BEGRÄNSANDE OCH ÖVERSKOTT REAGENS: HUR MAN BERÄKNAR DET OCH EXEMPEL - KEMI - 2024

Det begränsande reagenset är ett som konsumeras fullständigt och bestämmer hur mycket massa av produkter som bildas i en kemisk reaktion; medan reagenset i överskott är ett som inte reagerar fullständigt efter att ha konsumerat det begränsande reagenset.

I många reaktioner letas ett överskott av ett reagens för att säkerställa att allt reagens av intresse reagerar. Till exempel, om A reagerar med B för att producera C, och det är önskvärt att A reagerar fullständigt, tillsätts ett överskott av B. Men syntes och vetenskapliga och ekonomiska kriterier är det som avgör om ett överskott av A är lämpligt. eller B.

Chemist Chemistry Lab Research Liquid

Det begränsande reagenset bestämmer mängden produkt som kan bildas i den kemiska reaktionen. Därför, om det är känt hur mycket av A som reagerat, bestäms det omedelbart hur mycket av C som bildades. Överskott av reagens avslöjar aldrig mängderna av bildad produkt.

Tänk om både A och B konsumeras i reaktionen? Sedan talar vi om en ekvimolär blandning av A och B. I praktiken är det dock inte en lätt uppgift att se till att det finns lika många mol eller ekvivalenter av alla reaktanter; I detta fall kan någon av de två, A eller B, användas för att beräkna mängden C.

Hur beräknas de begränsande och överskottsreaktanterna?

Det finns många sätt att identifiera och beräkna mängden av det begränsande reagenset som kan vara involverat i reaktionen. När de andra reagensen har beräknats är i överskott.

En metod som gör det möjligt att identifiera vilket är det begränsande reagenset, baserat på jämförelsen av andelen reagens med det stökiometriska förhållandet, är det som beskrivs nedan.

Metod 1

En kemisk reaktion kan beskrivas på följande sätt:

aX + bY => cZ

Där X, Y och Z representerar antalet mol för varje reaktant och produkt. Under tiden representerar a, b och c deras stökiometriska koefficienter, som är resultatet av reaktionernas kemiska balans.

Om kvoten (X / a) och kvoten (Y / b) erhålls, är reaktanten med den lägre kvoten den begränsande reaktanten.

När de angivna förhållandena beräknas fastställs förhållandet mellan antalet mol närvarande i reaktionen (X, Y och Z) och antalet mol involverade i reaktionen, representerat av de stökiometriska koefficienterna för reaktanterna (a och b).

Därför, ju lägre kvoten som anges för ett reagens, desto större är underskottet för det reagenset för att slutföra reaktionen; och därför är det det begränsande reagenset.

Exempel

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

3 g av SiOj _två (kiseloxid) omsattes med 4,5 g av C (kol).

Moler SiO ₂

Mass = 3 g

Molekylvikt = 60 g / mol

Antal mol SiO ₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 mol

Antal mol C

Mass = 4,5 g

Atomvikt = 12 g / mol

Antal mol C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 mol

Kvotient mellan antalet mol reaktanter och deras stökiometriska koefficienter:

För SiO ₂ = 0,05 mol / 1 mol

Kvotient = 0,05

För C = 0,375 mol / 3 mol

Kvotient = 0,125

Från jämförelsen av värdena för de kvoter, kan man dra slutsatsen att den begränsande reaktanten är SiO ₂ .

