Chemie
Stöchiometrie: limitierender Reaktant und Ausbeute
Gib die Reaktion ein, ausgeglichen oder nicht, und die Mengen der Edukte: Der Rechner gleicht sie aus, findet den limitierenden Reaktanten, berechnet die Gramm Produkt und wie viel von den anderen Edukten übrig bleibt.
Der limitierende Reaktant
Die Koeffizienten einer ausgeglichenen Gleichung sind Stoffmengenverhältnisse, keine Massenverhältnisse: N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ besagt, dass ein Mol Stickstoff mit drei Mol Wasserstoff zu zwei Mol Ammoniak reagiert. Von Gramm zu Mol kommt man durch Division durch die molare Masse, und genau dort entstehen die meisten Fehler.
Der limitierende Reaktant ist der, der zuerst aufgebraucht ist. Man teilt die vorhandenen Mol jedes Edukts durch seinen Koeffizienten: Der kleinste Quotient gewinnt. Mit 28 g N₂ (etwa 1 mol) und 10 g H₂ (4,96 mol) sind die Quotienten 1 und 1,65: Stickstoff limitiert, es entstehen etwa 34,04 g Ammoniak, und knapp 3,96 g Wasserstoff bleiben übrig.
Die theoretische Ausbeute ist die Produktmenge, wenn der gesamte limitierende Reaktant reagiert. Im Labor erhält man weniger, durch unvollständige Reaktionen oder Verluste: Werden aus dieser Mischung 25 g NH₃ gewonnen, beträgt die prozentuale Ausbeute 25 / 34,04 ≈ 73,4 %.
Häufige Fehler
- Die Gramm der Edukte vergleichen statt der Mol geteilt durch den Koeffizienten: Das Edukt mit weniger Gramm ist nicht zwingend das limitierende.
- Mit einer nicht ausgeglichenen Gleichung rechnen: Die Stoffmengenverhältnisse stammen aus den Koeffizienten, ohne Ausgleich stimmt die Rechnung nicht.
- Vergessen, dass zweiatomige Elemente H₂, O₂, N₂, Cl₂ geschrieben werden: Die molare Masse von O₂ beträgt etwa 32 g/mol, nicht 16.
Häufige Fragen
Warum teilt man durch den Koeffizienten?
Weil der Koeffizient angibt, wie viele Mol dieses Edukts pro Formelumsatz nötig sind. Der Quotient Mol/Koeffizient zählt, wie viele Formelumsätze jedes Edukt erlaubt, und die Reaktion endet beim kleinsten.
Muss ich die Gleichung vorher ausgleichen?
Nein: Der Rechner gleicht sie selbst aus. Eingegebene Koeffizienten werden ignoriert und neu berechnet.
Was passiert, wenn ich ein Edukt leer lasse?
Es gilt als im Überschuss, also so reichlich, dass es nie limitiert: der typische Fall von Sauerstoff bei einer Verbrennung an der Luft.
So funktioniert diese Berechnung
Stoffmenge n = m / M, mit M der molaren Masse aus der Formel. Für jedes Edukt mit bekannter Menge berechnet man nᵢ / νᵢ, mit ν dem stöchiometrischen Koeffizienten: Das Minimum ξ ist der Reaktionsumsatz, sein Edukt der limitierende Reaktant. Verbrauch von Edukt i: νᵢ·ξ Mol; Rest: nᵢ − νᵢ·ξ. Produkt j: νⱼ·ξ Mol, also νⱼ·ξ·Mⱼ Gramm theoretische Ausbeute. Prozentuale Ausbeute = tatsächliche / theoretische Ausbeute × 100.
Verwandte Rechner
Reaktionsgleichungen ausgleichen
Gleiche jede chemische Reaktion aus, auch Ionen- und Redoxgleichungen, mit kleinsten Koeffizienten und Atomprobe.
Molare Masse
Molare Masse aus der chemischen Formel mit prozentualer Zusammensetzung.
Stoffmenge in Mol
Umrechnung zwischen Gramm, Mol, Teilchen und Gasvolumen.
Konzentrationen und Verdünnungen
Molarität, Molalität, Prozentangaben, ppm und Verdünnung c₁V₁ = c₂V₂.