การ จำกัด และรีเอเจนต์ส่วนเกิน: วิธีคำนวณและตัวอย่าง - เคมี - 2026

น้ำยา จำกัดเป็นหนึ่งที่มีการบริโภคอย่างสมบูรณ์และกำหนดวิธีการที่มวลมากของผลิตภัณฑ์ที่จะเกิดขึ้นในการเกิดปฏิกิริยาเคมี ในขณะที่รีเอเจนต์ส่วนเกินเป็นสารที่ไม่ตอบสนองอย่างสมบูรณ์หลังจากใช้รีเอเจนต์ จำกัด

ในหลาย ๆ ปฏิกิริยาจะมีการค้นหารีเอเจนต์ส่วนเกินเพื่อให้แน่ใจว่ารีเอเจนต์ที่สนใจทั้งหมดจะตอบสนอง ตัวอย่างเช่นถ้า A ทำปฏิกิริยากับ B เพื่อสร้าง C และต้องการให้ A ตอบสนองอย่างสมบูรณ์จะมีการเพิ่ม B ส่วนเกินอย่างไรก็ตามการสังเคราะห์และเกณฑ์ทางวิทยาศาสตร์และเศรษฐศาสตร์เป็นสิ่งที่ตัดสินว่า A ส่วนเกินนั้นเหมาะสมหรือไม่ หรือ B.

นักเคมีเคมีห้องปฏิบัติการวิจัยของเหลว

รีเอเจนต์ที่ จำกัด จะกำหนดปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นหากทราบว่า A มีปฏิกิริยามากน้อยเพียงใดก็จะพิจารณาได้ทันทีว่า C เกิดขึ้นได้เท่าใดน้ำยาส่วนเกินไม่เคยเปิดเผยจำนวนของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าใช้ทั้ง A และ B ในปฏิกิริยา? จากนั้นเราจะพูดถึงส่วนผสมของสมดุลระหว่าง A และ B อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีจำนวนโมลเท่ากันหรือเทียบเท่าของสารตั้งต้นทั้งหมด ในกรณีนี้สามารถใช้ทั้งสอง A หรือ B เพื่อคำนวณจำนวน C ได้

มีการคำนวณสารตั้งต้นที่ จำกัด และส่วนเกินอย่างไร?

มีหลายวิธีในการระบุและคำนวณปริมาณของรีเอเจนต์ จำกัด ที่สามารถเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา เมื่อคำนวณแล้วรีเอเจนต์อื่น ๆ จะเกิน

วิธีการที่ช่วยให้สามารถระบุได้ว่ารีเอเจนต์ใดเป็นรีเอเจนต์ จำกัด โดยอาศัยการเปรียบเทียบสัดส่วนของรีเอเจนต์กับอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกเป็นวิธีที่อธิบายไว้ด้านล่าง

วิธีที่ 1

ปฏิกิริยาเคมีสามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้:

aX + bY => cZ

โดยที่ X, Y และ Z แทนจำนวนโมลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์แต่ละตัว ในขณะเดียวกัน a, b และ c แทนค่าสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกซึ่งเป็นผลมาจากสมดุลทางเคมีของปฏิกิริยา

หากได้ผลหาร (X / a) และผลหาร (Y / b) สารตั้งต้นที่มีผลหารต่ำกว่าจะเป็นสารตั้งต้นที่ จำกัด

เมื่อคำนวณอัตราส่วนที่ระบุความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนโมลที่มีอยู่ในปฏิกิริยา (X, Y และ Z) และจำนวนโมลที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาจะถูกสร้างขึ้นซึ่งแสดงโดยสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกของสารตั้งต้น (a และ b)

ดังนั้นยิ่งค่าผลหารที่ระบุสำหรับรีเอเจนต์ต่ำเท่าใดการขาดของสารทำปฏิกิริยานั้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นรีเอเจนต์ที่ จำกัด

ตัวอย่าง

SiO ₂ (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO ₂ (g)

SiO ₂ (ซิลิกอนออกไซด์) 3 กรัมทำปฏิกิริยากับ C (คาร์บอน) 4.5 กรัม

โมลของ SiO ₂

มวล = 3 ก

น้ำหนักโมเลกุล = 60 g / mol

จำนวนโมลของ SiO ₂ = 3g / (60g / mol)

