Wyobraź sobie, że zapraszasz pięciu znajomych do swojego domu i masz tylko cztery ciasteczka. Ciastek wystarczy tylko dla czterech Twoich znajomych. Oznacza to, że czynnikiem ograniczającym są pliki cookie. Powinieneś zrobić więcej ciasteczek!
W ten sam sposób zwykle występuje czynnik ograniczający (zwany również odczynnik ograniczający lub odczynnik ograniczający) w reakcjach chemicznych.
Kiedy przeprowadzasz reakcję chemiczną w laboratorium, reagenty zwykle nie są w ilościach stechiometrycznych. Innymi słowy, prawdopodobnie nie masz proporcji wskazanych przez zrównoważone równanie chemiczne.
Oznacza to, że w pewnym momencie zużyjesz jeden z reagentów i reakcja ustanie. Ten reagent nazywany jest reagentem ograniczającym. W powyższym przykładzie ciasteczka są reagentem ograniczającym.
Drugi reagent, którego jest dużo, nazywa się nadmiar reagenta lub nadmiar odczynnika.
Określanie, który jest odczynnikiem ograniczającym
Spójrz na następującą reakcję między amoniakiem a dwutlenkiem węgla, który jest używany do wytwarzania mocznika (NH
2)2WSPÓŁ. Mocznik to substancja chemiczna często stosowana przez biochemików.To równanie mówi nam, że na każdy mol dwutlenku węgla potrzebne są dwa mole amoniaku, aby wytworzyć jeden mol mocznika i jeden mol wody. Załóżmy, że do 12 moli amoniaku dodaje się 4 mole dwutlenku węgla. Ile moli amoniaku potrzeba, aby przereagować z całymi 4 molami dwutlenku węgla?
Tak więc cztery mole dwutlenku węgla wymagają 8 moli amoniaku. Oznacza to, że pozostaną 4 mole amoniaku. Wskazuje to, że dwutlenek węgla jest reagentem ograniczającym, podczas gdy amoniak jest reagentem nadmiarowym.
Możesz również dowiedzieć się, który z nich ogranicza, obliczając, ile dwutlenku węgla potrzeba, aby przereagować z 12 molami amoniaku:
Aby zużyć wszystkie 12 moli amoniaku, potrzeba 6 moli dwutlenku węgla. Masz tylko cztery. Oznacza to, że odczynnikiem ograniczającym jest dwutlenek węgla. Tak czy inaczej, okazuje się, że dwutlenek węgla jest reagentem ograniczającym.
Reagent ograniczający nie jest własnością równania chemicznego. Zależy to całkowicie od tego, ile masz danej substancji podczas wykonywania reakcji.
Znalezienie granicznego reagenta po podaniu masy reagentów
Teraz, gdy już wiesz, jak znaleźć ograniczający reagent, spójrz na ten przykład.
Chlorek glinu można wytworzyć w reakcji glinu i chloru:
Jaki jest odczynnik ograniczający, jeśli masz 25 g Al i 32 g Cl2?
Przed rozpoczęciem sprawdź równanie, aby upewnić się, że jest zrównoważone. Następnie zapoznaj się z nim. Wygląda na to, że 2 mole aluminium reagują z 3 molami Cl2 w celu wytworzenia 2 moli chlorku glinu. Ponieważ znasz zależność między nimi w molach, ale nie w masie, przekształć masę obu reagentów w mole, używając masy molowej substancji.
Mole aluminium:
Mole chloru:
A co, jeśli zużyjesz całe aluminium? Ile chloru byłoby potrzebne?
Potrzebowałbyś 1,4 mola chloru, ale nie masz tak dużo chloru. Jest tylko 0,45 mola chloru. Oznacza to, że czynnikiem ograniczającym jest chlor.
Możesz to potwierdzić, obliczając, ile moli aluminium byłoby potrzebnych, aby przereagować z całym chlorem:
Aby przereagować z całym chlorem, potrzebujesz 0,3 mola glinu, a jest 0,93 mola glinu. Potwierdza to, że glinu jest wystarczająco dużo, aby przereagować z całym chlorem. Reagentem ograniczającym jest chlor, a reagentem nadmiarowym jest aluminium.