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एक रासायनिक प्रतिक्रिया में, सीमित अभिकारक (आरएल) वह अभिकारक होता है जो सबसे छोटे स्टोइकोमेट्रिक अनुपात में होता है । इसका मतलब यह है कि यह उस अभिकारक से मेल खाता है जो प्रतिक्रिया के बढ़ने पर सबसे पहले बाहर निकलता है। जब ऐसा होता है, तो प्रतिक्रिया जारी नहीं रह सकती है, इसलिए उपभोग किए जा सकने वाले अन्य अभिकारकों की मात्रा सीमित होती है, साथ ही साथ बनने वाले उत्पादों की मात्रा, इसलिए इसका नाम।
सीमित अभिकारक का निर्धारण करना क्यों महत्वपूर्ण है?
इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि सीमित अभिकर्मक वह है जो निर्धारित करता है, समाप्त होने पर, अन्य सभी पदार्थों की मात्रा जो प्रतिक्रिया में प्रभावी रूप से भाग ले सकते हैं, यह स्टोइकीओमेट्रिक गणनाओं के दृष्टिकोण से सबसे महत्वपूर्ण है। वास्तव में, सभी स्टोइकोमीट्रिक गणनाएं पूरी तरह से सीमित रिएक्टेंट या किसी अन्य मात्रा के आधार पर की जानी चाहिए, जो कि इसके आधार पर गणना की गई है, क्योंकि इसे किसी अन्य रिएक्टेंट्स (जिन्हें अधिक रिएक्टेंट्स कहा जाता है) के साथ करने से आगे बढ़ेगा एक अतिरिक्त गणना त्रुटि।
एक उदाहरण के रूप में, एक केक के लिए एक नुस्खा पर विचार करें जिसके लिए यह आवश्यक है:
- 1 कप दूध
- 2 कप आटा
- 1 कप चीनी, और
- चार अंडे।
अब मान लीजिए कि हमारे पास रेफ्रिजरेटर है
- 5 कप दूध
- 8 कप मैदा
- 2 कप चीनी, और
- 20 अंडे।
हम इन सामग्रियों से कितने केक बना सकते हैं?
इस प्रकार की समस्या एक रासायनिक प्रतिक्रिया के समान है जिसके लिए हमारे पास एक नुस्खा है (संतुलित या संतुलित रासायनिक समीकरण द्वारा दिया गया), हमारे पास चर मात्रा में पदार्थ (जो अभिकारक बन जाते हैं), और एक या अधिक उत्पाद हो सकते हैं।
यदि हम अलग-अलग विश्लेषण करें कि हमारे पास मौजूद प्रत्येक सामग्री से हम कितने केक तैयार कर सकते हैं, तो हमें अलग-अलग मात्रा में केक प्राप्त होंगे:
- चूँकि प्रत्येक केक के लिए केवल 1 कप दूध की आवश्यकता होती है, 5 कप दूध से हम 5 केक बना सकते हैं।
- 8 कप मैदा 4 केक तैयार करने के लिए पर्याप्त है।
- प्रत्येक केक में 2 कप चीनी है, इसलिए 2 कप से हम केवल 2 केक बना सकते हैं।
- 20 अंडों से हम 5 केक बना सकते हैं, क्योंकि प्रत्येक को 4 अंडों की आवश्यकता होती है।
यह स्पष्ट है कि इस मामले में हम अधिकतम 2 केक बना सकते हैं, क्योंकि हमारे पास 4 केक बनाने के लिए पर्याप्त चीनी नहीं है, 5 केक तो दूर की बात है। यानी, दूसरा केक तैयार करने के बाद, हमारे पास चीनी खत्म हो जाएगी, इसलिए हम और केक बनाना जारी नहीं रख पाएंगे, भले ही हमारे पास बहुत सारी अन्य सामग्रियां हों।
इस मामले में, चीनी हमारे केक कारखाने में “सीमित सामग्री” का प्रतिनिधित्व करती है। सीमित अभिकर्मक की अवधारणा, साथ ही इसे पहचानने का तरीका बिल्कुल समान है। इसके साथ ही, देखते हैं कि रासायनिक प्रतिक्रिया में सीमित अभिकारक की गणना या निर्धारण कैसे किया जाता है।
हमें कब निर्धारित करना चाहिए कि कौन सा सीमित अभिकारक है और कब नहीं?