0.05 โมล

จำนวนโมลของ C

มวล = 4.5 ก

น้ำหนักอะตอม = 12 g / mol

จำนวนโมลของ C = 4.5 g / (12g / mol)

0.375 โมล

ผลหารระหว่างจำนวนโมลของสารตั้งต้นและสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริก:

สำหรับ SiO ₂ = 0.05 โมล / 1 โมล

Quotient = 0.05

สำหรับ C = 0.375 โมล / 3 โมล

Quotient = 0.125

จากการเปรียบเทียบค่าบวกลบคูณหารที่จะสามารถสรุปได้ว่าสารตั้งต้น จำกัด เป็น SiO 2

วิธีที่ 2

ในปฏิกิริยาก่อนหน้านี้มวลที่เกิดจาก SiC จะถูกคำนวณเมื่อใช้ 3 g ของ SiO ₂และเมื่อใช้ 4.5 g ของ C

(3 กรัม SiO ₂ ) x (1 ตุ่น SiO ₂ /60 ก SiO ₂ ) x (1 mol SiC / 1 mol SiO ₂ ) x (40 กรัม SiC / SiC 1 mol) = 2 กรัมของ SiC

(4.5 g C) x (3 mol C / 36 g C) x (1 mol SiC / 3 mol C) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 5 g SiC

ดังนั้นจะมีการผลิต SiC (ซิลิกอนคาร์ไบด์) มากขึ้นหากปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยการบริโภคคาร์บอนทั้งหมดมากกว่าปริมาณที่เกิดจากการบริโภค SiO ₂ทั้งหมด สรุปได้ว่า SiO ₂เป็นรีเอเจนต์ที่ จำกัด เนื่องจากเมื่อใช้ C ส่วนเกินทั้งหมดจะมีการสร้าง SiC มากขึ้น

ตัวอย่าง

- ตัวอย่างที่ 1

อลูมิเนียม 0.5 โมลทำปฏิกิริยากับคลอรีน 0.9 โมล (Cl ₂ ) เพื่อสร้างอลูมิเนียมคลอไรด์ (AlCl ₃ ): สารตั้งต้น จำกัด คืออะไรและสารตั้งต้นส่วนเกินคืออะไร? คำนวณมวลของรีเอเจนต์ จำกัด และรีเอเจนต์ส่วนเกิน

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCl ₃ (s)

วิธีที่ 1

ผลหารระหว่างโมลของสารตั้งต้นและสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกคือ:

สำหรับอลูมิเนียม = 0.5 โมล / 2 โมล

ผลหารอลูมิเนียม = 0.25

สำหรับ Cl ₂ = 0.9 โมล / 3 โมล

Cl ₂ผลหาร= 0.3

จากนั้นรีเอเจนต์ที่ จำกัด คืออลูมิเนียม

จะได้ข้อสรุปที่คล้ายกันหากกำหนดโมลของคลอรีนรวมกับอลูมิเนียม 0.5 โมล

โมลของ Cl ₂ = (0.5 โมลของ A) x (3 ไฝของ Cl ₂ /2 โมลของสายต่อ A)

0.75 โมลของ Cl ₂

จากนั้นจะต้องมี Cl ₂เกิน0.75 โมลเพื่อทำปฏิกิริยากับอลูมิเนียมและมี 0.9 โมล ดังนั้นจึงมี Cl ₂เกิน 0.15 โมล

สรุปได้ว่าน้ำยา จำกัด คืออลูมิเนียม

การคำนวณมวลของสารตั้งต้น

การ จำกัด มวลของรีเอเจนต์:

มวลของอลูมิเนียม = 0.5 โมลของ Al x 27 กรัม / โมล

13.5 ก.

