Mikä on rajoittava reagenssi ja ylimääräinen? miten se lasketaan ja esimerkkejä

rajoittava reagenssi on se, joka kulutetaan kokonaan ja määrittää, kuinka paljon massan tuotteita muodostuu kemiallisessa reaktiossa; kun taas ylimääräinen reagenssi on sellainen, joka ei reagoi täysin sen jälkeen, kun rajoittava reagenssi on kulunut.

Monissa reaktioissa pyritään ylimäärä reagenssia sen varmistamiseksi, että kaikki kiinnostava reagenssi reagoi. Esimerkiksi jos A reagoi B: n kanssa tuottamaan C: tä ja on toivottavaa, että A reagoi täysin, lisätään B: tä, mutta synteesi ja tieteelliset ja taloudelliset kriteerit ovat sellaisia, jotka päättävät, onko A: n ylimäärä sopiva. tai B: stä.

Rajoittava reagenssi määrittää tuotteen määrän, joka voidaan muodostaa kemiallisessa reaktiossa. Jos siis tiedät, kuinka paljon reagoit A: sta, määrittele heti, kuinka paljon C: stä muodostui..

Ja jos he kuluttavat sekä A: ta että B: tä reaktiossa? Sitten puhumme A: n ja B: n ekvimolaarisesta seoksesta. Käytännössä ei kuitenkaan ole helppoa varmistaa, että kaikkien reagenssien moolien tai vastaavien määrä on yhtä suuri; tällöin voidaan käyttää kumpaakaan kahdesta, A tai B, laskemaan C: stä muodostunut määrä.

indeksi

• 1 Miten raja-arvot ja ylimääräiset reagenssit lasketaan??
  • 1.1 Menetelmä 1
  • 1.2 Menetelmä 2
• 2 Esimerkkejä
  • 2.1 - Esimerkki 1
  • 2.2 - Esimerkki 2
• 3 Viitteet

Miten raja- ja ylimääräiset reagenssit lasketaan??

On olemassa monia tapoja tunnistaa ja laskea rajoittavan reagenssin määrä, joka voi vaikuttaa reaktioon. Kun muut reagenssit on laskettu, ne ovat ylimääräisiä.

Menetelmä, jonka avulla voidaan tunnistaa, mikä on rajoittava reagenssi, perustuu reagenssien osuuden ja stökiometrisen suhteen vertailuun, on kuvattu alla.

Menetelmä 1

Kemiallinen reaktio voidaan kaaviota seuraavalla tavalla:

aX + bY => cZ

Kun X, Y ja Z edustavat kunkin reagenssin ja tuotteen moolien määrää. Vaikka a, b ja c edustavat niiden stoikiometrisiä kertoimia, jotka johtuvat reaktioiden kemiallisesta tasapainosta.

Jos kerroin (X / a) ja osamäärä (Y / b) saadaan, se reagenssi, jolla on pienin osamäärä, on rajoittava reagenssi.

Kun osoitetut suhteet lasketaan, reaktiossa läsnä olevien moolien lukumäärän (X, Y ja Z) ja reaktiossa mukana olevien moolien lukumäärän välinen suhde, jota edustaa reagoivien aineiden (a ja b) stökiometriset kertoimet, muodostuu..

Siksi mitä pienempi on reagenssille osoitettu osuus, sitä suurempi on kyseisen reagenssin alijäämä reaktion päättämiseksi; ja siksi se on rajoittava reagenssi.

esimerkki

SiO₂(s) + 3 C (s) => SiC (t) + 2 CO₂(G)

3 g SiO: ta saatetaan reagoimaan₂ (piioksidi) 4,5 g: lla C (hiili).

Moolia SiO: ta₂

Massa = 3 g

Molekyylipaino = 60 g / mol

SiO: n moolien lukumäärä₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 moolia

C: n moolien lukumäärä

Massa = 4,5 g

Atomipaino = 12 g / mol

Moolimäärä C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 moolia

Reagenssien moolien lukumäärän ja niiden stökiometristen kertoimien suhde:

SiO: lle₂ = 0,05 moolia / 1 mol

Quotient = 0,05

C = 0,375 moolia / 3 moolia

Suhde = 0,125

Kerrointen arvojen vertailusta voidaan päätellä, että rajoittava reagenssi on SiO₂.

Menetelmä 2

Massa tuotettu SiC lasketaan edellisestä reaktiosta, kun käytetään 3 g SiO: ta₂ ja kun käytät 4,5 g C: tä

(3 g SiO₂) x (1 mol SiO)₂/ 60 g SiO₂) x (1 mol SiC / 1 mol SiO)₂) X (40 g SiC / 1 mol SiC) = 2 g SiC

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

Sitten tuotettaisiin enemmän piikarbidia (piikarbidia), jos reaktio tapahtuisi kuluttamalla kaiken hiilen, jonka määrä tuotettiin, kun kaikki SiO kulutettiin₂. Lopuksi, SiO₂ on rajoittava reagenssi, koska kaikki C-ylimäärä muodostuu enemmän SiC: tä.

esimerkit

-Esimerkki 1

0,5 moolia alumiinia saatetaan reagoimaan 0,9 moolin klooria (Cl₂) muodostamaan alumiinikloridia (AlCl₃): Mikä on rajoittava reagenssi ja mikä reagenssi on ylimäärin? Laske rajoittavan reagenssin massa ja ylimääräinen reagenssi

2 At (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃(S)

Menetelmä 1

Reagenssien moolien ja stoikiometristen kertoimien väliset suhteet ovat:

Alumiinille = 0,5 moolia / 2 moolia

Alumiinisuhde = 0,25

Cl: lle₂ = 0,9 moolia / 3 moolia

Cl-suhde₂ = 0,3

Sitten rajoittava reagenssi on alumiini.