सीमित अभिकारक क्या है यह निर्धारित करने से पहले, हमें यह जानना चाहिए कि किन स्थितियों में ऐसा करना आवश्यक है। सिद्धांत रूप में, सभी स्टोइकोमेट्रिक गणनाएं सीमित अभिकर्मक से शुरू की जानी चाहिए। हालाँकि, कुछ स्थितियों में इसे निर्धारित करना आवश्यक नहीं है क्योंकि यह पहले से ही ज्ञात है कि यह क्या है, या क्योंकि उपलब्ध जानकारी के साथ, यह मानने के अलावा कोई अन्य उपाय नहीं है कि सीमित अभिकारक क्या है।
स्टोइकोमेट्रिक गणना शुरू करने से पहले हमें सीमित अभिकारक का निर्धारण करना चाहिए या नहीं, इसके नियम हैं:
- यदि केवल एक अभिकारक है, तो सीमित अभिकारक की कोई अवधारणा नहीं है, इसलिए इसे निर्धारित करना आवश्यक नहीं है।
- यदि हम एक अभिकारक को दूसरे की अधिकता की उपस्थिति में प्रतिक्रिया देते हैं (क्योंकि किसी समस्या का कथन स्पष्ट रूप से इंगित करता है, उदाहरण के लिए), तो पहला सीमित अभिकारक होगा और इसे निर्धारित करना आवश्यक नहीं है।
- इस घटना में कि हम यह गणना करना चाहते हैं कि किसी एकल अभिकारक की दी गई मात्रा से कितना उत्पाद प्राप्त किया जा सकता है, भले ही प्रतिक्रिया में अन्य अभिकारक शामिल हों या नहीं, हम यह मानते हुए गणना करते हैं कि पहला अभिकारक सीमित अभिकारक है और वह हमारे पास शामिल अन्य सभी अभिकर्मकों के लिए पर्याप्त है।
- दूसरी ओर, यदि किसी रासायनिक प्रतिक्रिया में दो या दो से अधिक अभिकारक शामिल होते हैं और हमारे पास उनमें से दो या अधिक की निश्चित या सीमित मात्रा होती है, तो हमें हमेशा यह निर्धारित करना चाहिए कि अन्य गणना करने से पहले कौन सा सीमित अभिकारक है ।
रासायनिक प्रतिक्रिया के सीमित अभिकर्मक को निर्धारित करने के तरीके
सीमित अभिकारक एक अवधारणा है जो कई बुनियादी रसायन विज्ञान के छात्रों को डराता है, लेकिन यह होना जरूरी नहीं है। सीमित अभिकर्मक से जुड़ी समस्याओं को पहचानना आसान है और सभी को एक ही तरीके से हल किया जा सकता है। यह सीमित अभिकारक क्या है यह निर्धारित करने के लिए एक त्वरित और आसान तरीका खोजने के बारे में है, और फिर इसका उपयोग उन सभी स्टोइकियोमेट्रिक गणनाओं में करें जिन्हें हमें करने की आवश्यकता है।
नीचे सीमित अभिकारक को निर्धारित करने के तीन अलग-अलग तरीके दिए गए हैं। कुछ अधिक सहज हैं और केक के उदाहरण के समान हैं। अन्य कम सहज ज्ञान युक्त हैं, लेकिन अधिक व्यावहारिक और उपयोग में आसान हैं, विशेष रूप से जटिल प्रतिक्रियाओं में कई अभिकारक शामिल हैं। विचार यह है कि, इस लेख के अंत तक, आप सीख चुके होंगे कि किसी भी स्थिति में सीमित अभिकारक का निर्धारण कैसे किया जाता है, और यह कि आपने सभी स्टोइकीओमेट्रिक गणनाओं में दैनिक उपयोग के लिए तीन विधियों में से एक को चुना है, जिसे आपको प्रदर्शन करने की आवश्यकता होगी। भविष्य।
तीन तरीकों की व्याख्या उसी समस्या पर आधारित है जो नीचे बताई गई है और इसमें तीन अभिकर्मक शामिल हैं जिनमें से हमारे पास निश्चित या सीमित मात्रा है।
रिएक्टेंट गणना समस्या को सीमित करना
पोटेशियम फॉस्फेट के गठन की प्रतिक्रिया को देखते हुए:
इस यौगिक की मात्रा निर्धारित करें जो 19.55 ग्राम पोटेशियम, 3.10 ग्राम फॉस्फोरस और 32.0 ग्राम ऑक्सीजन गैस की प्रतिक्रिया से बन सकती है। डेटा: शामिल तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान हैं: K:39.1; पी:31.0 और 0:16.0।
विधि 1: विधि मेरे पास कितनी है? – मुझे कितना चाहिए?
