Tänk dig att du bjuder in fem vänner till ditt hus och bara har fyra kakor. Det kommer bara att finnas tillräckligt med kakor för fyra av dina vänner. Detta innebär att kakorna är den begränsande faktorn. Du borde ha gjort fler kakor!
På samma sätt finns det vanligtvis en begränsande faktor (även kallad begränsande reagens eller begränsande reaktant) i kemiska reaktioner.
När du utför en kemisk reaktion i laboratoriet är reaktanterna vanligtvis inte i stökiometriska mängder. Med andra ord har du antagligen inte de proportioner som indikeras av den balanserade kemiska ekvationen.
Det betyder att du någon gång kommer att använda en av reaktanterna och reaktionen kommer att sluta. Denna reaktant kallas den begränsande reaktanten. I exemplet ovan är kakorna den begränsande reaktanten.
Den andra reaktanten, den som det finns gott om, kallas överflödig reaktant eller överskott av reagens.
Avgöra vilken som är den begränsande reaktanten
Ta en titt på följande reaktion mellan ammoniak och koldioxid, som används för att framställa urea (NH
2)2CO. Urea är en kemikalie som ofta används av biokemister.Denna ekvation berättar att för varje mol koldioxid krävs två mol ammoniak för att göra en mol urea och en mol vatten. Antag att 4 mol koldioxid tillsätts till 12 mol ammoniak. Hur många mol ammoniak behövs för att reagera med hela 4 mol koldioxid?
Således kräver fyra mol koldioxid 8 mol ammoniak. Det betyder att det kommer att finnas 4 mol ammoniak kvar. Detta indikerar att koldioxid är den begränsande reaktanten medan ammoniak är överskottet av reaktanten.
Du kan också räkna ut vilken som är begränsande genom att ta reda på hur mycket koldioxid som krävs för att reagera med 12 mol ammoniak:
För att använda alla 12 mol ammoniak behöver du 6 mol koldioxid. Du har bara fyra. Detta innebär att koldioxid är den begränsande reaktanten. Hur som helst finner du att koldioxid är den begränsande reaktanten.
Den begränsande reaktanten är inte en egenskap hos den kemiska ekvationen. Det beror helt på hur mycket du har av ett givet ämne när du gör en reaktion.
Hitta den begränsande reaktanten när massan av reaktanter ges
Nu när du vet hur du hittar den begränsande reaktanten, ta en titt på detta exempel.
Aluminiumklorid kan framställas genom reaktionsaluminium och klor:
Vad är den begränsande reaktanten om du har 25 g Al och 32 g Cl2?
Kontrollera ekvationen innan du börjar se till att den är balanserad. Bekanta dig sedan med det. Det ser ut som att 2 mol aluminium reagerar med 3 mol Cl2 för att göra 2 mol aluminiumklorid. Eftersom du känner till förhållandet mellan de två i mol, men inte i massa, konvertera massan för båda reaktanterna till mol genom att använda ämnens molära massa.
Mol av aluminium:
Mol klor:
Tänk nu om du använder allt aluminium? Hur mycket klor behövs?
Du skulle behöva 1,4 mol klor, men du har inte så mycket klor. Det finns bara 0,45 mol klor. Detta betyder att klor är den begränsande reaktanten.
Du kan bekräfta detta genom att ta reda på hur många mol aluminium som behövs för att reagera med allt klor:
För att reagera med allt klor behöver du 0,3 mol aluminium och det finns 0,93 mol aluminium. Detta bekräftar att det finns tillräckligt med aluminium för att reagera med allt klor. Klor är den begränsande reaktanten och aluminium är överskottet av reaktanten.