Proširenje hemijskih reakcija

2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12

Važno je okarakterisati hemijske reakcije po njihovom obimu. Kada izvedemo datu hemijsku reakciju, intuicija je uvek da dobijemo maksimalno mogući proizvod, međutim, količina dobijenog proizvoda zavisi od mnogo faktora.

Kada su reaktanti u stehiometrijskim omjerima, reakcija će biti potpuna ako se reaktanti potpuno iscrpe tokom reakcije.

U slučajevima kada reaktanti nisu u stehiometrijskim proporcijama, reakcija je završena kada se potroši ograničavajući reaktant, onaj koji će ograničiti količinu proizvoda koji se može dobiti.

Drugi prisutni reagensi, koji nisu ograničavajući, nazivaju se višak reagensa i mogu se kvantificirati kroz postotak viška.

Ovaj procenat viška se utvrđuje na sljedeći način:

gdje je A postojeća masa viška reaktanta, a EN je masa ovog istog reaktanta koja bi bila stehiometrijski neophodna da se pretvori sav ograničavajući reaktant.

Reakcija će biti nekompletna, bez obzira na to da li su reaktanti u stehiometrijskim količinama ili ne, reakcija napreduje samo dok se ne dobije određena količina proizvoda, a da nijedan od reaktanata (čak ni onaj koji ograničava) nije iscrpljen.

U ovoj vrsti reakcije, dinamička ravnoteža se postiže između reaktanata i proizvodareakcija i za njen prikaz se koristi hemijska jednadžba sa dvije strelice:

Da bi se kvantifikovao stepen reakcije, koriste se različiti parametri, kao što su:

Prinos reakcije
Stepen konverzije

U slučaju kada se dati reaktant može transformirati u različite produkte, kroz nekoliko različitih kemijskih jednačina, postaje još važnije definirati parametar koji pokazuje udio reaktanta koji daje dati proizvod, koji to se može uraditi pomoću:

Selektivnost

Određivanje ograničavajućeg reagensa

Dajmo primjer:

Izgovor: Razmotrimo reakcije sinteze amonijaka, iz dušika i kisika prevedene sljedećom hemijskom jednačinom:

N_2(g) + 3 H_2(g)→ 2 NH_3(g)

Ova jednačina nam govori da jedan mol N₂ reaguje sa 3 mola H₂, proizvodeći dva mola NH 3_.

Rezolucija:

S obzirom da je 20 molova H₂ dodato na četiri mola N₂, odredićemo koji od reaktanata je ograničavajući, odnosno koji od reaktanata će ograničiti stvaranje proizvoda. Uzimajući u obzir da za svaki mol N₂ reaguju 3 mola H_{2, broj molova potrebnih za reakciju sa četiri mola N2 je:}

Zaključak:

Pošto je broj dostupnih molova H₂ (20 molova)premašuje broj molova potrebnih za reakciju sa N₂ (12 molova), može se zaključiti da je H₂ prisutan u višku i da je N_{2 ograničavajući reaktant.}

U odnosu na količinu proizvedenog NH₃, ovo zavisi od količine N_{2 prisutno u početku.}

U ovom slučaju i pošto se za svaki mol od N₂ formiraju dva mola NH₃, oni bi se formirali (ako bi reakcija je bila potpuna i nije se pojavila sekundarna reakcija koja je konzumirala bilo koju od uključenih vrsta, osam molova NH₃