Omezení reakčních činidel v chemii

A vyvážená chemická rovnice ukazuje molární množství reaktanty které budou reagovat společně za vzniku molárních množství produkty. Ve skutečném světě jsou reaktanty zřídka spojovány s potřebným přesným množstvím. Jeden reaktant bude zcela spotřebován před ostatními. Reakční složka použitá jako první je známá jakoomezující reaktant. Ostatní reaktanty jsou částečně spotřebovány, pokud je zbývající množství považováno za „nadbytek“. Tento příklad problému demonstruje způsob stanovení limitujícího reakčního činidla chemické reakce.

Hydroxid sodný (NaOH) reaguje s kyselinou fosforečnou (H₃PO₄) za vzniku fosforečnanu sodného (Na₃PO₄) a vodu (H₂O) reakcí:

• 3 NaOH (aq) + H₃PO₄(aq) → Na₃PO₄(aq) + 3H₂O (l)

Pokud 35,60 g NaOH reaguje s 30,80 g H₃PO₄,

• A. Kolik gramů Na₃PO₄ jsou vytvořeny?
• b. Co je limitujícím reakčním činidlem?
• C. Kolik gramů nadbytečného reaktantu zůstává po dokončení reakce?

Užitečné informace:

• Molární hmotnost NaOH = 40,00 gramů
• Molární hmotnost H₃PO₄ = 98,00 gramů
• Molární hmotnost Na₃PO₄ = 163,94 gramů

Pro stanovení limitujícího reaktantu se vypočítá množství produktu vytvořeného každým reaktantem. Reakčním činidlem, které produkuje nejmenší množství produktu, je omezujícím reakčním činidlem.

Ke stanovení počtu gramů Na₃PO₄ vytvořeno:

• gramy Na₃PO₄ = (gramy reakčního činidla) x (mol reakčního činidla / molární hmotnost reakčního činidla) x (molární poměr: produkt / reakční složka) x (molární hmotnost produktu / molární produkt)

Množství Na₃PO₄ vytvořeno z 35,60 gramu NaOH

• gramy Na₃PO₄ = (35,60 g NaOH) x (1 mol NaOH / 40,00 g NaOH) x (1 mol Na₃PO₄/ 3 mol NaOH) x (163,94 g Na₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄)
• gramů Na₃PO₄ = 48,64 gramů

Množství Na₃PO₄ vytvořeno z 30,80 gramů H₃PO₄

• gramy Na₃PO₄ = (30,80 g H₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 98,00 gramů H₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 1 mol H₃PO₄) x (163,94 g Na₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄)
• gramy Na₃PO₄ = 51,52 gramů

Hydroxid sodný tvořil méně produktu než kyselina fosforečná. To znamená, že limitujícím reakčním činidlem byl hydroxid sodný a vytvořilo se 48,64 gramu fosforečnanu sodného.

Chcete-li určit částku nadbytek reaktantu zbývající částka je potřebná.

• gramů použitého reakčního činidla = (v gramech vytvořeného produktu) x (1 mol produktu / molární hmotnost produktu) x (molární poměr reakčního činidla / produktu) x (molární hmotnost reakčního činidla)
• gramů H₃PO₄ použitý = (48,64 g Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄) x (98 g H₃PO₄/ 1 mol)
• gramů H₃PO₄ použitý = 29,08 gramů

Toto číslo lze použít ke stanovení zbývajícího množství přebytku reaktantu.

• Grams H₃PO₄ zbývající = počáteční gramy H₃PO₄ - gramy H₃PO₄ použitý
• gramů H₃PO₄ zbývající = 30,80 gramů - 29,08 gramů
• gramů H₃PO₄ zbývající = 1,72 gramu

Když 35,60 g NaOH reaguje s 30,80 g H₃PO₄,

• A. 48,64 gramu Na₃PO₄ jsou vytvořeny.
• b. Limitujícím reakčním činidlem byl NaOH.
• C. 1,72 gramu H₃PO₄ zůstat na dokončení.