มวลอะตอมของ Al คือ 27g / mol

มวลของรีเอเจนต์ส่วนเกิน:

0.15 โมลของ Cl ₂ยังคงอยู่

มวลส่วนเกินCl ₂ = 0.15 โมลของ Cl ₂ x 70 g / mol

10.5 ก

- ตัวอย่างที่ 2

สมการต่อไปนี้แสดงถึงปฏิกิริยาระหว่างซิลเวอร์ไนเตรตและแบเรียมคลอไรด์ในสารละลาย:

2 AgNO ₃ (aq) + BaCl ₂ (aq) => 2 AgCl (s) + Ba (NO ₃ ) ₂ (aq)

ตามสมการนี้ถ้าสารละลายที่มี AgNO ₃ 62.4g ผสมกับสารละลายที่มี BaCl ₂ 53.1 g : a) รีเอเจนต์ จำกัด คืออะไร? b) มีสารตั้งต้นกี่ตัวที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยา? c) AgCl ก่อตัวขึ้นกี่กรัม?

น้ำหนักโมเลกุล:

-AgNO ₃ : 169.9g / mol

-BaCl ₂ : 208.9 กรัม / โมล

-AgCl: 143.4 ก. / โมล

-Ba (NO ₃ ) ₂ : 261.9 กรัม / โมล

วิธีที่ 1

ในการใช้วิธีที่ 1 ซึ่งอนุญาตให้ระบุรีเอเจนต์ที่ จำกัด ได้จำเป็นต้องกำหนดโมลของ AgNO ₃และBaCl _{2 ที่}มีอยู่ในปฏิกิริยา

โมลของ AgNO ₃

น้ำหนักโมเลกุล 169.9 กรัม / โมล

มวล = 62.4 ก

จำนวนโมล = 62.4 g / (169.9 g / mol)

0.367 โมล

โมลของ BaCl ₂

น้ำหนักโมเลกุล = 208.9 g / mol

มวล = 53.1 ก

จำนวนโมล = 53.1 g / (208.9 g / mol)

0.254 โมล

การหาผลหารระหว่างจำนวนโมลของสารตั้งต้นกับสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริก

สำหรับ AgNO ₃ = 0.367 โมล / 2 โมล

Quotient = 0.184

สำหรับ BaCl ₂ = 0.254 โมล / 1 โมล

Quotient = 0.254

ตามวิธีที่ 1 ค่าของอัตราส่วนอนุญาตให้ระบุ AgNO ₃เป็นรีเอเจนต์ที่ จำกัด

การคำนวณมวลของรีเอเจนต์ส่วนเกิน

สมดุลทางเคมีของปฏิกิริยาบ่งชี้ว่า 2 โมลของ AgNO ₃ทำปฏิกิริยากับ 1 โมลของ BaCl ₂

โมลของ BaCl ₂ = (0.367 โมลของ Agno ₃ ) x (1 mol BaCl ₂ /2 ไฝของ Agno ₃ )

0.1835 โมลของ BaCl ₂

และโมลของ BaCl ₂ ที่ไม่เข้าไปแทรกแซงปฏิกิริยานั่นคือส่วนเกิน ได้แก่ :

0.254 โมล - 0.1835 โมล = 0.0705 โมล

มวลของ BaCl ₂เกิน:

0.0705 โมล x 208.9 กรัม / โมล = 14.72 ก

สรุป:

รีเอเจนต์ส่วนเกิน: BaCl ₂

มวลส่วนเกิน: 14.72 ก

การคำนวณกรัมของ AgCl ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยา

ในการคำนวณมวลของผลิตภัณฑ์การคำนวณจะขึ้นอยู่กับรีเอเจนต์ที่ จำกัด

g AgCl = (62.4 ก. AgNO ₃ ) x (1 mol AgNO ₃ / 169.9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO ₃ ) x (142.9 g / mol AgCl)

52.48 ก

อ้างอิง

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
2. ฟลอเรสเจ. (2545). เคมี. กองบรรณาธิการ Santillana
3. วิกิพีเดีย (2018) การ จำกัด รีเอเจนต์: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21 สิงหาคม 2018). การ จำกัด รีเอเจนต์ เคมี LibreTexts สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
5. Stoichiometry จำกัด ตัวอย่างรีเอเจนต์ กู้คืนจาก: chemteam.info
6. มหาวิทยาลัยวอชิงตัน. (2005) การ จำกัด รีเอเจนต์ ดึงมาจาก: chemistry.wustl.edu