Koncentration, begränsande reaktant & utbyte
I verkliga reaktioner finns ämnen ofta i lösning och reaktanterna är sällan exakt stökiometriskt blandade. Därför behöver du kunna arbeta med koncentration, begränsande reaktant och reaktionsutbyte.
- Nivå 1
Förstå → Se exempel → Träna
Förstå
Koncentration
Substansmängdskoncentration beskriver hur många mol löst ämne som finns per liter lösning. Sambandet c = n/V används där c anges i mol/dm³, n i mol och V i dm³.
Spädning
Vid spädning tillsätts lösningsmedel utan att mängden löst ämne ändras. Därför gäller n före = n efter och för en enkel spädning kan sambandet c₁V₁ = c₂V₂ användas.
Begränsande reaktant
Om reaktanterna inte finns i exakt rätt molförhållande tar en av dem slut först. Den begränsande reaktanten bestämmer den största möjliga mängden produkt.
Reaktant i överskott
Den reaktant som finns kvar när den begränsande reaktanten tagit slut är i överskott. För att avgöra detta behöver de tillgängliga substansmängderna jämföras med koefficienterna i den balanserade reaktionen.
Teoretiskt och faktiskt utbyte
Teoretiskt utbyte är den största mängd produkt som kan bildas enligt stökiometrin. Det faktiska utbytet blir ofta lägre. Procentuellt utbyte beräknas som faktiskt utbyte dividerat med teoretiskt utbyte gånger 100.
Exempel
Exempel: begränsande reaktant
- Reaktionen är N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃.
- Du har 1,0 mol N₂ och 2,0 mol H₂.
- 1,0 mol N₂ skulle kräva 3,0 mol H₂, men bara 2,0 mol finns.
- H₂ är därför begränsande reaktant och N₂ finns i överskott.
Så gör du
- 1Omvandla givna mängder till mol.
- 2Jämför varje reaktants substansmängd med dess koefficient.
- 3Identifiera den begränsande reaktanten.
- 4Beräkna teoretisk produktmängd från den begränsande reaktanten.
- 5Beräkna procentuellt utbyte om faktiskt utbyte är känt.
Vanliga misstag
Vanligt misstag
Reaktanten med minst massa är alltid begränsande.
Bättre
Begränsningen avgörs av substansmängd i relation till reaktionsformelns koefficienter.
Olika ämnen har olika molmassa.
Vanligt misstag
Spädning minskar mängden löst ämne.
Bättre
Spädning minskar koncentrationen men substansmängden löst ämne är oförändrad om inget avlägsnas.
Det är volymen som ökar.
Vanligt misstag
100 procent utbyte är alltid vad man får i praktiken.
Bättre
Förluster, sidoreaktioner och ofullständig reaktion kan sänka det faktiska utbytet.
Teoretiskt utbyte är en ideal gräns.
Fundera
Varför kan en stor mängd av en reaktant ändå vara den begränsande reaktanten?
Träna
Övning
25,0 cm³ av en 0,200 mol/dm³ lösning späds till 100,0 cm³. Vilken blir den nya koncentrationen?
Sammanfattning
- c = n/V kopplar koncentration, substansmängd och volym.
- Vid spädning bevaras substansmängden löst ämne.
- Begränsande reaktant bestämmer maximal produktmängd.
- Teoretiskt utbyte bygger på stökiometrin.
- Procentuellt utbyte jämför verkligt resultat med den teoretiska maxmängden.
Relaterade genomgångar
Fortsätt med något som hänger ihop med den här genomgången.
Reaktionsformler & stökiometri
Lär dig balansera reaktionsformler och använda substansmängdförhållanden för kemiska beräkningar.
Läs genomgångenFällningsreaktioner & löslighet
Förstå hur svårlösliga salter bildas och skriv nettoreaktioner för fällningar.
Läs genomgångenSyrabasreaktioner
Förstå protonöverföring, starka och svaga syror och baser samt neutralisation på nivå 1.
Läs genomgångenRedoxreaktioner & oxidationstal
Identifiera oxidation och reduktion, använd oxidationstal och skriv halvreaktioner.
Läs genomgången