ลองนึกภาพคุณเชิญเพื่อนห้าคนมาที่บ้านและมีเพียงสี่คุกกี้ จะมีคุกกี้เพียงพอสำหรับเพื่อนของคุณสี่คนเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าคุกกี้เป็นปัจจัยจำกัด คุณควรจะทำคุกกี้มากกว่านี้!
ในทำนองเดียวกัน มักจะมีปัจจัยจำกัด (เรียกอีกอย่างว่า รีเอเจนต์จำกัด หรือ จำกัดสารตั้งต้น) ในปฏิกิริยาเคมี
เมื่อคุณทำปฏิกิริยาเคมีในห้องปฏิบัติการ สารตั้งต้นมักจะไม่อยู่ในปริมาณสารสัมพันธ์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง คุณอาจไม่มีสัดส่วนที่ระบุโดยสมการเคมีที่สมดุล
ซึ่งหมายความว่า ณ จุดหนึ่ง คุณจะใช้สารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่งจนหมด และปฏิกิริยาจะหยุดลง สารตั้งต้นนี้เรียกว่าสารตั้งต้นที่จำกัด ในตัวอย่างข้างต้น คุกกี้เป็นสารตั้งต้นที่จำกัด
สารตั้งต้นอีกตัวหนึ่งซึ่งมีอยู่มากมายเรียกว่า สารตั้งต้นส่วนเกิน หรือ รีเอเจนต์ส่วนเกิน.
การหาตัวทำปฏิกิริยาตัวใดเป็นตัวจำกัด
ดูปฏิกิริยาต่อไปนี้ระหว่างแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งใช้ทำยูเรีย (NH2)2บจก. ยูเรียเป็นสารเคมีที่นักชีวเคมีมักใช้
สมการนี้บอกเราว่าสำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ทุกๆ โมล ต้องใช้แอมโมเนีย 2 โมล เพื่อสร้างยูเรีย 1 โมลและน้ำ 1 โมล สมมติว่าเติมคาร์บอนไดออกไซด์ 4 โมลลงในแอมโมเนีย 12 โมล ต้องใช้แอมโมเนียกี่โมลในการทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ทั้ง 4 โมล
ดังนั้นคาร์บอนไดออกไซด์ 4 โมลจึงต้องการแอมโมเนีย 8 โมล ซึ่งหมายความว่าจะมีแอมโมเนียเหลืออยู่ 4 โมล สิ่งนี้บ่งชี้ว่าคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารตั้งต้นที่ จำกัด ในขณะที่แอมโมเนียเป็นสารตั้งต้นที่มากเกินไป
คุณยังสามารถหาได้ว่าอันไหนถูกจำกัดด้วยการหาว่าต้องใช้คาร์บอนไดออกไซด์เท่าไรในการทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย 12 โมล:
หากต้องการใช้แอมโมเนียทั้งหมด 12 โมล คุณจะต้องใช้คาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมล คุณมีเพียงสี่ ซึ่งหมายความว่าคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารตั้งต้นที่จำกัด ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด คุณพบว่าคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารตั้งต้นที่จำกัด
สารตั้งต้นจำกัดไม่ใช่คุณสมบัติของสมการเคมี ขึ้นอยู่กับว่าคุณมีสารที่กำหนดมากน้อยเพียงใดเมื่อทำปฏิกิริยา
การหาตัวทำปฏิกิริยาจำกัดเมื่อให้มวลสารตั้งต้น
ตอนนี้คุณรู้วิธีค้นหาสารตั้งต้นที่จำกัดแล้ว ให้ดูตัวอย่างนี้
อะลูมิเนียมคลอไรด์สามารถทำได้โดยปฏิกิริยาอะลูมิเนียมและคลอรีน:
สารตั้งต้นที่ จำกัด คืออะไรถ้าคุณมี Al 25 g และ Cl. 32 g2?
ก่อนเริ่ม ให้ตรวจสอบสมการเพื่อให้แน่ใจว่าสมดุล จากนั้นทำความคุ้นเคยกับมัน ดูเหมือนว่าอะลูมิเนียม 2 โมลจะทำปฏิกิริยากับ Cl. 3 โมล2 เพื่อทำอะลูมิเนียมคลอไรด์ 2 โมล เนื่องจากคุณทราบความสัมพันธ์ระหว่างสองโมล แต่ไม่ใช่โดยมวล ให้แปลงมวลของสารตั้งต้นทั้งสองให้เป็นโมลโดยใช้มวลโมลาร์ของสาร
โมลของอลูมิเนียม:
โมลของคลอรีน:
แล้วถ้าคุณใช้อลูมิเนียมทั้งหมดล่ะ? ต้องใช้คลอรีนมากแค่ไหน?
คุณจะต้องใช้คลอรีน 1.4 โมล แต่คุณไม่มีคลอรีนมากขนาดนั้น มีคลอรีนเพียง 0.45 โมล ซึ่งหมายความว่าคลอรีนเป็นสารตั้งต้นที่จำกัด
คุณสามารถยืนยันได้โดยพิจารณาว่าต้องใช้อะลูมิเนียมกี่โมลเพื่อทำปฏิกิริยากับคลอรีนทั้งหมด:
ในการทำปฏิกิริยากับคลอรีนทั้งหมด คุณจะต้องใช้อะลูมิเนียม 0.3 โมล และมีอะลูมิเนียม 0.93 โมล ซึ่งเป็นการยืนยันว่ามีอะลูมิเนียมเพียงพอที่จะทำปฏิกิริยากับคลอรีนทั้งหมด คลอรีนเป็นสารตั้งต้นที่จำกัด และอะลูมิเนียมเป็นสารตั้งต้นที่มากเกินไป