Представьте, что вы приглашаете в свой дом пятерых друзей и имеете только четыре печенья. Печенья хватит только на четверых ваших друзей. Это означает, что печенья являются ограничивающим фактором. Следовало сделать больше печенья. Таким же образом обычно существует ограничивающий фактор (также называемый ограничивающим реагентом) 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. Другой реагент, которого много, называется избыточным реагентом или избытком реагента.
Взгляните на следующую реакцию между аммиаком и диоксидом углерода, которая используется для производства мочевины (NH2) 2CO. Мочевина – это химическое вещество, которое часто используют биохимики. Это уравнение говорит нам, что на каждый моль углекислого газа необходимо 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 нужно, 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 потребуется 6 молей диоксида углерода. 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.
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 Cl2? Перед началом проверьте уравнение, чтобы убедиться, что оно сбалансировано. Затем ознакомьтесь с ним. Похоже, что 2 моля алюминия реагируют с 3 молями Cl2, образуя 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.
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 хлор является ограничивающим реагентом. Вы можете подтвердить это, выяснив, 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, чтобы реагировать со всем хлором. Хлор является ограничивающим реагентом, а алюминий - избыточным реагентом.
© digitrode.ru