चूँकि हमारे पास तीनों अभिकारकों की सीमित मात्रा है, हमें यह निर्धारित करना चाहिए कि पोटेशियम फॉस्फेट की मात्रा प्राप्त करने के लिए स्टोइकोमेट्रिक गणना करने से पहले कौन सा सीमित अभिकारक है। पहला तरीका जो हम देखेंगे वह यह निर्धारित करना है कि अन्य अभिकारकों को पूरी तरह से उपभोग करने के लिए प्रत्येक अभिकारक की कितनी आवश्यकता है, और फिर इस परिणाम की तुलना हमारे पास वास्तव में कितने अभिकारकों से करें।
यदि गणना करते समय यह पता चलता है कि हमारे पास जरूरत से ज्यादा है, तो वह अतिरिक्त अभिकर्मक होगा। दूसरी ओर, यदि हमारे पास अन्य अभिकारकों के साथ प्रतिक्रिया करने की आवश्यकता से कम है, तो वह सीमित अभिकारक होगा क्योंकि यह पर्याप्त नहीं है।
नोट: यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह विधि आपको केवल उन दोनों के बीच सीमित कारक निर्धारित करने के लिए एक समय में दो अभिकर्मकों की तुलना करने की अनुमति देती है। वर्तमान उदाहरण जैसे मामलों में, जिसमें दो से अधिक अभिकर्मक शामिल होते हैं, यह निर्धारित करने तक तुलना लगातार की जानी चाहिए कि कौन सा वैश्विक सीमित अभिकर्मक है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि गणना द्रव्यमान या मोल्स के संदर्भ में की जा सकती है। इस मामले में, यह बड़े पैमाने पर किया जाएगा, और अगले दो तरीकों में गणना मोल्स में की जाएगी।
विधि मेरे पास कितनी है? – मुझे कितना चाहिए? इसमें निम्नलिखित चरण होते हैं:
चरण 1: शामिल सभी अभिकारकों के दाढ़ द्रव्यमान का निर्धारण करें
वर्तमान मामले में, दाढ़ जन हैं:
एमएमके = 39.1 ग्राम/मोल
एमएम पी = 31.0 जी / मोल
MM O2 = 2×16.0 g/mol = 32.0 g/mol
चरण 2: उपलब्ध नहीं होने पर सभी अभिकारकों के द्रव्यमान का निर्धारण करें।
इस मामले में, हम पहले से ही सभी अभिकारकों के द्रव्यमान को जानते हैं। ये:
एमके = 19.55 ग्राम
एम पी = 3.10 जी
एमओ2 = 32.0 ग्राम
चरण 3: शामिल अभिकर्मकों में से दो का चयन करें
इस मामले में, हम पोटेशियम (के) और फॉस्फोरस (पी) से शुरू करेंगे, लेकिन जिस क्रम में अभिकारकों को चुना गया है वह महत्वपूर्ण नहीं है।
चरण 4: पहले की मात्रा की गणना करें जो दूसरे की दी गई मात्रा के साथ प्रतिक्रिया करेगी।
इस बिंदु पर हम पहली स्टोइकीओमेट्रिक गणना करेंगे। ये उन काल्पनिक राशियों की गणना हैं जिनकी आवश्यकता प्रत्येक अभिकर्मक को दूसरे को पूरी तरह से उपभोग करने के लिए होगी। अर्थात्, हम सबसे पहले यह निर्धारित करेंगे कि हमारे पास मौजूद 3.10 ग्राम फॉस्फोरस को पूरी तरह से उपभोग करने के लिए हमें कितने पोटेशियम की आवश्यकता होगी। यह गणना एक साधारण स्टोइकियोमेट्रिक संबंध के माध्यम से की जाती है:
इस परिणाम का मतलब है कि हमारे पास मौजूद 3.10 ग्राम फास्फोरस को पूरी तरह से उपभोग करने के लिए हमें 11.73 ग्राम पोटेशियम की आवश्यकता है।
चरण 5: दूसरे की मात्रा की गणना करें जो पहले की दी गई मात्रा के साथ प्रतिक्रिया करेगा।
