Yleiskuva

Rajoittavan reagenssin ja saannon laskuri yhdistää tasapainotetun reaktioyhtälön käytännön laboratoriomääriin. Kun reaktiossa on kaksi lähtöainetta, rajoittava reagenssi on se, joka kuluu ensimmäisenä stoikiometristen suhteiden perusteella. Se määrää suurimman mahdollisen tuotemäärän. Toinen reagenssi jää ylimääräksi. Laskuri selvittää rajoittavan reagenssin, teoreettisen tuotemassan, odotetun todellisen tuotemassan, ylimääräisen reagenssin ja saantohävikin.

Työkalu sopii stoikiometrian opetukseen, pienen mittakaavan synteesien suunnitteluun, reagenssihankintojen tarkistamiseen ja laboratoriopäiväkirjan laskujen varmistamiseen. Reagenssi A syötetään suoraan mooleina ja reagenssi B punnittuna massana, jonka moolimassa ja puhtaus huomioidaan. Tämä vastaa yleistä laboratoriotilannetta: yksi aine voi olla liuoksena tai tunnettuina mooleina, toinen punnitaan kiinteänä aineena ja sen analyysipitoisuus tunnetaan.

Näin käytät laskuria

Syötä reagenssi A:n moolit. Reagenssi B:lle syötä punnittu massa grammoina, moolimassa ja puhtausprosentti. Lisää tasapainotetun reaktioyhtälön kertoimet A:lle, B:lle ja seurattavalle tuotteelle. Lopuksi syötä tuotteen moolimassa ja odotettu prosenttisaanto. Saantoprosentin tulisi kuvata eristystä, puhdistusta ja käsittelyhävikkiä, ei teoreettista stoikiometristä enimmäismäärää.

Kaava ja menetelmä

Laskuri muuntaa B:n mooleiksi kertomalla massan puhtaudella ja jakamalla moolimassalla. Sen jälkeen kummankin reagenssin määrä jaetaan stoikiometrisellä kertoimella. Pienempi arvo on reaktion rajoittava etenemä. Tuotteen moolit saadaan kertomalla tämä etenemä tuotteen kertoimella. Teoreettinen tuotemassa on tuotemoolit kerrottuna tuotteen moolimassalla. Odotettu todellinen massa on teoreettinen massa kerrottuna saantoprosentilla.

Tulosten tulkinta

Rajoittava reagenssi kertoo, mikä syöte määrää erän koon. Teoreettinen tuote on paras mahdollinen massa täydellisellä reaktiolla ja täydellisellä talteenotolla. Odotettu todellinen tuote on usein käyttökelpoisempi suunnitteluluku. Ylimääräisen reagenssin määrä auttaa näkemään, käytetäänkö jotain ainetta tarkoituksella ylimäärin vai hukataanko sitä turhaan. Saantohävikki näyttää ideaalisen ja odotetun tuloksen eron massana.

Käytännön esimerkki

Oletetaan, että reaktiossa on 0,125 mol A:ta ja 18 g B:tä, jonka moolimassa on 58,44 g/mol ja puhtaus 98 prosenttia. Jos tasapainotettu yhtälö kuluttaa 2 mol A:ta jokaista 1 mol B:tä kohti ja tuottaa 1 mol tuotetta, A voi olla rajoittava. Tuotteen moolit perustuvat A:n määrään jaettuna kahdella. Kun tuotteen moolimassa on 180,16 g/mol, teoreettinen tuote on noin 11,26 g. 82 prosentin saannolla odotettu eristetty massa on noin 9,23 g.

Rajoitukset

Laskuri olettaa, että reaktioyhtälö on oikein tasapainotettu ja että vain kaksi reagenssia määrää rajoittavan vaiheen. Se ei mallinna tasapainoa, sivureaktioita, liuottimen osallistumista, katalyyttejä, kosteusherkkyyttä, kaasunkehitystä, lämmönsiirtoa tai analyysiepävarmuutta. Puhtauskorjaus on yhtä luotettava kuin käytetty analyysitieto. Käytä tulosta suunnitteluun ja laskujen tarkistamiseen, mutta varmista reaktiosuunnittelu kemiallisella asiantuntemuksella ja turvallisilla laboratoriokäytännöillä.

Usein kysytyt kysymykset

Miksi ylimääräistä reagenssia käytetään joskus tarkoituksella? Ylimäärä voi siirtää reaktiota haluttuun suuntaan, nopeuttaa konversiota tai kompensoida epäpuhtauksia. Se ei kuitenkaan ole ilmaista: ylimääräinen aine voi vaikeuttaa puhdistusta, lisätä jätettä ja peittää todellisen saanto-ongelman. Laskurin ylimäärätulos auttaa näkemään kompromissin ennen kokeen aloittamista.