Chemische reacties zetten reactanten om in producten, maar typisch blijven er altijd enkele hoeveelheden reactanten over in de producten van de reactie. De reactanten die in de producten ongebruikt blijven, verminderen de zuiverheid van de reactieopbrengst. Het bepalen van de verwachte opbrengst van een reactie omvat het bepalen welke reactant de beperkende reactant voor de vergelijking is. Elke hoeveelheid andere reactanten die groter is dan nodig is om aan de vereisten van de chemische vergelijking te voldoen, blijft in de producten. De maateenheid voor reactanten die niet reageren is mol. Om de zuiverheid van het product te verhogen, moet u weten hoeveel van de reactanten op gewichtsbasis moeten worden verwijderd.
Bereken het molecuulgewicht van alle reactanten. Tel het atoomgewicht van elk atoom in elke reactant bij elkaar op. Voor de chemische reactie waarbij CaCO3 en HCl betrokken zijn, berekent u bijvoorbeeld het molecuulgewicht van beide reactanten. Het molecuulgewicht van HCl is gelijk aan de optelling van het atoomgewicht van waterstof en het atoomgewicht van chloor, resulterend in 1,008 + 35,453 = 36,461 g/mol. Het molecuulgewicht van CaCO3 is gelijk aan de optelling van de atoomgewichten van calcium, koolstof en driemaal het atoomgewicht van zuurstof, resulterend in 40.078 + 12.011 + 3 * 15.999 = 100,086 g/mol.
Bepaal de molverhouding voor elke reactant. De molverhouding geeft aan hoeveel mol van één reactant nodig is om de reactie te voltooien. Voortzetting van het voorbeeld, wat is de molverhouding voor CaCO3 en HCl in de vergelijking: CaCO3 + 2 HCl --> CaCl2 + CO2 + H20. De molverhouding voor CaCO3 is 1 mol CaCO3 vereist 2 mol HCl, daarom is de verhouding 1-op-2. Voor HCl heeft 1 mol HCl 1/2 mol CaCO3 nodig voor een volledige reactie, daarom is de verhouding voor HCl 1-op-1/2.
Bepaal het beperkende reagens voor de reactie. De beperkende reactant van de vergelijking is de reactant die volledig tijdens de reactie wordt gebruikt. Met behulp van de molverhouding en uitgangshoeveelheden van de reactanten, kunt u vinden welke reactant de beperkende reactant is. Voortzetting van het voorbeeld, neem aan dat de reactie begint met 30,027 gram CaCO3 en 10,938 gram HCl. Zet deze waarden om in mol door te delen door hun molecuulgewicht. Er zijn 0,300 mol CaCO3 en 0,478 mol HCl. Volgens de molverhouding voor CaCO3 zou voor 0,300 gram CaCO3 0,600 gram HCl nodig zijn om volledig te reageren. Daarom is HCl de beperkende reactant.
Trek de hoeveelheid van elke reactant af van de starthoeveelheid om de hoeveelheid reagentia te vinden die groter is dan nodig is. Gebruikmakend van de molverhouding voor HCl, vereist 0,478 mol HCL 0,239 mol CaCO3 voor een volledige reactie. Het teveel aan CaCO3 is het startbedrag minus het eindbedrag. Hoeveelheid CaCO3 in product is 0,300 – 0,239 = 0,061 mol CaCO3.
Zet de hoeveelheid van elke reactantovermaat om in gram met behulp van het molecuulgewicht. Gewicht is gelijk aan het molecuulgewicht vermenigvuldigd met het aantal mol. CaCO3 is de enige overtollige reactant in dit voorbeeld, dus de hoeveelheid CaCO3 is 100,089 * 0,061 = 6,105 gram.