Identifikace limitujícího reaktantu a přebytku reaktantu je pro chemickou reakci velmi důležitá. Pomáhá získat představu o množství vytvořeného produktu a procentuálním výpočtu výnosu.
Limitní reaktanty jsou ty sloučeniny, které jsou zcela spotřebovány po dokončení chemické reakce a zastaví jakoukoli další reakci. Ve většině chemických reakcí jsou přítomny dva typy reaktantů. Jedním je omezující reaktant a druhým je přebytek činidla, který po ukončení reakce zbyl přebytek.
V tomto článku „Jak najít omezující reaktant“ podrobná vysvětlení o omezení reaktantu s některými problémy a příklady jsou stručně diskutovány.
Jak najít omezující činidlo bez hmotnosti?
Výpočtem hmotnosti reaktantu před a po dokončení reakce může detekovat limitující reaktant, respektive přebytek reaktantu.
Nejprve by měla být vyvinuta vyvážená rovnice této konkrétní reakce.
Potom by se měla zaznamenat hmotnost jednotlivých reaktantů před reakcí a měla by se změřit zbývající hmotnost každého z reaktantů.
Tyto reaktanty zůstávají po přebytku a nezreagovány reakce jsou přebytek činidla a ty jsou úplně spotřebované jsou limitující reagencie.
Kredit: Wikipedia
Chcete-li vědět více, postupujte takto: Příklady SN2: Podrobné statistiky a fakta
Jak najít limitující reaktant s moly?
Proces určování limitního reaktantu pomocí výpočtu molárního počtu je téměř velmi podobný určování pomocí výpočtu hmotnosti.
Určení vyvážené rovnice je první věc, kterou je třeba udělat. Je-li uvedena hmotnost reaktantu, pak by se veškerá hmotnost měla převést na jejich příslušná molární čísla vydělením hmotnosti jejich odpovídající molární atomovou hmotností (vyjádřenou v gm/mol) pomocí vyvážené rovnice.
Z výše uvedeného výpočtu lze snadno stanovit limitní reaktant a přebytek reaktantu.
Jeden příklad je uveden níže -
Spalování sacharózy
Otázka: Pokud 10 g sacharózy reaguje s 8 g kyslíku. Poté zjistěte limitující a přebytečný reaktant.
Vyvážená rovnice je -
C12H22O11 + 12O2 = 12 CO2 + 11H2O
Výpočet molárního čísla vydělením jejich příslušné molární hmotnosti
Molové číslo sacharózy- (10 g/342.3 g.mol-1)
= 0.0292 molu sacharózy
Molové číslo kyslíku- (8g/32g.mol-1)
= 0.25 molu kyslíku.
Pro spotřebování veškeré sacharózy je potřebný molární počet kyslíku (0.0292 × 2) = 0.350 mol. Ale kyslík přítomný v reakčním médiu je pouze 0.25 mol. Takže všechna sacharóza nemůže být spotřebována, určité množství zůstane jako nezreagované druhy.
V tomto příkladu je tedy kyslík limitujícím reaktantem a sacharóza je přebytečným reaktantem.
Chcete-li vědět více, postupujte takto: Funkce peptidové vazby: podrobná faktická a srovnávací analýza
Jak najít omezující činidlo s gramy?
Dalším způsobem, jak najít omezující činidlo, je vypočítat gramy produktů, které jsou uvedeny na začátku reakce.
Jako každý jiný proces by i v tomto procesu měla být vyvinuta vyvážená rovnice. Z vyvážené rovnice a daného množství reaktantu lze snadno určit množství vytvořeného produktu. Reaktant, který produkuje větší množství produktu, je přebytek reaktantu a reaktant produkuje menší množství produktu je definován jako limitující reaktant.
To lze vysvětlit na následujícím příkladu.
Oxidace hořčíku
Otázka: Jaká bude hmotnost hořčíku, když 2.4 g Mg zreaguje s 16 g kyslíku?
Vyvážená rovnice výše uvedené reakce je -
2Mg+ O2= 2MgO
Množství MgO vyrobeného z 2.4 g Mg= (2.4 g Mg/ 24.3 g Mg)× (2 mol MgO/2 mol Mg) × (40.3 g MgO/ 1 mol MgO)
= 3.980 g MgO
Množství MgO vytvořené z 16g O2
= (16 g O2/ 32 g O2)×(2 mol MgO/ 1 mol O2)× (40.3 g MgO/ 1 mol MgO)
= 40.3 g MgO
Ve výše uvedeném příkladu kyslík produkuje větší množství produktu (MgO) ve srovnání s Mg.
Hořčík je tedy omezující reaktant a kyslík je reaktant přebytečný.
Jak vypočítat moly reaktantu?
Výpočet molů jakékoli sloučeniny je velmi důležitou součástí jakékoli chemické reakce, aby se určilo, kolik reaktantu zreaguje a kolik produktu se vytvoří. Molové číslo také pomáhá najít koncentraci jakéhokoli konkrétního roztoku.
