 1

0,5 mola aluminija reagiramo z 0,9 mola klora (Cl ₂ ), da nastane aluminijev klorid (AlCl ₃ ): Kaj je omejujoči reaktant in kaj presežek reaktanta? Izračunajte maso omejevalnega in presežnega reagenta

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCl ₃ (s)

1. metoda

Koeficient med moli reaktantov in stehiometričnimi koeficienti je:

Za aluminij = 0,5 molov / 2 mola

Koeficient aluminija = 0,25

Za Cl ₂ = 0,9 molov / 3 moli

Količnik Cl ₂ = 0,3

Nato je omejevalni reagent aluminij.

Podoben zaključek dobimo, če določimo molove klora, ki so potrebni za združitev z 0,5 mola aluminija.

Mol Cl ₂ = (0,5 mol A) x (3 mole Cl ₂ /2 mola A)

0,75 mol Cl ₂

Nato pride do presežka Cl ₂ : Za reakcijo z aluminijem je potrebnih 0,75 molov, prisotnih pa je 0,9 molov. Zato je presežek 0,15 molov Cl _2.

Sklepamo lahko, da je omejevalni reagent aluminij

Izračun mase reaktantov

Omejevalna masa reagenta:

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

13,5 g.

Atomska masa Al je 27 g / mol.

Masa presežne reagenta:

0,15 mola Cl ₂ ostalo

Masa presežka Cl ₂ = 0,15 molov Cl ₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Primer 2

Naslednja enačba predstavlja reakcijo med srebrovim nitratom in barijevim kloridom v vodni raztopini:

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

V skladu s to enačbo, če raztopino, ki vsebuje 62,4 g AgNO ₃ pomešamo z raztopino, ki vsebuje 53,1 g BaCl ₂ : a) Kaj je omejevalni reagent? b) Koliko reaktantov ostane nereagiranih? c) Koliko gramov AgCl je bilo tvorjenih?

Molekularne uteži:

-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

Za uporabo metode 1, ki omogoča identifikacijo omejevalnega reagenta, je treba določiti molove AgNO ₃ in BaCl _{2, ki so} prisotni v reakciji.

Moli AgNO ₃

Molekularna teža 169,9 g / mol

Masa = 62,4 g

Število molov = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 molov

Moli BaCl ₂

Molekularna teža = 208,9 g / mol

Masa = 53,1 g

Število molov = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 molov

Določitev količnikov med številom molov reaktantov in njihovimi stehiometričnimi koeficienti.

Za AgNO ₃ = 0,367 molov / 2 mola

Kvocijent = 0,184

Za BaCl ₂ = 0,254 molov / 1 mol

Kvocijent = 0,254

Na podlagi metode 1 vrednost razmerij omogoča identifikacijo AgNO ₃ kot omejevalnega reagenta.

Izračun mase presežnega reagenta

Stehiometrično ravnovesje reakcije kaže, da 2 mola AgNO ₃ reagirata z 1 molom BaCl2 _.

Mol BaCl ₂ = (0,367 molov iz Agno ₃ ) x (1 mol BaCl ₂ /2 mol Agno ₃ )

0.1835 mol BaCl ₂

Moli BaCl _2, ki niso bili vpleteni v reakcijo, torej v presežku, so:

0,254 molov - 0,1835 molov = 0,0705 molov

Masa presega BaCl ₂ :

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

Povzetek:

Odvečni reagent: BaCl ₂

Odvečna masa: 14,72 g

Izračun gramov AgCl, nastalih v reakciji

Za izračun mase izdelkov se izračunajo na podlagi omejevalnega reagenta.

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

52,48 g

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Flores J. (2002). Kemija. Santillana Uredništvo
3. Wikipedija. (2018). Omejevalni reagent: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21. avgust 2018). Omejevalni reagenti. Kemija LibreTexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org
5. Primeri reagenta za omejevanje stehiometrije. Pridobljeno: chemteam.info
6. Univerza Washington. (2005). Omejevalni reagenti. Pridobljeno iz: chemistry.wustl.edu