सीमित अभिकर्मक

आयरन (Fe) और सल्फर (S) का समान द्रव्यमान आयरन सल्फाइड (FeS) बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है, लेकिन इसके उच्च परमाणु भार के कारण, आयरन सीमित अभिकर्मक है और एक बार जब सभी लोहे का सेवन कर लिया जाता है, तो कुछ सल्फर अप्राप्य रहता है।

रासायनिक प्रतिक्रिया में सीमित अभिकर्मक (या अभिकारक या सीमित एजेंट को सीमित करना) एक अभिकारक है जो रासायनिक प्रतिक्रिया पूरी होने पर पूरी तरह से भस्म हो जाता है। इस अभिकर्मक द्वारा निर्मित उत्पाद की मात्रा सीमित है, क्योंकि इसके बिना प्रतिक्रिया जारी नहीं रह सकती है। यदि एक या एक से अधिक अभिकर्मक सीमित अभिकर्मक के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक मात्रा से अधिक मौजूद हैं, तो उन्हें अतिरिक्त अभिकर्मकों या अतिरिक्त अभिकारकों (कभी-कभी xs के रूप में संक्षिप्त) के रूप में वर्णित किया जाता है।

एक प्रतिक्रिया की उपज (रसायन विज्ञान) की गणना करने के लिए सीमित अभिकर्मक की पहचान की जानी चाहिए क्योंकि सैद्धांतिक उपज को उत्पाद की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है जब सीमित अभिकर्मक पूरी तरह से प्रतिक्रिया करता है। संतुलित रासायनिक समीकरण को देखते हुए, जो प्रतिक्रिया का वर्णन करता है, सीमित अभिकर्मक की पहचान करने और अन्य अभिकर्मकों की अतिरिक्त मात्रा का मूल्यांकन करने के कई समतुल्य तरीके हैं।

विधि 1: अभिकारक राशियों की तुलना

यह विधि सबसे अधिक उपयोगी होती है जब केवल दो अभिकारक होते हैं। एक अभिकारक (ए) चुना जाता है, और ए के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक अन्य अभिकारक (बी) की मात्रा निर्धारित करने के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण का उपयोग किया जाता है। यदि बी की मात्रा वास्तव में आवश्यक मात्रा से अधिक है, तो बी अधिक मात्रा में है और ए सीमित अभिकर्मक है। यदि उपस्थित B की मात्रा आवश्यकता से कम है, तो B सीमांत अभिकर्मक है।

दो अभिकारकों के लिए उदाहरण

निम्नलिखित रासायनिक समीकरण द्वारा दर्शाए गए बेंजीन के दहन पर विचार करें:

${\ce {2 C6H6(l) + 15 O2(g) -> 12 CO2(g) + 6 H2O(l)}}$

इसका अर्थ है कि आण्विक ऑक्सीजन के 15 मोल (इकाई) (O₂) बेंजीन के 2 मोल्स के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक है (सी₆H₆)

बेंजीन की अन्य मात्राओं के लिए आवश्यक ऑक्सीजन की मात्रा की गणना क्रॉस-गुणन (तीन का नियम) का उपयोग करके की जा सकती है। उदाहरण के लिए, अगर 1.5 मोल सी₆H₆ मौजूद है, 11.25 mol O₂ आवश्यक है:

$1.5\ {\ce {mol\,C6H6}}\times {\frac {15\ {\ce {mol\,O2}}}{2\ {\ce {mol\,C6H6}}}}=11.25\ {\ce {mol\,O2}}$

यदि वास्तव में 18 mol O₂ मौजूद हैं, तो (18 - 11.25) = 6.75 mol अप्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन की अधिकता होगी जब सभी बेंजीन का उपभोग किया जाएगा। बेंजीन तब सीमित अभिकर्मक है।

O के मोल अनुपात की तुलना करके इस निष्कर्ष को सत्यापित किया जा सकता है₂ और सी₆H₆ वास्तव में मौजूद तिल अनुपात के साथ संतुलित समीकरण द्वारा आवश्यक:

