Φανταστείτε ότι προσκαλείτε πέντε φίλους στο σπίτι σας και έχετε μόνο τέσσερα μπισκότα. Θα υπάρχουν αρκετά μπισκότα μόνο για τέσσερις από τους φίλους σας. Αυτό σημαίνει ότι τα cookies είναι ο περιοριστικός παράγοντας. Θα έπρεπε να έχετε κάνει περισσότερα cookie!
Με τον ίδιο τρόπο, υπάρχει συνήθως ένας περιοριστικός παράγοντας (ονομάζεται επίσης περιοριστικό αντιδραστήριο ή περιοριστικό αντιδραστήριο) σε χημικές αντιδράσεις.
Όταν πραγματοποιείτε χημική αντίδραση στο εργαστήριο τα αντιδραστήρια συνήθως δεν είναι σε στοιχειομετρικές ποσότητες. Με άλλα λόγια, πιθανότατα δεν έχετε τις αναλογίες που υποδεικνύονται από την ισορροπημένη χημική εξίσωση.
Αυτό σημαίνει ότι κάποια στιγμή θα καταναλώσετε ένα από τα αντιδραστήρια και η αντίδραση θα σταματήσει. Αυτό το αντιδραστήριο ονομάζεται περιοριστικό αντιδραστήριο. Στο παραπάνω παράδειγμα, τα cookies είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.
Το άλλο αντιδραστήριο, αυτό που υπάρχει άφθονο, ονομάζεται περίσσεια αντιδρώντος ή περίσσεια αντιδραστηρίου.
Προσδιορισμός ποιο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο
Ρίξτε μια ματιά στην ακόλουθη αντίδραση μεταξύ αμμωνίας και διοξειδίου του άνθρακα, η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή ουρίας (NH2)2CO Η ουρία είναι μια χημική ουσία που χρησιμοποιείται συχνά από τους βιοχημικούς.
Αυτή η εξίσωση μας λέει ότι για κάθε ένα γραμμομόριο διοξειδίου του άνθρακα, απαιτούνται δύο γραμμομόρια αμμωνίας για την παραγωγή ενός γραμμομορίου ουρίας και ενός γραμμομορίου νερού. Ας υποθέσουμε ότι προστίθενται 4 mol διοξειδίου του άνθρακα σε 12 mol αμμωνίας. Πόσα γραμμομόρια αμμωνίας απαιτούνται για την αντίδραση με τα 4 γραμμομόρια διοξειδίου του άνθρακα;
Έτσι, τέσσερα γραμμομόρια διοξειδίου του άνθρακα απαιτούν 8 γραμμομόρια αμμωνίας. Αυτό σημαίνει ότι θα απομείνουν 4 γραμμομόρια αμμωνίας. Αυτό δείχνει ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο ενώ η αμμωνία είναι το πλεονάζον αντιδραστήριο.
Θα μπορούσατε επίσης να καταλάβετε ποιο περιορίζει, υπολογίζοντας πόσο διοξείδιο του άνθρακα απαιτείται για να αντιδράσει με 12 γραμμομόρια αμμωνίας:
Για να καταναλώσετε και τα 12 γραμμομόρια αμμωνίας, θα χρειαστείτε 6 γραμμομόρια διοξειδίου του άνθρακα. Έχετε μόνο τέσσερα. Αυτό σημαίνει ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο. Σε κάθε περίπτωση, διαπιστώνετε ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.
Το περιοριστικό αντιδραστήριο δεν αποτελεί ιδιότητα της χημικής εξίσωσης. Εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το πόσο έχετε μια δεδομένη ουσία όταν κάνετε μια αντίδραση.
Εύρεση του περιοριστικού αντιδραστηρίου όταν λαμβάνεται μάζα αντιδραστηρίων
Τώρα που ξέρετε πώς να βρείτε το περιοριστικό αντιδραστήριο, ρίξτε μια ματιά σε αυτό το παράδειγμα.
Το χλωριούχο αργίλιο μπορεί να παραχθεί με αντίδραση αλουμίνιο και χλώριο:
Ποιο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο εάν έχετε 25 g Al και 32 g Cl2?
Πριν ξεκινήσετε, ελέγξτε την εξίσωση για να βεβαιωθείτε ότι είναι ισορροπημένη. Στη συνέχεια, εξοικειωθείτε με αυτό. Φαίνεται ότι 2 γραμμομόρια αλουμινίου αντιδρούν με 3 γραμμομόρια Cl2 για να φτιάξουμε 2 mol χλωριούχου αργιλίου. Δεδομένου ότι γνωρίζετε τη σχέση μεταξύ των δύο σε moles, αλλά όχι κατά μάζα, μετατρέψτε τη μάζα και των δύο αντιδρώντων σε moles χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα των ουσιών.
Moles αλουμινίου:
Moles χλωρίου:
Τώρα, τι γίνεται αν χρησιμοποιείτε όλο το αλουμίνιο; Πόσο χλώριο θα χρειαζόταν;
Θα χρειαστείτε 1,4 mol χλωρίου, αλλά δεν έχετε τόσο πολύ χλώριο. Υπάρχει μόνο 0,45 mol χλωρίου. Αυτό σημαίνει ότι το χλώριο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.
Μπορείτε να το επιβεβαιώσετε υπολογίζοντας πόσα γραμμομόρια αλουμινίου θα χρειαστούν για να αντιδράσουν με όλο το χλώριο:
Για να αντιδράσετε με όλο το χλώριο θα χρειαστείτε 0,3 mol αλουμινίου, και υπάρχουν 0,93 moles αλουμινίου. Αυτό επιβεβαιώνει ότι υπάρχει αρκετό αλουμίνιο για να αντιδράσει με όλο το χλώριο. Το χλώριο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο και το αλουμίνιο είναι το πλεονάζον αντιδραστήριο.