Back to chapter

4.2:

Sınırlayıcı Reaktan

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Limiting Reactant

Languages

Share

Kimyasal bir reaksiyonda, reaktanlar ürünler oluşturmak üzere birbirleriyle etkileşime girer. Tamamen tüketilen reaktan, sınırlayıcı reaktandır ve sınırlayıcı reaktanla tamamen reaksiyona girmesi için gerekenden daha yüksek miktarda bulunan reaktan, fazlalık reaktanttır. Bu kavramları anlamak için bir tarif benzetmesi yapabiliriz.Burada bir bardak un, 2 yumurta ve 3 yemek kaşığı şekerden 5 waffle yapıldığını düşünelim. 3 su bardağı un, 4 yumurta ve 8 yemek kaşığı şeker varsa kaç tane waffle yapılabilir? 15 waffle yapmaya yetecek kadar un ve 13 tam 1/3 waffle yapmaya yetecek kadar şeker var.Ancak, sadece 10 waffle için yeterli yumurta var. Burada yumurta sınırlayıcı reaktandır çünkü un ve şeker fazla olmasına rağmen en az miktarda waffle yapmaya yeter. Şimdi, karbondioksit ve su üretmek için metan ve oksijen arasındaki yanma reaksiyonunu düşünelim.Dengeli bir denklemin katsayılarının, reaktanların ve ürünlerin stokiyometrik miktarlarını temsil ettiğini hatırlayın. Bu nedenle, metanın karbondioksite stoikiometrik mol oranı bire birdir ve oksijenin karbondioksite oranı ikiye birdir. 80 gram metan ve 128 gram oksijen olduğunu varsayalım.Sınırlayıcı reaktan hangisidir ve ne kadar karbondioksit oluşur? İlk olarak, reaktanların kütleleri molar kütleleri kullanılarak mole dönüştürülmelidir. Stokiyometrik olarak, 5 mol metan 5 mol karbondioksit üretirken 4 mol oksijen yalnızca 2 mol karbondioksit üretir.Oksijen en az miktarda karbondioksit ürettiğinden, sınırlayıcı reaktan, metan ise fazlalık reaktandır. Sınırlayıcı reaktan bilindiğinde, ürün mollerinin sayısı grama çevrilebilir. Yani bu örnekte 88 gram karbondioksit üretilebilir.Ama reaksiyona girmeyen metan ne kadardır? Metanın oksijene mol oranı, dört mol oksijenin 2 mol metanla tamamen reaksiyona gireceğini gösterir. Yani 3 mol reaksiyona girmemiş metan fazlalıktır.

4.2:

Sınırlayıcı Reaktan

Dengeli bir kimyasal denklemde temsil edilen reaktanların ve ürünlerin nispi miktarları genellikle stokiyometrik miktarlar olarak adlandırılır. Bununla birlikte gerçekte, reaktan her zaman dengeli denklem ile gösterilen stokiyometrik miktarlarda mevcut değildir.

Kimyasal bir reaksiyonda, önce tüketilen ve oluşan ürün miktarını sınırlayan reaktan, sınırlayıcı reaktandır, diğer madde ise fazla reaktan olarak adlandırılır. Diğer reaktanların ürüne tamamen dönüştürülmesini garantilemek için genellikle bir veya daha fazla reaktan fazla şekilde kullanılır.

Suyun oluşum reaksiyonunu temsil eden şu denklemi düşünelim:

Dengeli denklem, hidrojen ve oksijenin 2:1 stokiyometrik oranda reaksiyona girdiğini gösterir. Bu reaktanların başka miktarlarda temin edilmesi durumunda, reaktanlardan biri neredeyse her zaman tamamen tüketilecek ve böylece üretilebilecek ürün miktarı sınırlandırılacaktır. Bu madde sınırlayıcı reaktandır ve diğer madde fazla reaktandır. Belirli bir durum için sınırlayıcı ve fazla reaktanların belirlenmesi, sağlanan her reaktantın molar miktarlarının hesaplanmasını ve bunları dengeli kimyasal denklemde temsil edilen stokiyometrik miktarlarla karşılaştırmayı gerektirir.

Stokiyometri, iki mol hidrojen ve bir mol oksijenin iki mol su üretmek için reaksiyona girdiğini gösterir; yani, hidrojen ve oksijen 2:1 oranında birleşir. 5 mol hidrojen ve 2 mol oksijen bulunduğunu düşünelim. Reaktanların oranı 2:1 stokiyometrik oranından daha büyük olan 5:2 (veya 2,5:1)'dir. Bu nedenle hidrojen fazla miktarda bulunur ve oksijen sınırlayıcı reaktandır. Sağlanan tüm oksijenin (2 mol) reaksiyonu, sağlanan 5 mol hidrojenin 4 molünü tüketecek ve 1 mol hidrojeni reaksiyona sokmayacaktır. Sağlanan her reaktantın molar miktarlarını hesaplamak ve bunları dengeli kimyasal denklemde temsil edilen stokiyometrik miktarlarla karşılaştırmak, sınırlayıcı ve fazla reaktantı tanımlamanın bir yoludur.

Alternatif bir yaklaşım, reaksiyonun stokiyometrisine göre her reaktandan mollerde oluşan ürün miktarının hesaplanmasını ve daha sonra miktarların karşılaştırılmasını içerir. Daha az miktarda ürün molü üreten reaktan, sınırlayıcı reaktandır. Örneğin, beş mol hidrojenin tam reaksiyonu:

Benzer şekilde, iki mol oksijenin tam reaksiyonu:

Oksijen daha az mol su üretir ve bu nedenle oksijen sınırlayıcı reaktandır. 4 mol H2O üretildikten sonra oksijen tamamen tüketilecektir. Hidrojen ve oksijen arasındaki stokiyometri 2:1'dir, iki mol oksijen ile reaksiyona girmek için dört mol hidrojen gerekir.

Böylece, (5 mol H2 − 4 mol H2 = 1 mol H2), bu reaksiyon tamamlandıktan sonra bir mol reaksiyona girmemiş hidrojen kalacaktır.

Bu metin bu kaynaktan uyurlanmıştır: OpenStax, Chemistry 2e, Section 4.4: Reaction Yield.