Samanlainen johtopäätös saavutetaan, jos määritetään kloorin moolit, jotka on yhdistettävä 0,5 moolin alumiiniin.

Mooleja Cl₂ = (0,5 moolia Al) x: a (3 moolia Cl₂/ 2 moolia Al)

0,75 moolia Cl₂

Sitten on ylimäärin Cl₂: 0,75 moolia tarvitaan reagoimaan alumiinin kanssa, ja 0,9 moolia on läsnä. Siksi on yli 0,15 moolia Cl: ää_2.

Voidaan päätellä, että rajoittava reagenssi on alumiini

Reagoivien massojen laskeminen

Rajoittavan reagenssin massa:

Alumiinimassa = 0,5 moolia Al x 27 g / mol

13,5 g.

Al: n atomimassa on 27 g / mol.

Reagenssin ylimäärän massa:

Se jätti 0,15 moolia Cl: ää₂

Cl Mass₂ jäännös = 0,15 moolia Cl₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Esimerkki 2

Seuraava yhtälö edustaa hopeanitraatin ja bariumkloridin välistä reaktiota vesiliuoksessa:

2 AgNO₃ (ac) + BaCl₂ (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (NO₃)₂ (Aq)

Tämän yhtälön mukaan, jos liuos sisältää 62,4 g AgNO: ta₃ sekoitetaan liuokseen, joka sisältää 53,1 g BaCl: a₂: a) Mikä on rajoittava reagenssi? b) Kuinka monta reagenssia ei reagoi? c) Kuinka monta grammaa AgCl: a muodostui?

Molekyylipainot:

-AgNO₃: 169,9 g / mol

-BaCI₂: 208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NO₃)₂: 261,9 g / mol

Menetelmä 1

Menetelmän 1 soveltamiseksi, joka sallii rajoittavan reagenssin tunnistamisen, on tarpeen määrittää AgNO: n moolit₃ ja BaCl₂ läsnä reaktiossa.

Moolia AgNO₃

Molekyylipaino 169,9 g / mol

Massa = 62,4 g

Moolien lukumäärä = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 moolia

Moolia BaCl: a₂

Molekyylipaino = 208,9 g / mol

Massa = 53,1 g

Moolien lukumäärä = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,244 moolia

Reagenssien moolien lukumäärän ja niiden stökiometristen kertoimien välisten osuuksien määrittäminen.

AgNO: lle₃ = 0,367 moolia / 2 moolia

Suhde = 0,184

BaCl: lle₂ = 0,244 moolia / 1 mol

Suhde = 0,254

Menetelmän 1 perusteella osamäärien arvo mahdollistaa AgNO: n tunnistamisen₃ rajoittavana reagenssina.

Reagenssin ylimäärän laskeminen

Reaktion stökiometrinen tasapaino osoittaa, että 2 moolia AgNO: ta₃ reagoi 1 moolin BaCl: n kanssa_2.

Moolia BaCl: a₂= (0,367 mol AgNO: ta₃) x (1 mol BaCl₂/ 2 moolia AgNO: ta₃)

0,1835 moolia BaCl: a₂

Ja BaCl: n moolit₂ jotka eivät puuttuneet reaktioon, eli että ne ovat ylimääräisiä:

0,354 moolia - 0,1835 moolia = 0,0705 moolia

BaCl-massa₂ yli:

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

yhteenveto:

Reagenssi ylimäärässä: BaCl₂

Ylimääräinen massa: 14,72 g

Reaktiossa tuotetun AgCl: n laskeminen

Tuotteiden massan laskemiseksi laskelmat tehdään rajoittavan reagenssin perusteella.

g AgCl = (62,4 g AgNO₃) x (1 mol AgNO₃/ 169,9 g) (2 mol AgCl / 2 mol AgNO₃) x (142,9 g / mol AgCl)

52,48 g

viittaukset

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning.
2. Flores J. (2002). Kemia. Toimituksellinen Santillana
3. Wikipedia. (2018). Rajoittava reagenssi: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21. elokuuta 2018). Reagenssien rajoittaminen. Kemia LibreTexts. Haettu osoitteesta: chem.libretexts.org
5. Stökiometriset rajoittavat reagenssin esimerkit. Haettu osoitteesta: chemteam.info
6. Washington University. (2005). Reagenssien rajoittaminen. Haettu osoitteesta: chemistry.wustl.edu