• आवश्यक: ${\frac {\ce {mol\,O2}}{\ce {mol\,C6H6}}}={\frac {15\ {\ce {mol\,O2}}}{2\ {\ce {mol\,C6H6}}}}=7.5\ {\ce {mol\,O2}}$
• वास्तविक: ${\frac {\ce {mol\,O2}}{\ce {mol\,C6H6}}}={\frac {18\ {\ce {mol\,O2}}}{1.5\ {\ce {mol\,C6H6}}}}=12\ {\ce {mol\,O2}}$

चूँकि वास्तविक अनुपात आवश्यकता से बड़ा है, O₂ अधिक मात्रा में अभिकर्मक है, जो पुष्टि करता है कि बेंजीन सीमित अभिकर्मक है।

== विधि 2: उत्पाद की मात्रा की तुलना जो प्रत्येक अभिकारक == से बन सकती है इस विधि में रासायनिक समीकरण का उपयोग एक उत्पाद की मात्रा की गणना करने के लिए किया जाता है जो मौजूद मात्रा में प्रत्येक अभिकारक से बन सकता है। सीमित अभिकारक वह है जो उत्पाद की सबसे छोटी मात्रा का निर्माण कर सकता है। इस विधि को पहली विधि की तुलना में अधिक आसानी से अभिकारकों की संख्या तक बढ़ाया जा सकता है।

उदाहरण

20.0 ग्राम आयरन (III) ऑक्साइड (Fe₂O₃निम्नलिखित थर्माइट प्रतिक्रिया में 8.00 ग्राम अल्युमीनियम (Al) के साथ प्रतिक्रिया की जाती है:

${\ce {Fe2O3(s) + 2 Al(s) -> 2 Fe(l) + Al2O3(s)}}$

चूँकि अभिकारक की मात्रा ग्राम में दी गई है, रासायनिक समीकरण के साथ तुलना करने के लिए उन्हें पहले मोल में परिवर्तित किया जाना चाहिए, ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि किसी भी अभिकारक से कितने मोल Fe का उत्पादन किया जा सकता है।

• Fe के मोल जो अभिकारक Fe से उत्पन्न हो सकते हैं₂O₃

  ${\begin{aligned}{\ce {mol~Fe2O3}}&={\frac {\ce {grams~Fe2O3}}{\ce {g/mol~Fe2O3}}}\\&={\frac {20.0~{\ce {g}}}{159.7~{\ce {g/mol}}}}=0.125~{\ce {mol}}\end{aligned}}$

  ${\ce {mol~Fe}}=0.125\ {\ce {mol~Fe2O3}}\times {\frac {\ce {2~mol~Fe}}{\ce {1~mol~Fe2O3}}}=0.250~{\ce {mol~Fe}}$

• Fe के मोल जो अभिकारक Al से उत्पन्न हो सकते हैं

  ${\begin{aligned}{\ce {mol~Al}}&={\frac {\ce {grams~Al}}{\ce {g/mol~Al}}}\\&={\frac {8.00~{\ce {g}}}{26.98~{\ce {g/mol}}}}=0.297~{\ce {mol}}\end{aligned}}$

  ${\ce {mol~Fe}}=0.297~{\ce {mol~Al}}\times {\frac {\ce {2~mol~Fe}}{\ce {2~mol~Al}}}=0.297~{\ce {mol~Fe}}$

0.297 mol Fe का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त Al है, लेकिन केवल पर्याप्त Fe है₂O₃ 0.250 mol Fe का उत्पादन करने के लिए। इसका मतलब है कि वास्तव में उत्पादित Fe की मात्रा Fe द्वारा सीमित है₂O₃ वर्तमान, जो इसलिए सीमित अभिकर्मक है।

शॉर्टकट

उपरोक्त उदाहरण से यह देखा जा सकता है कि प्रत्येक अभिकर्मक X (Fe₂O₃ या अल) मात्रा के समानुपाती होता है

${\frac {\mbox{Moles of Reagent X }}{\mbox{Stoichiometric Coefficient of Reagent X}}}$ यह एक शॉर्टकट सुझाता है जो किसी भी संख्या में अभिकर्मकों के लिए काम करता है। बस प्रत्येक अभिकर्मक के लिए इस सूत्र की गणना करें, और इस सूत्र का सबसे कम मूल्य वाला अभिकर्मक सीमित अभिकर्मक है। हम इस शॉर्टकट को उपरोक्त उदाहरण में लागू कर सकते हैं।

यह भी देखें

• सीमित कारक