Nejprve by měla být známa molární atomová hmotnost této sloučeniny, aby bylo možné vypočítat molární číslo. Pak by měla být poskytnuta hmotnost reaktantu. Molové číslo lze detekovat dělením hmotnosti reaktantu molární atomovou hmotností reaktantu.
Počet molů = (hmotnost reaktantu/molární atomová hmotnost reaktantu)
To je vysvětleno na příkladu níže -
Otázka: Kolik molů glukózy je přítomno v 60 g glukózy?
Molární atomová hmotnost glukózy je 180.06 gm.mol-1
Daná hmotnost glukózy = 60 g
Počet molů glukózy = (hmotnost glukózy/molární atomová hmotnost glukózy)
= (60 g/180.06 gm.mol-1)
= 0.333
Jak identifikovat limitující reaktant?
Pro identifikaci limitujícího reaktantu v chemické reakci by se měl vypočítat molární počet reaktantu a produktu vytvořeného po dokončení reakce. S tím by měly být požadovány také počty krtků nezreagovaných druhů.
Limitující reaktant může být také identifikován porovnáním množství produktů vytvořených z každého z reaktantů. Činidlo produkuje menší množství produktu ve srovnání s jiným reakčním činidlem, které je považováno za limitující činidlo této chemické reakce.
Reaktant, který je přítomen v relativně menším množství, než je požadované množství stechiometricky, bude limitujícím činidlem.
Lze to vysvětlit na následujícím příkladu -
Otázka: Který z nich bude omezující a přebytek reaktantu když se 4g vodíku účastní reakce s 48g kyslíku?
2H2 + O.2 = 2H2O
(2 × 2.016 g) 32 g 2 × ( 2.016 + 16)
4.032 g 32 g 36.032 g
Molové číslo vodíku= (4g vodíku/molární atomová hmotnost vodíku)
= 1.98 mol
Molové číslo kyslíku= (48 g kyslíku/ 32 gm.mol-1)
= 1.5 mol
Ke spotřebě 1.5 molu kyslíku budou potřeba (2×1.5)=3 moly vodíku. Vodík je však přítomen méně než požadované množství. Takže v tomto příkladu je vodík limitující reaktant a kyslík je přebytek reaktantu.
Chcete-li vědět více, zkontrolujte: 4 příklady nepolárních kovalentních vazeb: Podrobné poznatky a fakta
Jak najít přebytek činidla v krtcích?
Pro stanovení přebytku reaktantu a množství přebytečného reaktantu v chemické reakci je třeba dodržet následující postupy.
Měla by být vytvořena vyvážená rovnice sestávající ze všech reaktantů a produktů. Molární počet vytvořeného produktu se vypočte z každého reaktantu přítomného v chemické reakci. Reaktant tvořící větší množství produktu je přebytek činidla. Nyní by se měla změřit hmotnost přebytečného reaktantu, který se spotřeboval při reakci, a hmotnost, která nezreagovala.
To je vysvětleno na následujícím příkladu.
Otázka: Který reaktant je přebytek, když 80 g Na2O2 spojuje se s 30 g vody?
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2
Molové číslo Na2O2= (80 g Na2O2 / 77.96 gm.mol-1 )
= 1.026 mol
Molové číslo vody = (30 g H2O/ 18 gm.mol-1 )
= 1.67 mol
Chcete-li použít všechny Na2O3, bude zapotřebí 1.023 molu vody.
Při této reakci se tedy spotřebuje 1.023 molu vody a zůstane zreagováno (1.67-1.023) = 0.647 molu vody.
Chcete-li vědět více, projděte si: Peptidová vazba vs disulfidová vazba: Srovnávací analýza a fakta
Často kladené otázky
Některé často kladené otázky týkající se limitujícího činidla jsou diskutovány níže.
Je možné získat dvě omezující činidla v jedné reakci?
Odpověď: Ne, získání dvou limitujících činidel není možné v a jediná chemická reakce protože pokud jsou dva reaktanty ve stejném množství, oba budou zcela spotřebovány.
Omezuje omezující činidlo množství produktu?
Odpověď: Ano, omezující činidlo omezuje množství produktu. Poskytuje představu o teoretickém výnosu.
Je možné vypočítat procento výtěžku z limitujícího reaktantu?
Odpověď: Ano, procento výnosu lze vypočítat z konceptu limitující reaktant.
Příklad je uveden níže -
Pokud se 25 ml 0.320 M chloridu barnatého zúčastní reakce s přebytkem dusičnanu stříbrného a vytvoří sraženinu chloridu stříbrného. Získá se 1.83 g chloridu stříbrného ve formě sraženiny. Jaké bude procento výtěžku této reakce?
BaCl2 + 2 AgNO3 = 2AgCl + Ba(NO3)2
Molové číslo BaCl2 = 0.320 molární BaCl2 (25 / 1000)
= 8 x 10-3
Teoretický výtěžek sraženiny AgCl = 8 x 10-3 mol BaCl2 × (2 mol AgCl/ 1 mol BaCl2)× (143.3 g AgCl/ 1mol AgCl)
= 2.2928 g AgCl
% výtěžek = (skutečný výtěžek / teoretický výtěžek) × 100 %
= (1.83/2.2928) × 100 %
= 79.82%
