Bij een chemische reactie reageren stoffen in een specifieke molverhouding met elkaar. Vaak zijn de beginhoeveelheden van de stoffen niet precies in deze verhouding aanwezig. Hierdoor raakt één stof eerder op dan de andere.
- De stof die het eerst opraakt en de maximale hoeveelheid product bepaalt, is de ondermaat (ook wel limiterende reactant genoemd).
- De stof waarvan er meer aanwezig is dan nodig om met de ondermaat te reageren, is de overmaat. Een deel van deze stof blijft na de reactie over.
Stappenplan om ondermaat en overmaat te bepalen en de overgebleven massa te berekenen:
- Stel de kloppende reactievergelijking op. Deze vergelijking geeft de molverhouding tussen de reagerende stoffen.
- Reken de gegeven massa's van de beginstoffen om naar mol. Gebruik hiervoor de molaire massa (M) van elke stof:
Aantal mol=Molaire massa (gram/mol)Massa (gram)
- Bepaal de benodigde hoeveelheid van één stof op basis van de andere. Kies één van de beginstoffen en bereken hoeveel mol van de andere stof nodig is om volledig met de gekozen stof te reageren, volgens de molverhouding uit de reactievergelijking.
- Vergelijk de benodigde mol met de beschikbare mol.
- Als de benodigde mol meer is dan de beschikbare mol, dan is de stof waarvan je de benodigde hoeveelheid hebt berekend de ondermaat.
- Als de benodigde mol minder is dan de beschikbare mol, dan is de stof waarvan je de benodigde hoeveelheid hebt berekend de overmaat. De andere stof is dan de ondermaat.
- Bereken hoeveel mol van de stof in overmaat overblijft. Trek de gereageerde mol van de beschikbare mol af.
- Reken de overgebleven mol van de stof in overmaat om naar gram. Gebruik hiervoor opnieuw de molaire massa van die stof.
Voorbeeld:
Waterstofgas (H2) reageert met zuurstofgas (O2) tot water (H2O).
De kloppende reactievergelijking is:
2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)
Stel, je hebt 10 gram waterstofgas en 80 gram zuurstofgas.
Gegevens:
- Molaire massa H2: 2×1,008 g/mol=2,016 g/mol
- Molaire massa O2: 2×16,00 g/mol=32,00 g/mol
Stap 1: Reactievergelijking is al gegeven en kloppend.
2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)
De molverhouding tussen H2 en O2 is 2:1.
Stap 2: Reken de gegeven massa's om naar mol.
- Aantal mol H2=2,016 g/mol10 gram≈4,9603 mol H2
- Aantal mol O2=32,00 g/mol80 gram=2,5000 mol O2 (Let op: in de conversatie werd 5 mol genoemd, maar met de exacte molaire massa van 32 g/mol is het 2,5 mol. We gebruiken hier de correcte berekening.)
Stap 3: Bepaal de benodigde hoeveelheid van één stof op basis van de andere.
Laten we kijken hoeveel O2 nodig is voor de beschikbare H2.
Volgens de reactievergelijking reageert 2 mol H2 met 1 mol O2.
Dus, voor 4,9603 mol H2 is nodig:
4,9603 mol H2×2 mol H21 mol O2=2,4802 mol O2
Stap 4: Vergelijk de benodigde mol met de beschikbare mol.
- Benodigde O2: 2,4802 mol
- Beschikbare O2: 2,5000 mol
Aangezien 2,5000 mol O2 (beschikbaar) meer is dan 2,4802 mol O2 (benodigd), is zuurstofgas (O2) in overmaat.
Dit betekent dat waterstofgas (H2) in ondermaat is.
Stap 5: Bereken hoeveel mol van de stof in overmaat overblijft.
Overgebleven mol O2=Beschikbare mol O2−Gereageerde mol O2
Overgebleven mol O2=2,5000 mol−2,4802 mol=0,0198 mol O2
Stap 6: Reken de overgebleven mol van de stof in overmaat om naar gram.
Massa O2 over = 0,0198 mol×32,00 g/mol=0,6336 gram O2
Dus, na de reactie blijft er ongeveer 0,63 gram zuurstofgas over.
Scheikunde