Molförhållande

En balanserad reaktionsformel är en beskrivning av en kemisk reaktion. Den talar om två saker: vilka ämnen som reagerar och bildas vid reaktionen, samt i vilka proportioner ämnena reagerar och bildas. Dessa proportioner kallas för molförhållanden (ibland substansmängdförhållande), och det är precis det som den här artikeln kommer handla om.

Låt oss titta på denna enkla reaktionsformel:

\( a\text{A} + b\text{B}\: \longrightarrow \:c\text{C} + d\text{D}\,.\)

Ämnena A och B reagerar och bildar C och D. De små bokstäverna kallas koefficienter och anger proportionerna. Exempelvis kan vi i reaktionsformeln avläsa följande saker:

  • Om vi har stycken molekyler av A kan vi bilda d stycken molekyler av D.
  • Om vi har 2a molekyler av A kan vi bilda 2d molekyler av D.
  • Om vi har a dussin molekyler av A kan vi bilda d dussin molekyler av D.
  • Om vi har a mol av A kan vi bilda d mol av D.

Vad som är gemensamt för alla exemplen ovan är att förhållandet mellan substansmängden A och substansmängden D är detsamma, nämligen a:d. Om vi vill uttrycka det matematiskt kan vi säga att

\( \frac{{n}(\text{A})}{n(\text{D})} = \frac{a}{d} \Leftrightarrow \frac{n(\text{A})}{a} = \frac{n(\text{D})}{d}\,.\)

Detsamma gäller med alla ingående element i reaktionsformeln. Vi kan därför skriva att

\(\frac{n(\text{A})}{a}=\frac{n(\text{B})}{b}=\frac{n(\text{C})}{c}=\frac{n(\text{D})}{d}\,.\)

och om vi då vill räkna ut substansmängden av C som bildas då vi har en viss substansmängd av A gör vi på detta sätt:

\(\frac{n(\text{A})}{a}=\frac{n(\text{C})}{c} \Leftrightarrow n(\text{C})=\frac{c\cdot n(\text{A})}{a}\,.\)

På detta sätt kan vi bygga längre formler eller bestämma begränsande reaktant.

Begränsande reaktant

För att bestämma eller motivera vilken reaktant som är begränsande börjar vi med att ställa upp molförhållandet för reaktionen i fråga.

A och B är våra reaktanter.

Om \(\frac{n(\text{A})}{a} = \frac{n(\text{B})}{b}\)  så kommer A och B båda att kunna reagera fullt ut.

Om \( \frac{n(\text{A})}{a} > \frac{n(\text{B})}{b}\) så är B den begränsande reaktanten.

Om \(\frac{n(\text{A})}{a} <\frac{n(\text{B})}{b}\) så är A den begränsande reaktanten.

Sammanfattningsvis är det alltså det bråk som är minst som är den begränsande reaktanten. Detta är det snabbaste och smidigaste sättet att upptäcka den begränsande reaktanten i en reaktion (såvida det inte är helt uppenbart vid första anblicken).

Övningsuppgifter

Övningsuppgift 1SvarLösning
I reaktionen:

\( 3\text{A} + \text{B}\: \longrightarrow \:\text{C} + 2\text{D}\,.\)

Hur många mol av D kan skapas om vi har 0,9 mol av A, och inga andra begränsande reaktanter?

0,6 mol av D kan skapas av 0,9 mol av A.

Vi ställer upp den allmänna formeln för molförhållandet i reaktionen mellan A och D:

\(\frac{n(\text{A})}{a}=\frac{n(\text{D})}{d}\)

Vi justerar så att formeln beräknar n(D) (substansmängden av D):

\(\frac{n(\text{A}) \cdot d}{a} =n(\text{D})\)

Vi sätter till sist in alla värden:

\(\frac{0,9 \cdot 2)}{3} =n(\text{D}) = 0,6 mol\)

Övningsuppgift 2SvarLösning

Din kemilärare tycker om krångliga kemiska reaktioner. Av denna anledning ska reaktionen nedan genomföras på en av dina kemilaborationer.

\( 4\text{A} + 3\text{B} + 5\text{C}\: \longrightarrow \:2\text{D} + 3\text{E}\,.\)

Du har lagt in en viss massa med reaktanter i reaktionskärlet, och därefter räknat om det till substansmängder enligt nedan:

0,372 mol av A.
0,276 mol av B.
0,459 mol av C.

Vilken reaktant är begränsande i reaktionen?

C är den begränsande reaktanten.

Vi börjar med att ställa upp sambandet mellan de olika reaktanterna enligt molförhållandet:

\(\frac{n(\text{A})}{a} \Leftrightarrow \frac{n(\text{B})}{b} \Leftrightarrow \frac{n(\text{C})}{c}\)

När man pratar om begränsande reaktant är det bråket som är minst som är den begränsande reaktanten.

Vi lägger alltså in värden och ser vilket bråk som är minst:

\(\frac{n(\text{A})}{a} \Leftrightarrow \frac{n(\text{B})}{b} \Leftrightarrow \frac{n(\text{C})}{c}\)

\(\frac{0,372}{4} \Leftrightarrow \frac{0,276}{3} \Leftrightarrow \frac{0,459}{5}\)

\(0,093 \Leftrightarrow 0,092 \Leftrightarrow 0,0918\)

Bråket som är minst är det för C. Alltså är C den begränsande reaktanten.

Övningsuppgift 3 (medlemsuppgift)
Här finns en räkneuppgift i flera steg med både begränsande reaktant och molförhållande som visas för dig med ett studentkonto eller skolkonto.

Artikeln skriven av Oskar Henriksson och Matias Ekstrand. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 11 april 2009. Senast uppdaterad 23 januari 2017.

Kommentarer är stängda