De meeste chemische reactie vereisen twee of meer reagentia die met elkaar gemengd worden. De reactie verloopt dan totdat een van de reagentia geheel verdwenen is. Vaak is er van de andere reagentia nog wat over. In dit geval zegt men dat de eerste stof de reactie begrenst; de andere stoffen zijn in overmaat aanwezig.
Om de uitkomst van een reactie te berekenen, moet men werken met de stof die de reactie begrenst. Soms is dit meteen duidelijk uit de beschrijving van een situatie. In andere gevallen moet men meer werk verrichten.
- Kies een van de reagentia. Bereken met hoeveel van de andere reagentia deze zou reageren.
- Als er van alle andere reagentia voldoende aanwezig is, is het gekozen reagens begrenzend.
- Zo niet, dan is het andere reagens begrenzend. (Als er meerdere kandidaten overblijven, herhaal deze stappen voor deze reagentia.)
Voorbeelden:
Een gasmengsel bevat 12 mol C2H6 en 40 mol O2. As verbranding plaatsvindt (zie begin van deze paragraaf), welk reagens zal er na afloop over zijn? Hoeveel? Hoeveel CO2 wordt gevormd?
- De reactievergelijking is $2 \; \text{C}_2\text{H}_6 + 7 \; \text{O}_2 \rightarrow 4 \; \text{CO}_2 + 6 \; \text{H}_2\text{O}.$
- Stel dat alle 12 mol C2H6 zou reageren. De benodigde hoeveelheid zuurstof is dan
$$\text{benodigde hoeveelheid O}_2 = 12 \; \text{mol} \cdot \frac{7 \; \text{mol O}_2}{2 \; \text{mol C}_2\text{H}_6} = 42 \; \text{mol}.$$
- Er is echter maar 40 mol O2 Er is dus een overmaat aan C2H6, en O2 is het begrenzende reagens. We doen de berekening met de 40 mol O2:
$$\text{gebruike hoeveelheid C}_2\text{H}_6 = 40 \; \text{mol} \cdot \frac{2 \; \text{mol C}_2\text{H}_6}{7 \; \text{mol O}_2} = 11,4 \; \text{mol}.$$
- Als alle zuurstof is verdwenen, zal er dus nog 12 – 11,4 = 0,6 mol C2H6 over zijn.
- Voor de hoeveelheid CO2 maken we ook weer gebruik van het begrenzende reagens, O2:
$$\text{hoeveelheid CO}_2 = 40 \; \text{mol} \cdot \frac{4 \; \text{mol CO}_2}{7 \; \text{mol O}_2} = 22,9 \; \text{mol}.$$
Als oplossingen van kaliumjodide en lood(II)nitraat gemengd worden, slaat lood(II)jodide neer:
$$2 \; \text{KI (aq)} + \text{PB(NO}_3)_2 \;\text{(aq)} \rightarrow \text{PbI}_2 \; \text{(s)} + 2 \; \text{KNO}_3 \; \text{(aq)}.$$
Als we 300 mL van een 0,500 M KI oplossing en 200 mL van een 0,600 M Pb(NO3)2 oplossing mengen, welke stof is dan aanwezig in overmaat? Hoeveel gram PbI2 slaat neer?
$$\text{hoeveelheid KI} = 0,300 \; \text{L} \cdot (0,500 \; \text{mol/L}) = 0,150 \; \text{mol}$$ $$\text{hoeveelheid Pb(NO}_3 )_2 = 0,200 \; \text{L} \cdot (0,600 \; \text{mol/L}) = 0,120 \; \text{mol}.$$
- Als alle KI opgebruikt wordt, is de
$$\text{benodigde hoeveelheid Pb(NO}_3 ) _2 = 0,150 \; \text{mol} \cdot \frac{1 \;\text{mol Pb(NO}_3 ) _2}{2 \; \text{mol KI}} = 0,075 \; \text{mol}.$$
- we hebben meer beschikbaar (0,120 mol). Dus Pb(NO3)2 is in overmaat, en KI begrenst de reactie.
$$\text{hoeveelheid PbI}_2 = 0,150 \; \text{mol} \cdot \frac{1 \; \text{mol PbI}_2}{2 \; \text{mol KI}} = 0,075 \; \text{mol}.$$ $$\text{massa PbI}_2 = 0,075 \; \text{mol} \cdot (461,01 \; \text{g/mol}) = 35 \; \text{g}.$$
