- Hoe worden de beperkende en overtollige reactanten berekend?
- Methode 1
- Voorbeeld
- Methode 2
- Voorbeelden
- -Voorbeeld 1
- Methode 1
- Berekening van de massa van de reactanten
- -Voorbeeld 2
- Methode 1
- Berekening van de massa van het overtollige reagens
- Berekening van het aantal grammen AgCl dat bij de reactie wordt geproduceerd
- Referenties
Het beperkende reagens is er een die volledig wordt verbruikt en bepaalt hoeveel massa van producten wordt gevormd in een chemische reactie; terwijl het overmaat reagens er een is dat niet volledig reageert nadat het beperkende reagens is verbruikt.
Bij veel reacties wordt gezocht naar een overmaat van een reagens om er zeker van te zijn dat al het betreffende reagens reageert. Als A bijvoorbeeld reageert met B om C te produceren, en het is gewenst dat A volledig reageert, wordt er een overmaat aan B toegevoegd. De synthese en wetenschappelijke en economische criteria bepalen echter of een overmaat A geschikt is. of B.
Chemist Chemistry Lab Research Liquid
Het beperkende reagens bepaalt de hoeveelheid product die bij de chemische reactie kan worden gevormd. Daarom, als bekend is hoeveel van A reageerde, wordt onmiddellijk bepaald hoeveel van C. werd gevormd. Overmaat reactant onthult nooit de hoeveelheden gevormd product.
Wat als zowel A als B worden verbruikt tijdens de reactie? Dan spreken we van een equimolair mengsel van A en B. In de praktijk is het echter geen gemakkelijke taak om ervoor te zorgen dat er van alle reactanten evenveel mol of equivalenten zijn; In dit geval kan een van de twee, A of B, worden gebruikt om de hoeveelheid C te berekenen.
Hoe worden de beperkende en overtollige reactanten berekend?
Er zijn veel manieren om de hoeveelheid beperkende reagens die bij de reactie kan worden betrokken, te identificeren en te berekenen. Eenmaal berekend, zijn de andere reagentia te hoog.
Een methode waarmee kan worden vastgesteld wat het beperkende reagens is, op basis van de vergelijking van het aandeel reagentia met de stoichiometrische verhouding, wordt hieronder beschreven.
Methode 1
Een chemische reactie kan op de volgende manier worden geschetst:
aX + bY => cZ
Waar X, Y en Z staan voor het aantal mol van elke reactant en elk product. Ondertussen vertegenwoordigen a, b en c hun stoichiometrische coëfficiënten, resulterend uit de chemische balans van de reacties.
Als het quotiënt (X / a) en het quotiënt (Y / b) worden verkregen, is de reactant met het lagere quotiënt de beperkende reactant.
Wanneer de aangegeven quotiënten worden berekend, wordt de relatie tussen het aantal mol aanwezig in de reactie (X, Y en Z) en het aantal mol dat bij de reactie betrokken is, vastgesteld, weergegeven door de stoichiometrische coëfficiënten van de reactanten (a en b).
Daarom, hoe lager het quotiënt dat voor een reagens wordt aangegeven, hoe groter het tekort aan dat reagens om de reactie te voltooien; en daarom is het het beperkende reagens.
Voorbeeld
SiO 2 (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO 2 (g)
3 g SiO 2 (siliciumoxide) wordt omgezet met 4,5 g C (koolstof).
Mollen SiO 2
Massa = 3 g
Molecuulgewicht = 60 g / mol
Aantal mol SiO 2 = 3 g / (60 g / mol)
0,05 mol
Aantal mol van C
Massa = 4,5 g
Atoomgewicht = 12 g / mol
Aantal mol C = 4,5 g / (12 g / mol)
0,375 mol
Quotiënt tussen het aantal mol van de reactanten en hun stoichiometrische coëfficiënten:
Voor SiO 2 = 0,05 mol / 1 mol
Quotiënt = 0,05
Voor C = 0,375 mol / 3 mol
Quotiënt = 0,125
Uit de vergelijking van de waarden van de quotiënten, kan worden geconcludeerd dat de beperkende reactant SiO 2 .
Methode 2
Uit de vorige reactie wordt de geproduceerde massa SiC berekend, bij gebruik van 3 g SiO 2 en bij gebruik van 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
Er zou dus meer SiC (siliciumcarbide) worden geproduceerd als de reactie zou plaatsvinden door alle koolstof te verbruiken dan de hoeveelheid die wordt geproduceerd door al het SiO 2 te consumeren . Concluderend SiO 2 is het beperkende reagens, sinds wanneer alle overtollige C wordt verbruikt, zou SiC worden gegenereerd.