Metod 2

I den tidigare reaktionen, är massproducerade av SiC beräknas, när 3 g SiO ₂ används och när 4,5 g av C användes

(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 av 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

Så, mer SiC (kiselkarbid) skulle produceras om reaktionen skedde genom att konsumera allt kol än den mängd som produceras genom att konsumera alla av SiO ₂ . Avslutningsvis, SiO ₂ är det begränsande reagenset, sedan när all överskotts C förbrukas, skulle mer SiC genereras.

exempel

-Exempel 1

0,5 mol aluminium reageras med 0,9 mol klor (Cl ₂ ) för att bilda aluminiumklorid (AlCl ₃ ): Vad är den begränsande reaktanten och vad är överskottet av reaktant? Beräkna massan för det begränsande reagenset och överskottet reagens

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCl ₃ (s)

Metod 1

Kvoterna mellan molema av reaktanterna och de stökiometriska koefficienterna är:

För aluminium = 0,5 mol / 2 mol

Aluminiumkvotient = 0,25

För Cl ₂ = 0,9 mol / 3 mol

Cl ₂ kvoten = 0,3

Då är det begränsande reagenset aluminium.

En liknande slutsats uppnås om de mol klor som krävs för att kombinera med 0,5 mol aluminium bestäms.

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

0,75 mol av Cl ₂

Då finns det ett överskott av Cl ₂ : 0,75 mol erfordras för att reagera med aluminium, och 0,9 mol är närvarande. Därför finns det ett överskott på 0,15 mol Cl2 _.

Det kan dras slutsatsen att det begränsande reagenset är aluminium

Beräkning av reaktanternas massor

Begränsande reagensmassa:

Aluminiummassa = 0,5 mol Al x 27 g / mol

13,5 g

Atommassan för Al är 27 g / mol.

Massa av överskott av reagens:

0,15 mol av Cl ₂ förblev

Massa av överskott Cl ₂ = 0,15 mol Cl ₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Exempel 2

Följande ekvation representerar reaktionen mellan silvernitrat och bariumklorid i vattenlösning:

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

Enligt denna ekvation, om en lösning som innehåller 62,4 g AgNO ₃ blandas med en lösning som innehåller 53,1 g BaCl ₂ : a) Vad är det begränsande reagenset? b) Hur många av vilka reaktanter förblir oreagerade? c) Hur många gram AgCl bildades?

Molekylvikter:

-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

Metod 1

Att tillämpa Metod 1, som tillåter identifiering av det begränsande reagenset, är det nödvändigt att bestämma antalet mol AgNOs ₃ och BaCl ₂ närvarande i reaktionen.

Mol av AgNO ₃

Molekylvikt 169,9 g / mol

Mass = 62,4 g

Antal mol = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 mol

Mol BaCl ₂

Molekylvikt = 208,9 g / mol

Mass = 53,1 g

Antal mol = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 mol

Bestämning av kvotienterna mellan antalet mol reaktanter och deras stökiometriska koefficienter.

För AgNO ₃ = 0,367 mol / 2 mol

Kvotient = 0,184

För BaCl ₂ = 0,254 mol / 1 mol

Kvotient = 0,254

Baserat på metod 1 möjliggör värdet på förhållandena att identifiera AgNO ₃ som det begränsande reagenset.

Beräkning av massan för överskottet reagens

Den stökiometriska balansen av reaktionen visar att 2 mol AgNOs ₃ reagerar med en mol av BaCl _2.

Mol av BaCl ₂ = (0,367 mol AgNOs ₃ ) x (1 mol bacl ₂ /2 mol AgNOs ₃ )

0.1835 mol BaCl ₂

Och mol BaCl ₂ som inte ingripa i reaktionen, det vill säga som är i överskott, är:

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

Massa av BaCl ₂ överstigande:

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

Sammanfattning:

Överskott av reagens: BaCl ₂

Överskottmassa: 14,72 g

Beräkning av gram AgCl producerade i reaktionen

För att beräkna produkternas massa görs beräkningarna baserat på det begränsande reagenset.

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

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Flores J. (2002). Kemi. Santillana redaktion
3. Wikipedia. (2018). Begränsande reagens: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21 augusti 2018). Begränsande reagens. Kemi LibreTexts. Återställd från: chem.libretexts.org
5. Stoichiometri-begränsande reagensexempel. Återställs från: chemteam.info
6. Washington University. (2005). Begränsande reagens. Återställd från: kemi.wustl.edu