Mjerodavni reaktant i iskorištenje reakcije

Mjerodavni reaktant i reaktant u suvišku

Gotovo je nemoguće izvesti reakciju u kojoj su omjeri množina pojedinih sudionika kemijske reakcije uistinu jednaki omjerima stehiometrijskih koeficijenata.

Pogledajmo primjer kada je u reakcijsku posudu dodana proizvoljna količina reaktanata, primjerice u reakciji izgaranja ugljika.
Potpunim izgaranjem 1 mol ugljika s 1 mol kisika nastaje 1 mol ugljikova(IV) oksida:
C(s) + O₂(g) → CO₂(g).
To možemo prikazati i pomoću čestičnog crteža, gdje jedna čestica prikazuje 1 mol neke tvari.

Tijekom kemijske reakcije pretvorbe će se događati dokle god se ne potroši jedan od reaktanta ili u posebnom slučaju dok se ne postigne stanje ravnoteže.

U reakciji izgaranja ugljika, vrlo često je prisutna velika količina kisika koja se ne iskoristi u potpunosti u toj reakciji te nakon nje zaostaje u reakcijskoj posudi. Množinu nastalog produkta određuje reaktant kojeg ima manje - mjerodavni ili limitirajući reaktant. Reaktant koji zaostaje nakon reakcije naziva se reaktant u suvišku.

Pr. Često je potrebno izračunati koji je to reaktant mjerodavan, a koji je u suvišku. Također, zanima nas i kako ćemo izračunati koliko je reaktakta u suvišku preostalo neizreagiranog te koliko je produkta nastalo. To sve ćemo izračunati na primjeru reakcije nastajanja amonijaka iz elementarnog dušika i vodika.

Jednadžba kemijske reakcije koja opisuje zadanu reakciju glasi,
N₂ + 3H₂ → 2NH₃.
Također, zadano je da su početne množine reaktanata 1 mol.

Da bismo odredili koji je reaktant mjerodavan, izračunat ćemo doseg reakcije preko svakog reaktanta. Onaj reaktant, čiji je doseg manji, je mjerodavan.

Računom smo dokazali da je mjerodavan reaktant vodik, dok je reaktant u suvišku dušik.

Koliko smo dušika potrošili, izračunat ćemo iz omjera množina mjerodavnog reaktanta i reaktanta u suvišku.

Ako smo na početku reakcije imali 1 mol dušika, a tijekom reakcije se potrošilo 0,33 mol, to znači da je nakon reakcije u posudi preostalo 0,67 mol dušika.

Preostalo nam je još samo izračunati koliko smo amonijaka dobili u reakciji. To ćemo izračunati iz omjera množina amonijaka i mjerodavnog reaktanta.

Iskorištenje reakcije

U reakciji ponekad ne izreagira do kraja čak ni mjerodavni reaktant.

Ponekad se desi da nije moguće prikupiti sav nastali produkt.

To su sve razlozi zašto se uvodi nova fizikalna veličina, iskorištenje reakcije. Iskorištenje reakcije pokazuje nam koliko je reakcija napredovala, a računamo ga kao omjer mase koju smo dobili eksperimentalno te teorijske mase koju smo izračunali. Iskazuje se postotkom. Također, može se računati i preko množina i volumena.

Pr. Nadovežimo se na prethodni primjer. U pokusu smo eksperimentalno dobili 11,0 g amonijaka. Koliko iznosi iskorištenje te reakcije?