Erreaktibo mugatzailea eta etekin-ehunekoa azalduta

Zergatik erabakitzen duten molek, ez gramoek, zein erreaktibo agortzen den

Ekuazio doitu batek partikulak zenbatzen ditu. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O esan nahi du bi hidrogeno-molekula oxigeno-molekula batekin erreakzionatzen dutela, edo 2 mol 1 molekin. Ez du ezer esaten zuzenean gramoei buruz, substantzia desberdinek masa molar desberdinak dituztelako. Beraz, bi erreaktiboren masak alderatzeak ezin dizu esan zein agortzen den lehenengo.

Koefizienteetako mol-ratioak substantzien arteko truke-tasa bezala funtzionatzen du. Erabiltzeko, bihurtu emandako masa edo bolumen bakoitza moletara lehenik, aplikatu ratioa eta bihurtu gramoetara bakarrik galderak masa bat eskatzen badu.

Sukaldeko analogia batek ideia erakusten du. Ogitarteko bakoitzak ogi-xafla 2 eta gazta-xafla 1 behar baditu, 10 ogi-xaflak eta 7 gazta-xaflak 5 ogitarteko bakarrik egiten dituzte. Ogiak mugatzen du irteera, xafla gehiago badaude ere, errezetak ogia bikoitz azkarrago erabiltzen duelako.

Erreaktibo mugatzailearentzako bi proba fidagarri

Alderatu produktu-kantitateak. Erreaktibo bakoitzarentzat, kalkulatu zenbat produktu eratu lezakeen beste guztia mugagabea balitz. Produktu-kantitate txikiena ematen duen erreaktiboa mugatzailea da, eta kantitate txikiena hori etekin teorikoa da. Proba honek ohiko jarraipen-galdera erantzuten du aldi berean.

Alderatu behar dena eta eskuragarri dagoena. Aukeratu erreaktibo bat, kalkulatu bigarren erreaktibo batetik zenbat beharko lukeen, eta alderatu dagoenarekin. Behar baino gutxiago badago, bigarren erreaktiboa mugatzailea da; bestela lehenengoa. Lasterbide baliokide batek erreaktibo bakoitzaren kantitatea moletan bere koefizienteaz zatitzen du; zatidura txikienak erreaktibo mugatzailea markatzen du.

Bi probek ekuazio doitu bat eta moletako kantitateak behar dituzte. Hiru erreaktibo edo gehiagorekin, produktu-kantitatearen proba edo koefizienteaz zatitzeko lasterbidea akatsak egiteko joera txikiagoa dute erreaktiboak binaka alderatzea baino.

Adibide landua: kobre-haria zilar nitratoaren disoluzioan

Kobreak zilarra desplazatzen du zilar nitratotik: Cu(s) + 2 AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 Ag(s). 3.00 g-ko kobre-hari zati bat 8.50 g AgNO₃ dituen disoluzio batean jartzen da. Zein erreaktibo da mugatzailea, zer zilar-masa eratu daiteke, eta zenbat kobre geratzen da? Masa molarrek IUPAC-en pisu atomiko estandarrak erabiltzen dituzte bi hamartarretara biribilduta (Cu 63.55, Ag 107.87, N 14.01, O 16.00), beraz AgNO₃ 169.88 g/mol da.

Bihurtu moletara, zifra gehigarriak eramanez: 3.00 g Cu ÷ 63.55 g/mol = 0.047207 mol Cu, eta 8.50 g AgNO₃ ÷ 169.88 g/mol = 0.050035 mol AgNO₃. Kobreak 2 × 0.047207 = 0.094414 mol AgNO₃ beharko lituzke, baina 0.050035 mol bakarrik dago, beraz AgNO₃ mugatzailea da, bere masa kobrearena baino ia hiru aldiz handiagoa izan arren.

Zilarraren etekin teorikoa: 0.050035 mol AgNO₃ × (2 mol Ag / 2 mol AgNO₃) × 107.87 g/mol = 5.397 g, 5.40 g gisa adierazita. Kalkulua kobrean oinarritzeak 10.18 g zilar iragarriko luke, eta hori ezin da eratu zilar nitratoa lehenengo agortzen delako.

Kobre-soberakina: AgNO₃-k 0.050035 mol ÷ 2 = 0.025018 mol Cu kontsumitzen du, edo 0.025018 mol × 63.55 g/mol = 1.590 g. Geratzen den kobrea = 3.00 g − 1.590 g = 1.41 g, ehunenen posiziora adierazita 3.00 g ehunenera arte ezagutzen delako. Masa kontserbatzen da: 5.397 g Ag + 4.693 g Cu(NO₃)₂ (187.57 g/mol) + 1.410 g Cu = 11.50 g, hasierako 3.00 g + 8.50 g-ren berdina.

