Πώς να βρείτε το Limiting Reactant – Παράδειγμα Limiting Reactant
Πολλές χημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα μέχρι να τελειώσει ένα από τα αντιδρώντα. Αυτό το αντιδραστήριο είναι γνωστό ως το περιοριστικό αντιδραστήριο. Συχνά είναι εύκολο να καθοριστεί ποιο αντιδρόν θα είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο, αλλά μερικές φορές απαιτούνται μερικά επιπλέον βήματα.
Σκεφτείτε, για παράδειγμα, να κάψετε προπάνιο σε μια σχάρα. Το προπάνιο και το οξυγόνο στον αέρα καίγονται για να δημιουργήσουν θερμότητα και διοξείδιο του άνθρακα. Είναι προφανώς πιο πιθανό να ξεμείνετε από προπάνιο πολύ πριν σας τελειώσει το οξυγόνο στον αέρα. Αυτό καθιστά το προπάνιο το περιοριστικό αντιδραστήριο. Άλλες αντιδράσεις δεν είναι τόσο εύκολες.
Αυτό το παράδειγμα προβλήματος δείχνει πώς να χρησιμοποιήσετε τις στοιχειομετρικές αναλογίες μεταξύ των αντιδρώντων που δίνονται στην ισορροπημένη χημική εξίσωση για τον προσδιορισμό του περιοριστικού αντιδραστηρίου.
Βρείτε το παράδειγμα περιοριστικού αντιδραστηρίου
Ερώτηση: Αμμωνία (NH3 ) παράγεται όταν αέριο άζωτο (N2 ) συνδυάζεται με αέριο υδρογόνο (H2 ) από την αντίδραση
N2 + 3 H2 → 2 NH3
50 γραμμάρια αερίου αζώτου και 10 γραμμάρια αερίου υδρογόνου αντιδρούν μαζί για να σχηματίσουν αμμωνία. Ποιο από τα δύο αέρια θα τελειώσει πρώτο; (Ποιο αέριο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο;)
Απάντηση: Η αντίδραση μας δείχνει για κάθε mole N2 καταναλώθηκαν, 3 mol H2 καταναλώνεται επίσης. Χρειαζόμαστε 3 moles αερίου υδρογόνου για κάθε mole αερίου αζώτου. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να μάθουμε είναι ο αριθμός των γραμμομορίων κάθε αερίου που υπάρχει.
N2 Gas: Πόσα mol αερίου αζώτου είναι τα 50 γραμμάρια; Ένα mole αζώτου είναι 14,007 γραμμάρια, άρα ένα mole N2 θα ζυγίζει 28,014 γραμμάρια.
x moles N2 =1,78
H2 Αέριο: Πόσα mol αερίου υδρογόνου είναι τα 10 γραμμάρια; Ένα mole υδρογόνου είναι 1,008 γραμμάρια, επομένως ένα mole H2 είναι 2,016 γραμμάρια.
x moles H2 =4,96
Τώρα γνωρίζουμε τον αριθμό μορίων κάθε αντιδρώντος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την αναλογία από τη χημική εξίσωση για να συγκρίνουμε τις ποσότητες. Η αναλογία μεταξύ αερίου υδρογόνου και αερίου αζώτου πρέπει να είναι:
Αν διαιρέσουμε τα κρεατοελιές μας του H2 σε κρεατοελιές του N2 , η τιμή μας θα μας πει ποιο αντιδραστήριο θα εξαντληθεί. Οποιαδήποτε τιμή μεγαλύτερη από την παραπάνω αναλογία σημαίνει ότι το άνω αντιδραστήριο υπερβαίνει τον χαμηλότερο αριθμό. Μια τιμή μικρότερη από την αναλογία σημαίνει ότι το άνω αντιδραστήριο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο. Το κλειδί είναι να διατηρήσετε το ίδιο αντιδραστήριο στην κορυφή με το παραπάνω βήμα.
2,79
Δεδομένου ότι η τιμή μας είναι μικρότερη από την ιδανική αναλογία, το κορυφαίο αντιδραστήριο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο. Στην περίπτωσή μας, το κορυφαίο αντιδραστήριο είναι το υδρογόνο.
Απάντηση: Το αέριο υδρογόνο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.
Δεν έχει σημασία ποιο αντιδραστήριο βάζετε από πάνω όταν κάνετε αυτό το είδος προβλήματος, αρκεί να το διατηρείτε το ίδιο σε όλους τους υπολογισμούς. Αν είχαμε βάλει αέριο άζωτο από πάνω αντί για υδρογόνο, η αναλογία θα είχε λειτουργήσει με τον ίδιο τρόπο. Η ιδανική αναλογία θα ήταν ⁄3 και ο υπολογισμένος λόγος θα ήταν 0,358 ( /4,96 ). Η τιμή θα ήταν μεγαλύτερη από την ιδανική αναλογία, επομένως το αντιδρόν πυθμένα στην αναλογία θα ήταν το περιοριστικό αντιδραστήριο. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι το αέριο υδρογόνο.
