Reakcje chemiczne przekształcają reagenty w produkty, ale zazwyczaj w produktach reakcji zawsze pozostają pewne ilości reagentów. Reagenty pozostające nieużywane w produktach obniżają czystość wydajności reakcji. Określenie oczekiwanej wydajności reakcji obejmuje określenie, który reagent jest reagentem ograniczającym dla równania. W produktach pozostanie dowolna ilość innych reagentów przekraczająca ilość potrzebną do spełnienia wymagań równania chemicznego. Jednostkami miary dla reagentów, które nie reagują, są mole. Aby zwiększyć czystość produktu, musisz wiedzieć, ile odczynników należy wyeliminować wagowo.
Oblicz masę cząsteczkową wszystkich reagentów. Zsumuj masę atomową każdego atomu w każdym odczynniku. Na przykład dla reakcji chemicznej, która obejmuje CaCO3 i HCl, oblicz masę cząsteczkową obu reagentów. Masa cząsteczkowa HCl jest równa dodaniu mas atomowych wodoru i masy atomowej chloru, co daje 1,008 + 35,453 = 36,461 g/mol. Masa cząsteczkowa CaCO3 jest równa dodaniu mas atomowych wapnia, węgla i trzykrotności masy atomowej tlenu, co daje 40,078 + 12,011 + 3 * 15,999 = 100,086 g/mol.
Określ stosunek molowy dla każdego reagenta. Stosunek molowy określa, ile moli jednego reagenta potrzeba do zakończenia reakcji. Kontynuując przykład, jaki jest stosunek molowy CaCO3 i HCl w równaniu: CaCO3 + 2 HCl --> CaCl2 + CO2 + H20. Stosunek molowy CaCO3 wynosi 1 mol CaCO3 wymaga 2 moli HCl, dlatego stosunek wynosi 1 do 2. W przypadku HCl 1 mol HCl wymaga 1/2 mola CaCO3 do zakończenia reakcji, dlatego stosunek HCl wynosi 1 do 1/2.
Określ odczynnik ograniczający reakcję. Reagentem ograniczającym równania jest reagent całkowicie wykorzystany podczas reakcji. Stosując stosunek molowy i wyjściowe ilości reagentów, można znaleźć, który reagent jest reagentem ograniczającym. Kontynuując przykład, załóżmy, że reakcja rozpoczyna się od 30,027 gramów CaCO3 i 10,938 gramów HCl. Przekształć te wartości na mole, dzieląc przez ich masy cząsteczkowe. Jest 0,300 moli CaCO3 i 0,478 moli HCl. Zgodnie ze stosunkiem molowym CaCO3, 0,300 grama CaCO3 wymagałoby do całkowitego przereagowania 0,600 grama HCl. Dlatego HCl jest reagentem ograniczającym.
Odejmij ilość każdego reagenta od ilości wyjściowej, aby znaleźć ilość reagentów przekraczającą zapotrzebowanie. Stosując stosunek molowy dla HCl, 0,478 mola HCl wymaga 0,239 mola CaCO3 do zakończenia reakcji. Nadwyżka CaCO3 to ilość początkowa minus ilość końcowa. Ilość CaCO3 w produkcie wynosi 0,300 – 0,239 = 0,061 mola CaCO3.
Przelicz ilość nadmiaru każdego reagenta na gramy, używając jego masy cząsteczkowej. Masa jest równa masie cząsteczkowej pomnożonej przez liczbę moli. CaCO3 jest jedynym nadmiarowym reagentem w tym przykładzie, więc ilość CaCO3 wynosi 100,089 * 0,061 = 6,105 gramów.