Les réactions chimiques convertissent les réactifs en produits, mais, généralement, il reste toujours des quantités de réactifs dans les produits de la réaction. Les réactifs restant inutilisés dans les produits diminuent la pureté du rendement de la réaction. La détermination du rendement attendu d'une réaction consiste à déterminer quel réactif est le réactif limitant pour l'équation. Toute quantité des autres réactifs au-delà de celle nécessaire pour répondre aux exigences de l'équation chimique restera dans les produits. L'unité de mesure des réactifs qui ne réagissent pas est la mole. Pour augmenter la pureté du produit, vous devez savoir quelle quantité de réactifs éliminer en poids.
Calculer le poids moléculaire de tous les réactifs. Additionnez le poids atomique de chaque atome dans chaque réactif. Par exemple, pour la réaction chimique impliquant CaCO3 et HCl, calculez le poids moléculaire des deux réactifs. Le poids moléculaire de HCl est égal à l'addition des poids atomiques d'hydrogène et du poids atomique de chlore, ce qui donne 1,008 + 35,453 = 36,461 g/mol. Le poids moléculaire de CaCO3 est égal à l'addition des poids atomiques du calcium, du carbone et de trois fois le poids atomique de l'oxygène, ce qui donne 40,078 + 12,011 + 3 * 15,999 = 100,086 g/mol.
Déterminer le rapport molaire pour chaque réactif. Le rapport molaire spécifie combien de moles d'un réactif sont nécessaires pour que la réaction se termine. En continuant l'exemple, quel est le rapport molaire pour CaCO3 et HCl dans l'équation: CaCO3 + 2 HCl --> CaCl2 + CO2 + H20. Le rapport molaire pour CaCO3 est de 1 mole CaCO3 nécessite 2 moles de HCl, par conséquent, le rapport est de 1 à 2. Pour HCl, 1 mole de HCl nécessite 1/2 mole de CaCO3 pour une réaction complète, par conséquent, le rapport pour HCl est de 1 à 1/2.
Déterminer le réactif limitant de la réaction. Le réactif limitant de l'équation est le réactif complètement utilisé lors de la réaction. En utilisant le rapport molaire et les quantités de départ des réactifs, vous pouvez trouver quel réactif est le réactif limitant. En poursuivant l'exemple, supposons que la réaction commence avec 30,027 grammes de CaCO3 et 10,938 grammes de HCl. Convertissez ces valeurs en moles en divisant par leurs poids moléculaires. Il y a 0,300 mole de CaCO3 et 0,478 mole de HCl. Selon le rapport molaire de CaCO3, 0,300 gramme de CaCO3 nécessiterait 0,600 gramme de HCl pour réagir complètement. Par conséquent, HCl est le réactif limitant.
Soustraire la quantité de chaque réactif de la quantité de départ pour trouver la quantité de réactifs en excès des besoins. En utilisant le rapport molaire pour HCl, 0,478 mole de HCL nécessite 0,239 mole de CaCO3 pour une réaction complète. La quantité de CaCO3 en excès est la quantité de départ moins la quantité de fin. La quantité de CaCO3 dans le produit est de 0,300 – 0,239 = 0,061 mole de CaCO3.
Convertissez la quantité de chaque excès de réactif en grammes en utilisant son poids moléculaire. Le poids est égal au poids moléculaire multiplié par le nombre de moles. CaCO3 est le seul réactif en excès dans cet exemple, donc la quantité de CaCO3 est de 100,089 * 0,061 = 6,105 grammes.