Zamislite da u svoju kuću pozovete pet prijatelja i imate samo četiri kolačića. Bit će dovoljno kolačića za četvoricu vaših prijatelja. To znači da su kolačići ograničavajući faktor. Trebali ste napraviti više kolačića!
Na isti način, obično postoji ograničavajući faktor (koji se također naziva ograničavajući reagens ili ograničavajući reaktant) u kemijskim reakcijama.
Kada provodite kemijsku reakciju u laboratoriju, reaktanti obično nisu u stehiometrijskim količinama. Drugim riječima, vjerojatno nemate proporcije naznačene uravnoteženom kemijskom jednadžbom.
To znači da ćete u jednom trenutku potrošiti jedan od reaktanata i reakcija će prestati. Ovaj reaktant se naziva ograničavajući reaktant. U gornjem primjeru kolačići su ograničavajući reaktant.
Drugi reaktant, onaj kojeg ima u izobilju, naziva se višak reaktanta ili višak reagensa.
Utvrđivanje koji je ograničavajući reaktant
Pogledajte sljedeću reakciju između amonijaka i ugljičnog dioksida koji se koristi za stvaranje uree (NH2)2CO. Urea je kemikalija koju često koriste biokemičari.
Ova nam jednadžba govori da su za svaki mol ugljičnog dioksida potrebna dva mola amonijaka da bi se dobio jedan mol uree i jedan mol vode. Pretpostavimo da se na 12 mola amonijaka dodaju 4 mola ugljičnog dioksida. Koliko je molova amonijaka potrebno za reakciju s cijela 4 mola ugljičnog dioksida?
Dakle, za četiri mola ugljičnog dioksida potrebno je 8 mola amonijaka. To znači da će ostati 4 mola amonijaka. To ukazuje da je ugljični dioksid ograničavajući reaktant, dok je amonijak suvišak reaktanta.
Također biste mogli utvrditi koji ograničava, utvrdivši koliko je ugljičnog dioksida potrebno za reakciju s 12 mola amonijaka:
Da biste potrošili svih 12 molova amonijaka, trebat će vam 6 mola ugljičnog dioksida. Imate samo četiri. To znači da je ugljični dioksid ograničavajući reaktant. U svakom slučaju, otkrivate da je ugljični dioksid ograničavajući reaktant.
Ograničavajući reaktant nije svojstvo kemijske jednadžbe. To u potpunosti ovisi o tome koliko imate određene tvari tijekom reakcije.
Pronalaženje graničnog reaktanta kada se dobije masa reaktanata
Sada kada znate kako pronaći ograničavajući reagens, pogledajte ovaj primjer.
Aluminijev klorid može se dobiti reakcijom aluminija i klora:
Koji je ograničavajući reaktant ako imate 25 g Al i 32 g Cl2?
Prije početka provjerite je li jednadžba uravnotežena. Zatim se upoznajte s tim. Izgleda da 2 mola aluminija reagiraju s 3 mola Cl2 kako bi se dobilo 2 mola aluminijevog klorida. Budući da znate vezu između njih dvoje u molovima, ali ne po masi, pretvorite masu oba reaktanta u molove pomoću molarne mase tvari.
Molovi aluminija:
Molovi klora:
Što ako upotrijebite sav aluminij? Koliko bi klora trebalo?
Trebalo bi vam 1,4 mola klora, ali nemate toliko klora. Klora ima samo 0,45 mola. To znači da je klor ograničavajući reaktant.
To možete potvrditi shvatanjem koliko mola aluminija bi bilo potrebno za reakciju sa svim klorom:
Za reakciju sa svim klorom trebat će vam 0,3 mola aluminija, a ima 0,93 mola aluminija. To potvrđuje da ima dovoljno aluminija da reagira sa svim klorom. Klor je ograničavajući reaktant, a aluminij je višak reaktanta.