Etekin teorikoa, erreala eta ehunekoa

Etekin teorikoa erreaktibo mugatzaileak eratu dezakeen produktu-kantitate maximoa da, erreakzioa idatzita dagoen bezala amaieraraino doala eta albo-erreakziorik edo galerarik ez dagoela suposatuz. Etekin erreala isolatu eta neurtzen duzun kantitatea da. Etekin-ehunekoa = (etekin erreala ÷ etekin teorikoa) × 100%.

100%-tik beherako etekinak normalak dira. Erreakzio bat oreka-egoerara irits daiteke erreaktibo mugatzailea agortu aurretik, albo-erreakzioek erreaktiboak kontsumi ditzakete, eta produktua galtzen da iragaztean, transferitzean, garbitzean edo birkristalizatzean. Ustez produktu puru baten 100%-tik gorako etekin batek normalean esan nahi du disolbatzailea edo ezpurutasunak dituela oraindik, edo masa bat gaizki erregistratu zela. Hartu seinale gisa lehortu eta berriz pisatzeko, ez emaitza gisa.

Bi etekinek substantzia bera deskribatu behar dute unitate berdinetan. Etekin teorikoa moletan badago, bihurtu etekin erreala ere moletara, edo adierazi biak gramotan.

Adibide landua: ester-sintesi baten etekin-ehunekoa

Isopentil azetatoa, banana-usain bat duen esterra, azido azetikotik eta isopentil alkoholetik (3-metil-1-butanola) eratzen da: C₂H₄O₂ + C₅H₁₂O → C₇H₁₄O₂ + H₂O. 6.00 g azido azetiko eta 7.50 g isopentil alkohol dituen nahasteak 8.12 g ester purifikatu ematen ditu. Zein da etekin-ehunekoa?

Masa molarrak (C 12.01, H 1.01, O 16.00): azido azetikoa 60.06 g/mol, isopentil alkohola 88.17 g/mol, esterra 130.21 g/mol. Kantitateak: 6.00 g ÷ 60.06 g/mol = 0.09990 mol azido eta 7.50 g ÷ 88.17 g/mol = 0.08506 mol alkohol. Ratioa 1:1 da, beraz alkohola mugatzailea da eta 0.01484 mol azido soberan dago. Erreaktibo bat soberan erabiltzea honelako oreka-mugatutako erreakzio bat produktuaren aldera bultzatzeko modu arrunta da.

Etekin teorikoa = 0.08506 mol × 130.21 g/mol = 11.076 g. Etekin-ehunekoa = (8.12 g ÷ 11.076 g) × 100% = 73.3%, 8.12 g eta 7.50 g-ren hiru zifra esanguratsu. Etekin teorikoa 11.1 g-ra biribiltzeak zatitu aurretik 73.2% emango luke, beraz eraman biribildu gabeko balioa aurrera.

Etekin-ehunekoak atzerantz ere funtzionatzen du. 5.00 g ester biltzeko 73.3%-ko etekin berberarekin, 5.00 g ÷ 0.733 = 6.82 g-ko etekin teorikoa behar duzu, hau da 0.0524 mol ester. Horrek gutxienez 0.0524 mol behar ditu, edo 4.62 g, isopentil alkohola, azidoa soberan dagoela.

Begiratu beharreko etekin- eta erreaktibo-soberakin akatsak

Problema hauetako akats gehienak prestaketa-akatsak dira, ez aritmetikoak, beraz bakoitzak kalkulu osoa berriz egin beharrik gabeko egiaztapen bat du.

Amaitu ondoren, baieztatu hiru gauza: erreaktibo mugatzailea moletatik aukeratu zen, etekin teorikoa erreaktibo horretatik atera zen, eta etekin-ehunekoa 100% edo gutxiago da.

• Erreaktibo mugatzailea masak alderatuz aukeratzea. Kobrearen adibidean, masa handiagoko erreaktiboa mugatzailea zen.
• Moletako kantitateak koefizienterik gabe alderatzea. Zatitu kantitate bakoitza bere koefizienteaz, edo kalkulatu produktua erreaktibo bakoitzetik.
• Etekin teorikoa soberan dagoen erreaktibotik kalkulatzea. Etekin teorikoa beti da posible diren produktu-kantitateetatik txikiena.
• Geratzen den soberakina substantzia baten masa beste baten masatik kenduz aurkitzea. Kalkulatu zenbat soberako erreaktibo kontsumitzen den, bere unitateetan, eta kendu hori dagoen substantzia beraren kantitatetik.
• Etekin erreala eta teorikoa formulan trukatzea. Produktu lehor eta puru baten 100%-tik gorako etekin-ehuneko batek zerbait gaizki dagoela esan nahi du.
• Biribiltzen diren tarteko balioak. Berriz egin azken urratsa biribildu gabeko zenbakiekin eta ikusi jakinarazitako zifrak aldatzen diren.