Door Riti Gupta
Bijgewerkt 30 augustus 2022

Wat is een beperkende reagens?

Bij een chemische reactie stopt de reactant die volledig is verbruikt eerst de reactie. Die reactant staat bekend als de beperkende reactant (of beperkend reagens). De eventuele resterende reactant wordt de overtollige reactant genoemd .

Waarom het ertoe doet

In de meeste laboratoriumomgevingen worden reactanten toegevoegd in hoeveelheden die niet overeenkomen met de exacte stoichiometrische verhoudingen die in de uitgebalanceerde vergelijking worden weergegeven. Door te begrijpen welke soorten beperkend zijn, kunnen scheikundigen de productopbrengsten voorspellen, opschalingsprocessen ontwerpen en kostbaar afval vermijden.

Voorbeeld 1:Ammoniak en kooldioxide naar ureum

De uitgebalanceerde vergelijking voor de ureumsynthese is:

\(2\mathrm{NH}_3(g)+\mathrm{CO}_2(g) \rightarrow (\mathrm{NH}_2)_2\mathrm{CO}(aq)+\mathrm{H}_2\mathrm{O}(l)\)

Uit de coëfficiënten blijkt dat 2 mol ammoniak reageert met 1 mol kooldioxide. Stel dat we 4mol \(\mathrm{CO}_2\) en 12mol \(\mathrm{NH}_3\) toevoegen.

Bereken hoeveel ammoniak nodig is voor 4mol koolstofdioxide:

\(4\text{ mol }\mathrm{CO}_2\left(\dfrac{2\text{ mol }\mathrm{NH}_3}{1\text{ mol }\mathrm{CO}_2}\right)=8\text{ mol }\mathrm{NH}_3\)

Er is slechts 8mol ammoniak nodig, waardoor er 4mol ongebruikt blijft. Daarom is kooldioxide de beperkende reactant en is ammoniak in overmaat.

U kunt ook bepalen hoeveel koolstofdioxide nodig is voor 12 mol ammoniak:

\(12\text{ mol }\mathrm{NH}_3\left(\dfrac{1\text{ mol }\mathrm{CO}_2}{2\text{ mol }\mathrm{NH}_3}\right)=6\text{ mol }\mathrm{CO}_2\)

Omdat er slechts 4mol \(\mathrm{CO}_2\) aanwezig is, volgt dezelfde conclusie:koolstofdioxide beperkt de reactie.

Voorbeeld 2:productie van aluminiumchloride

De gebalanceerde vergelijking is:

\(2\mathrm{Al}+3\mathrm{Cl}_2 \rechterpijl 2\mathrm{AlCl}_3\)

Reken de massa om in mol, gegeven 25 g aluminium en 32 g chloorgas:

Aluminium:\(25\text{ g }\mathrm{Al}\left(\dfrac{1\text{ mol }\mathrm{Al}}{26.98\text{ g }\mathrm{Al}}\right)=0,93\text{ mol }\mathrm{Al}\)

Chloor:\(32\text{ g }\mathrm{Cl}_2\left(\dfrac{1\text{ mol }\mathrm{Cl}_2}{70.90\text{ g }\mathrm{Cl}_2}\right)=0,45\text{ mol }\mathrm{Cl}_2\)

Bepaal hoeveel chloor nodig is om al het aluminium te verbruiken:

\(0,93\text{ mol }\mathrm{Al}\left(\dfrac{3\text{ mol }\mathrm{Cl}_2}{2\text{ mol }\mathrm{Al}}\right)=1,40\text{ mol }\mathrm{Cl}_2\)

Er is slechts 0,45 mol chloor beschikbaar, dus chloor is de beperkende reactant. De overtollige reactant is aluminium.

Verificatie:Mol aluminium nodig voor al het chloor:

\(0.45\text{ mol }\mathrm{Cl}_2\left(\dfrac{2\text{ mol }\mathrm{Al}}{3\text{ mol }\mathrm{Cl}_2}\right)=0.30\text{ mol }\mathrm{Al}\)

Aangezien er 0,93 mol aluminium aanwezig is, blijft de conclusie ongewijzigd.

Belangrijkste afhaalmaaltijden

De beperkende reactant wordt bepaald door de werkelijke hoeveelheden gebruikte reactanten, niet alleen door de stoichiometrische coëfficiënten. Het berekenen van de verhouding tussen beschikbare mollen en de stoichiometrische verhouding zal altijd uitwijzen welke soort de productvorming beperkt.