Представьте, что вы приглашаете в дом пятерых друзей и имеете только четыре печенья. Печенья хватит только на четверых ваших друзей. Это означает, что файлы cookie являются ограничивающим фактором. Тебе следовало сделать больше печенья!
Таким же образом обычно существует ограничивающий фактор (также называемый ограничивающий реагент или же ограничивающий реагент) в химических реакциях.
Когда вы проводите химическую реакцию в лаборатории, реагенты обычно не в стехиометрических количествах. Другими словами, у вас, вероятно, нет пропорций, которые указаны в сбалансированном химическом уравнении.
Это означает, что в какой-то момент вы израсходуете один из реагентов, и реакция остановится. Этот реагент называется ограничивающим реагентом. В приведенном выше примере файлы cookie являются ограничивающим реагентом.
Другой реагент, которого много, называется избыток реагента или же избыток реагента.
Определение ограничивающего реагента
Взгляните на следующую реакцию между аммиаком и диоксидом углерода, который используется для производства мочевины (NH
Это уравнение говорит нам, что на каждый моль углекислого газа требуется два моля аммиака, чтобы получить один моль мочевины и один моль воды. Предположим, что 4 моля диоксида углерода добавлены к 12 молям аммиака. Сколько молей аммиака необходимо, чтобы прореагировать со всеми 4 молями углекислого газа?
Таким образом, на четыре моля диоксида углерода требуется 8 моль аммиака. Это означает, что останется 4 моля аммиака. Это указывает на то, что диоксид углерода является ограничивающим реагентом, а аммиак - избыточным реагентом.
Вы также можете выяснить, какой из них ограничивает, выяснив, сколько углекислого газа требуется для реакции с 12 молями аммиака:
Чтобы израсходовать все 12 молей аммиака, вам понадобится 6 молей углекислого газа. У вас всего четыре. Это означает, что диоксид углерода является ограничивающим реагентом. В любом случае вы обнаружите, что диоксид углерода является ограничивающим реагентом.
Ограничивающий реагент не является свойством химического уравнения. Это полностью зависит от того, сколько у вас данного вещества при проведении реакции.
Нахождение ограничивающего реагента при заданной массе реагентов
Теперь, когда вы знаете, как найти ограничивающий реагент, взгляните на этот пример.
Хлорид алюминия можно получить реакцией алюминия и хлора:
Что является ограничивающим реагентом, если у вас есть 25 г Al и 32 г Cl?2?
Перед началом проверьте уравнение, чтобы убедиться, что оно сбалансировано. Затем ознакомьтесь с ним. Похоже, 2 моля алюминия реагируют с 3 молями Cl.2 чтобы получить 2 моля хлорида алюминия. Поскольку вы знаете соотношение между ними в молях, но не по массе, преобразуйте массу обоих реагентов в моль, используя молярную массу веществ.
Моли алюминия:
Моль хлора:
А что, если использовать весь алюминий? Сколько потребуется хлора?
Вам понадобится 1,4 моля хлора, но у вас не так много хлора. Хлор всего 0,45 моль. Это означает, что лимитирующим реагентом является хлор.
Вы можете подтвердить это, вычислив, сколько молей алюминия потребуется для реакции со всем хлором:
Чтобы прореагировать со всем хлором, вам потребуется 0,3 моля алюминия, а есть 0,93 моля алюминия. Это подтверждает, что алюминия достаточно для реакции со всем хлором. Хлор является ограничивающим реагентом, а алюминий - избыточным реагентом.