Voorbeelden
-Voorbeeld 1
0,5 mol aluminium laat men reageren met 0,9 mol chloor (Cl 2 ) om aluminiumchloride (AlCl 3 ) te vormen: wat is de beperkende reactant en wat is de overmaat aan reactant? Bereken de massa van het beperkende reagens en het overtollige reagens
2 Al (s) + 3 Cl 2 (g) => 2 AlCl 3 (s)
Methode 1
De quotiënten tussen de mol van de reactanten en de stoichiometrische coëfficiënten zijn:
Voor aluminium = 0,5 mol / 2 mol
Aluminiumquotiënt = 0,25
Voor Cl 2 = 0,9 mol / mol 3
Cl 2 quotiënt = 0,3
Dan is het beperkende reagens aluminium.
Een vergelijkbare conclusie wordt bereikt als het aantal molen chloor dat nodig is om te combineren met de 0,5 molen aluminium wordt bepaald.
Mol Cl 2 = (0,5 mol A) x (3 mol Cl 2 /2 mol A)
0,75 mol Cl 2
Dan is er een overmaat Cl 2 : 0,75 mol moeten reageren met het aluminium en 0,9 mol aanwezig zijn. Daarom is er een overmaat van 0,15 mol Cl 2.
Geconcludeerd kan worden dat het beperkende reagens aluminium is
Berekening van de massa van de reactanten
Beperkende reagensmassa:
Massa aluminium = 0,5 mol Al x 27 g / mol
13,5 g.
De atoommassa van Al is 27 g / mol.
Massa overtollig reagens:
0,15 mol Cl 2 bleef
Massa overmaat Cl 2 = 0,15 mol Cl 2 x 70 g / mol
10,5 g
-Voorbeeld 2
De volgende vergelijking geeft de reactie weer tussen zilvernitraat en bariumchloride in waterige oplossing:
2 AgNO 3 (aq) + BaCl 2 (aq) => 2 AgCl (s) + Ba (NO 3 ) 2 (aq)
Volgens deze vergelijking, als een oplossing die 62,4 g AgNO 3 bevat wordt gemengd met een oplossing die 53,1 g BaCl 2 bevat : a) Wat is het beperkende reagens? b) Hoeveel van welke reactanten hebben nog niet gereageerd? c) Hoeveel gram AgCl werd er gevormd?
Molecuulgewichten:
-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
Methode 1
Om methode 1 toe te passen, die de identificatie van het beperkende reagens mogelijk maakt, is het nodig om het aantal mol AgNO 3 en BaCl 2 dat in de reactie aanwezig is te bepalen .
Mollen AgNO 3
Molecuulgewicht 169,9 g / mol
Massa = 62,4 g
Aantal mol = 62,4 g / (169,9 g / mol)
0,367 mol
Mollen BaCl 2
Molecuulgewicht = 208,9 g / mol
Massa = 53,1 g
Aantal mol = 53,1 g / (208,9 g / mol)
0,254 mol
Bepaling van de quotiënten tussen het aantal mol van de reactanten en hun stoichiometrische coëfficiënten.
Voor AgNO 3 = 0,367 mol / 2 mol
Quotiënt = 0,184
Voor BaCl 2 = 0,254 mol / 1 mol
Quotiënt = 0,254
Op basis van methode 1 maakt de waarde van de verhoudingen het mogelijk om AgNO 3 te identificeren als het beperkende reagens.
Berekening van de massa van het overtollige reagens
De stoichiometrische balans van de reactie geeft aan dat 2 mol AgNO 3 reageert met 1 mol BaCl 2.
Mol BaCl 2 = (0,367 mol AgNO 3 ) x (1 mol BaCl 2 /2 mol AgNO 3 )
0,1835 mol BaCl 2
En de mol BaCl 2 die niet tussenbeide kwamen in de reactie, dat wil zeggen, die te veel zijn, zijn:
0,254 mol - 0,1835 mol = 0,0705 mol
Massa van BaCl 2 overtollig:
0,0705 mol x 208,9 g / mol = 14,72 g
Overzicht:
Overtollig reagens: BaCl 2
Overgewicht: 14,72 g
Berekening van het aantal grammen AgCl dat bij de reactie wordt geproduceerd
Om de massa van de producten te berekenen, worden de berekeningen gemaakt op basis van het beperkende reagens.
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
Referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Flores J. (2002). Chemie. Santillana Redactioneel
- Wikipedia. (2018). Beperkend reagens: en.wikipedia.org
- Shah S. (21 augustus 2018). Beperkende reagentia. Chemie LibreTexts. Hersteld van: chem.libretexts.org
- Voorbeelden van stoichiometriebeperkende reagentia. Hersteld van: chemteam.info
- Washington University. (2005). Beperkende reagentia. Hersteld van: chemistry.wustl.edu