Støkiometri og begrænsende reaktant

Kemi B · STX · B-niveau · Reaktionskemi og støkiometri

🧪 Støkiometri og begrænsende reaktant

Støkiometri = beregning af mængdeforhold i kemiske reaktioner. Mol-forhold fra afstemt reaktion: koefficienterne giver forholdet i mol.

Eksempel: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Forhold: 2 mol H₂ : 1 mol O₂ : 2 mol H₂O.

Beregningstrin:

1. Skriv afstemt reaktionsligning.

2. Konverter givne masser til mol (n = m/M).

3. Brug mol-forholdet til at beregne ukendte mol.

4. Konverter tilbage til masse hvis nødvendigt.

Eksempel — forbrænding af methan: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. 16 g CH₄ (1 mol) reagerer med 64 g O₂ (2 mol) → 44 g CO₂ + 36 g H₂O. Massebevarelse: 16+64 = 44+36 = 80 g. ✓ Begrænsende reaktant (limiting reagent): den reaktant der bliver brugt op først — bestemmer hvor meget produkt der kan dannes.

Procedure:

1. Beregn mol af hver reaktant.

2. Divider med koefficient i afstemt ligning.

3. Det mindste tal er begrænsende.

Eksempel: 4 g H₂ + 16 g O₂ ved forbrænding. n(H₂) = 4/2,02 = 1,98 mol, divider med 2 (koefficient) = 0,99. n(O₂) = 16/32 = 0,5 mol, divider med 1 = 0,5. O₂ er begrænsende.

Udbytte: faktisk udbytte/teoretisk udbytte × 100%. Reelle reaktioner har sjældent 100% udbytte pga. sidereaktioner, ufuldstændig reaktion, tab i renselse.

Industriel relevans: optimering af udbytte er central i kemisk industri (Haber-Bosch, polymerisation).

Læringsmål

• Bestemme molforholdet mellem reaktanter ud fra en afstemt reaktionsligning
• Identificere den begrænsende reaktant i en reaktion med kendte startmængder
• Beregne den teoretiske mængde produkt ud fra den begrænsende reaktant
• Anvende massebevarelse til at kontrollere støkiometriske beregninger
• Vurdere industriel relevans af støkiometrisk optimering (fx Haber-Bosch)

Sådan kan du arbejde med emnet

• Beregn hvor meget produkt der dannes af en given mængde reaktant ud fra en afstemt reaktionsligning
• Forklar, hvad den begrænsende reaktant er, og hvordan man finder den
• Beregn, hvor meget af den ene reaktant der er i overskud, når man kender begge startmængder

Eksperiment-forslag

• Bland H₂ og O₂ i forskellige molforhold, og beregn hvilken gas der er begrænsende reaktant ved antændelse.
• Forbrænd en kendt mængde CH₄, og beregn den teoretiske mængde CO₂ og H₂O der dannes.
• Lav en fældningsreaktion mellem BaCl₂ og Na₂SO₄, og beregn den teoretiske masse af BaSO₄-bundfald.
• Diskutér hvorfor industrien (fx Haber-Bosch) tilsætter overskud af én reaktant.

Brobygning

Når den begrænsende reaktant er fundet, kan man beregne det teoretiske udbytte og sammenligne med det faktiske udbytte i næste emne.