Reaktīvu problēmu ierobežošana ķīmijā

A līdzsvarots ķīmiskais vienādojums parāda molāro daudzumu reaģenti kas kopā reaģēs, iegūstot molārus daudzumus produkti. Reālajā pasaulē reaģenti reti tiek apvienoti ar precīzu nepieciešamo daudzumu. Viens reaģents tiks pilnībā izmantots pirms pārējiem. Vispirms izmantoto reaģentu sauc parreaģējošās vielas ierobežošana. Pārējās reaģenti tiek daļēji patērēti, ja atlikušo daudzumu uzskata par “pārsniegtu”. Šis problēmas piemērs parāda metodi ķīmiskās reakcijas ierobežojošā reaģenta noteikšanai.

Nātrija hidroksīds (NaOH) reaģē ar fosforskābi (H₃PO₄), lai veidotu nātrija fosfātu (Na₃PO₄) un ūdens (H₂O) ar reakciju:

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

Ja 35,60 grami NaOH tiek reaģēti ar 30,80 gramiem H₃PO₄,

• a. Cik gramu Na₃PO₄ veidojas?
• b. Kas ir ierobežojošais reaģents?
• c. Cik gramu reaģenta pārpalikuma paliek, kad reakcija ir pabeigta?

Noderīga informācija:

• Molārā masa NaOH = 40,00 grami
• H molārā masa₃PO₄ = 98,00 grami
• Na molārā masa₃PO₄ = 163,94 grami

Lai noteiktu ierobežojošo reaģentu, aprēķina katra reaģenta izveidotā produkta daudzumu. Reaģents, kas rada vismazāko produkta daudzumu, ir reaģents, kas ierobežo.

Lai noteiktu Na gramu skaitu₃PO₄ veidojas:

• grami Na₃PO₄ = (reaktīva grami) x (reaģenta mols / reaktīva molārā masa) x (molu attiecība: produkts / reaģents) x (produkta molārā masa / produkta mols)

Na daudzums₃PO₄ veidojas no 35,60 gramiem NaOH

• grami 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)
• gramos Na₃PO₄ = 48,64 grami

Na daudzums₃PO₄ veidojas no 30,80 gramiem H₃PO₄

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

Nātrija hidroksīds veidoja mazāk produkta nekā fosforskābe. Tas nozīmē, ka nātrija hidroksīds bija ierobežojošais reaģents un veidojas 48,64 grami nātrija fosfāta.

Lai noteiktu reaģenta pārpalikums atlikušais, nepieciešamais daudzums ir vajadzīgs.

• izmantotā reaģenta grami = (iegūtā produkta grami) x (1 mol produkta / produkta molārā masa) x (molu attiecība reaģenta / produkta daudzums) x (reaģenta molārā masa)
• gramos H₃PO₄ izlietots = (48,64 grami Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄) x (98 g H₃PO₄/ 1 mol)
• gramos H₃PO₄ izlietots = 29,08 grami

Šo skaitli var izmantot, lai noteiktu atlikušo reaģenta pārpalikuma daudzumu.

• Grami H₃PO₄ atlikušie = sākotnējie grami H₃PO₄ - grami H₃PO₄ izmanto
• grami H₃PO₄ atlikušie = 30,80 grami - 29,08 grami
• grami H₃PO₄ atlikušie = 1,72 grami

Kad 35,60 grami NaOH tiek reaģēti ar 30,80 gramiem H₃PO₄,

• a. 48,64 grami Na₃PO₄ veidojas.
• b. NaOH bija ierobežojošais reaģents.
• c. 1,72 grami H₃PO₄ paliek pabeigts.