LIMITNÉ A NADBYTOČNÉ ČINIDLO: AKO SA VYPOČÍTA A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Obmedzujúce činidlo je ten, ktorý je úplne spotrebovaný, a určuje, koľko hmotnosť výrobkov sú vytvorené v chemickej reakcii; zatiaľ čo nadbytočné činidlo je také, ktoré po spotrebovaní obmedzujúceho činidla nereaguje úplne.

Pri mnohých reakciách sa požaduje nadbytok činidla, aby sa zaistilo, že všetky reagujúce činidlo reaguje. Napríklad, ak A reaguje s B za vzniku C a je žiaduce, aby A úplne reagoval, pridá sa nadbytok B. Avšak o tom, či je nadbytok A vhodný, je syntéza a vedecké a ekonomické kritériá. alebo B.

Chemik Chemistry Lab Research Liquid

Obmedzujúce činidlo určuje množstvo produktu, ktoré sa môže vytvoriť pri chemickej reakcii. Preto, ak je známe, koľko A reagovalo, okamžite sa stanoví, koľko sa vytvorilo C. Nadbytok činidla nikdy neodhalí množstvo vytvoreného produktu.

Čo keď sa pri reakcii spotrebujú obidva A a B? Potom hovoríme o ekvimolárnej zmesi A a B. V praxi však nie je ľahké zaistiť, aby bol rovnaký počet mólov alebo ekvivalentov všetkých reaktantov; V tomto prípade sa na výpočet množstva C. môže použiť jeden z týchto dvoch, A alebo B.

Ako sa počítajú limitné a prebytočné reaktanty?

Existuje mnoho spôsobov, ako identifikovať a vypočítať množstvo obmedzujúceho činidla, ktoré môže byť zapojené do reakcie. Po výpočte sú nadbytočné ostatné reagencie.

Spôsob, ktorý umožňuje identifikáciu, ktoré je limitujúcim činidlom, na základe porovnania podielu činidiel so stechiometrickým pomerom, je ten, ktorý je opísaný nižšie.

Metóda 1

Chemická reakcia môže byť naznačená nasledujúcim spôsobom:

aX + bY => cZ

Kde X, Y a Z predstavujú počet mólov každého reakčného činidla a produktu. Medzitým a, b a c predstavujú ich stechiometrické koeficienty, ktoré sú výsledkom chemickej rovnováhy reakcií.

Ak sa získa kvocient (X / a) a kvocient (Y / b), limitujúcim reaktantom je reaktant s nižším kvocientom.

Keď sa vypočítajú uvedené podiely, stanoví sa vzťah medzi počtom mólov prítomných v reakcii (X, Y a Z) a počtom mólov zapojených do reakcie, ktorý predstavuje stechiometrické koeficienty reaktantov (a a b).

Preto čím nižší je kvocient uvedený pre činidlo, tým väčší je deficit tohto činidla na dokončenie reakcie; a preto je obmedzujúcim činidlom.

príklad

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

3 g SiO ₂ (oxidu kremičitého), sa nechá reagovať s 4,5 g C (uhlík).

Mol SiO ₂

Hmotnosť = 3 g

Molekulová hmotnosť = 60 g / mol

Počet molí SiO ₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 mol

Počet mólov C

Hmotnosť = 4,5 g

Atómová hmotnosť = 12 g / mol

Počet mólov C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 mol

Pomer medzi počtom mólov reaktantov a ich stechiometrickými koeficientmi:

Pre SiO ₂ = 0,05 mol / 1 mol

Kvocient = 0,05

Pre C = 0,375 mólov / 3 móly

Kvocient = 0,125

Z porovnania hodnôt podielov, možno dospieť k záveru, že obmedzujúce reagujúcu zložku je SiO ₂ .

Metóda 2

V predchádzajúcej reakcie sa sériovo vyrábané z SiC sa vypočíta, pri 3 g SiO _2, sa používa, a ak sa použije 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

Takže ďalší SiC (karbid kremíka), by vzniklo ak došlo sa reakcia spotrebúva všetok uhlík, než je množstvo produkované náročné všetky SiO ₂ . Záverom možno povedať, SiO ₂ je limitujúce činidlo, pretože ak je všetok prebytočný C spotrebuje viac SiC by byť generované.

