Begrenzender Reaktant

Bei einer chemischen Reaktion reagieren die Reaktanten miteinander und bilden Produkte. Der vollständig verbrauchte Reaktant ist der begrenzende Reaktant, und der Reaktant, der in einer Menge vorhanden ist, die größer ist als notwendig, um vollständig mit dem begrenzenden Reaktanten zu reagieren ist der überschüssige Reaktant. Eine Rezeptanalogie ist hilfreich, um diese Konzepte zu verstehen.

Hier ergeben eine Tasse Mehl, 2 Eier und 3 Esslöffel Zucker fünf Waffeln. Wenn es 3 Tassen Mehl, 4 Eier und 8 Esslöffel Zucker gibt, wie viele Waffeln können dann hergestellt werden? Es gibt genug Mehl, um 15 Waffeln herzustellen, und genug Zucker, um 13 1/3 der Waffeln herzustellen.

Es gibt jedoch nur Eier für 10 Waffeln. Hier ist das Ei der limitierende Reaktant weil es am wenigsten Waffeln ergibt, während das Mehl und der Zucker im Überschuss vorhanden sind. Betrachten Sie nun die Verbrennungsreaktion zwischen Methan und Sauerstoff zur Erzeugung von Kohlendioxid und Wasser.

Erinnern Sie sich, dass die Koeffizienten einer ausgeglichenen Gleichung die stöchiometrischen Mengen der Reaktanten und Produkten darstellen. Daher ist das stöchiometrische Molverhältnis von Methan zu Kohlendioxid eins zu eins, und der von Sauerstoff zu Kohlendioxid zwei zu eins. Angenommen, es sind 80 Gramm Methan und 128 Gramm Sauerstoff.

Was ist der limitierende Reaktant, und wie viel Kohlendioxid wird entstehen? Erstens, die Massen der Reaktanten müssen anhand ihrer Molmassen in Mol umgerechnet werden. Stöchiometrisch, 5 Mol Methan produzieren 5 Mol Kohlendioxid, während 4 Mol Sauerstoff nur 2 Mol Kohlendioxid produzieren.

Da Sauerstoff die geringste Menge Kohlendioxid produziert, ist es der limitierende Reaktant, während Methan der überschüssige Reaktant ist. Wenn wir den limitierenden Reaktanten kennen, kann die Anzahl der Produktmol in Gramm umgerechnet werden. Daher können 88 Gramm Kohlendioxid produziert werden.

Aber wie viel Methan wird nicht umgesetzt? Das Molverhältnis von Methan zu Sauerstoff zeigt an, dass vier Mol Sauerstoff vollständig mit 2 Mol Methan reagieren würden. Somit sind 3 Mol nicht umgesetztes Methan im Überschuss vorhanden.