Príklady

- Príklad 1

0,5 mol hliníka sa nechá reagovať s 0,9 mol chlóru (Cl ₂ ) na chlorid forma hlinitý (AlCl ₃ ): Čo je k obmedzujúci reakčnej zložke a, čo je prebytok reakčnej zložky? Vypočítajte hmotnosť obmedzujúceho činidla a nadbytočného činidla

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCl ₃ (y)

Metóda 1

Kvocienty medzi mólmi reaktantov a stechiometrickými koeficientmi sú:

Pre hliník = 0,5 mol / 2 mol

Podiel hliníka = 0,25

Pre Cl ₂ = 0,9 mol / 3 mol

Cl ₂ kvocient = 0,3

Potom je limitujúcim činidlom hliník.

Podobný záver sa dosiahne, ak sa stanovia móly chlóru potrebné na spojenie s 0,5 mólmi hliníka.

Mole Cl ₂ = (0,5 mol A) x (3 mólami Cl ₂ /2 mol A)

0,75 mol Cl ₂

Potom je tu nadbytok Cl ₂ : 0,75 móle musí reagovať s hliníkom, a 0,9 mol sú prítomné. Preto existuje prebytok 0,15 mólov Cl2 _.

Možno konštatovať, že obmedzujúcim činidlom je hliník

Výpočet hmotnosti reaktantov

Obmedzujúca hmotnosť činidla:

Hmotnosť hliníka = 0,5 mólu Al x 27 g / mol

13,5 g.

Atómová hmotnosť Al je 27 g / mol.

Hmotnosť nadbytočného činidla:

0,15 mol Cl ₂ zostali

Hmotnosť prebytok Cl ₂ = 0,15 mólami Cl ₂ x 70 g / mol

10,5 g

- Príklad 2

Nasledujúca rovnica predstavuje reakciu medzi dusičnanom strieborným a chloridom bárnatým vo vodnom roztoku:

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

Podľa tejto rovnice, ak je roztok obsahujúci 62.4g z AgNO ₃ sa zmieša s roztokom, ktorý obsahuje 53,1 g BaCl ₂ : a) Ako je obmedzujúce činidlá? b) Koľko z týchto reaktantov zostáva nezreagovaných? c) Koľko gramov AgCl sa vytvorilo?

Molekulové hmotnosti:

-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

Metóda 1

Ak chcete použiť metódu 1, ktorý umožňuje identifikáciu obmedzujúceho činidla, je potrebné určiť mólami s dusičnanom strieborným ₃ a BaCl ₂ prítomných v reakcii.

Móly AgNO ₃

Molekulová hmotnosť 169,9 g / mol

Hmotnosť = 62,4 g

Počet mólov = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 mol

Mole BaCl ₂

Molekulová hmotnosť = 208,9 g / mol

Hmotnosť = 53,1 g

Počet mólov = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 mol

Stanovenie kvocientov medzi počtom mólov reaktantov a ich stechiometrickými koeficientmi.

Pre AgNO ₃ = 0,367 mol / 2 mólami

Kvocient = 0,184

Pre BaCl ₂ = 0,254 mol / 1 mol

Kvocient = 0,254

Na základe metódy 1 hodnota pomerov umožňuje identifikovať AgNO ₃ ako obmedzujúce činidlo.

Výpočet hmotnosti nadbytočného činidla

Stechiometrický rovnováha reakcie ukazuje, že 2 mole s dusičnanom strieborným ₃ reagovať s 1 mólom BaCl _2.

Molí BaCl ₂ = (0,367 mol AgNO ₃ ) x (1 mol BaCl ₂ /2 mólami AgNO ₃ )

0.1835 mol BaCl ₂

A mole BaCl _2, aby nezasahoval do reakcie, to znamená, že sú v prebytku, sú:

0,254 mol - 0,1835 mol = 0,0705 mol

Hmotnosť BaCl ₂ v nadbytku:

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

Zhrnutie:

Prebytok reakčného činidla: BaCl ₂

Nadbytočná hmotnosť: 14,72 g

Výpočet gramov AgCl vytvoreného pri reakcii

Na výpočet hmotnosti výrobkov sa výpočty uskutočňujú na základe obmedzujúceho činidla.

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

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Flores J. (2002). Chémia. Santillana Editorial
3. Wikipedia. (2018). Obmedzujúce činidlo: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21. augusta 2018). Obmedzujúce činidlá. Chémia LibreTexts. Obnovené z: chem.libretexts.org
5. Príklady činidiel obmedzujúcich stechiometriu. Obnovené z: chemteam.info
6. Washingtonská univerzita. (2005). Obmedzujúce činidlá. Získané z: chemistry.wustl.edu