यह चरण पिछले चरण के विपरीत है। यानी, हम फॉस्फोरस की मात्रा की गणना करेंगे, जो हमारे पास मौजूद सभी पोटेशियम का पूरी तरह से उपभोग करने के लिए आवश्यक होगा।
इस परिणाम का मतलब है कि हमारे पास मौजूद 19.55 ग्राम पोटेशियम का पूरी तरह से उपभोग करने के लिए हमें 5.17 ग्राम फॉस्फोरस की आवश्यकता है।
चरण 6: एक हैव/नीड टेबल भरें और लिमिटिंग और अतिरिक्त अभिकर्मक चुनें
इस तालिका में वे दो अभिकारक शामिल हैं जिनकी हम तुलना कर रहे हैं, प्रत्येक की वास्तविक मात्रा जो हमारे पास है, और आवश्यक मात्राएँ जो हमने अभी चरण 4 और 5 में निर्धारित की हैं। इसके अतिरिक्त, कुछ लोग हमारे पास और हमारे पास जो अंतर है उसके बीच एक कॉलम जोड़ते हैं आवश्यकता है, क्योंकि इस अंतर के संकेत का उपयोग जल्दी से यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है कि आरएल क्या है, हालांकि त्रुटियों से बचने के लिए इसे तार्किक रूप से निर्धारित करना बेहतर है।
| अभिकर्मक | पास | ज़रूरत | Y N | फ़ैसला |
| क | 19.55 ग्रा | 11.73 ग्रा | 7.82 जी | अतिरिक्त अभिकर्मक। |
| पी | 3.10 ग्राम | 5.17 जी | -2.07 जी | आंशिक सीमित अभिकर्मक। |
जैसा कि हम देख सकते हैं, पोटेशियम के मामले में हमारे पास फास्फोरस को पूरी तरह से उपभोग करने की आवश्यकता से अधिक है, यही कारण है कि पोटेशियम एक अतिरिक्त अभिकारक है। इसका तात्पर्य यह है कि, इन दो अभिकर्मकों के बीच, फॉस्फोरस सीमांत अभिकर्मक है। यह फास्फोरस के परिणामों का विश्लेषण करके भी निकाला जा सकता है। पूरे पोटेशियम का उपभोग करने के लिए, हमें 5.17 ग्राम फॉस्फोरस की आवश्यकता होगी, लेकिन हमारे पास केवल 3.10 ग्राम है। इसका मतलब यह है कि हमारे पास जो फास्फोरस है वह पूरे पोटेशियम का उपभोग करने के लिए पर्याप्त नहीं है, इसलिए यह पहले समाप्त हो जाता है, यानी यह दोनों के बीच सीमित अभिकारक है।
सीमांत अभिकर्मक को लगभग बिना सोचे-समझे निर्धारित करने का एक और आसान तरीका है, जिसका अंतर T – N ऋणात्मक है।
इस बिंदु पर हम फॉस्फोरस को आंशिक सीमित अभिकारक कहते हैं क्योंकि हम अभी तक नहीं जानते हैं कि क्या यह ऑक्सीजन के साथ तुलना करने के बाद भी सीमित अभिकारक होगा। अगला कदम इसी के बारे में है।
चरण 7: पिछले सीमित अभिकर्मक और अन्य अभिकर्मक के साथ चरण 4, 5 और 6 को दोहराएं।
चूंकि हमने निर्धारित किया है कि फॉस्फोरस इसके और पोटेशियम के बीच का आरएल है, इसलिए अब हमें इसकी तुलना प्रतिक्रिया में शामिल अन्य सभी अभिकारकों से करनी चाहिए। इस मामले में, इसमें इसकी तुलना ऑक्सीजन से करना शामिल है। ऐसा करने के लिए, हम चरण 4, 5 और 6 को दोहराते हैं लेकिन P और O2 का उपयोग करते हुए ।
| अभिकर्मक | पास | ज़रूरत | Y N | फ़ैसला |
| पी | 3.10 ग्राम | 15.5 ग्राम | -12.4 ग्रा | वैश्विक सीमित अभिकर्मक |
| या 2 | 32.0 ग्रा | 6.40 ग्राम | 25.6 ग्राम | अतिरिक्त अभिकर्मक |
चूँकि अब और कोई अभिकर्मक नहीं बचा है जिसकी हमने तुलना नहीं की है, हम निष्कर्ष निकालते हैं कि समग्र सीमित अभिकर्मक (या, बस, सीमित अभिकर्मक) फॉस्फोरस है ।
विधि 2: किसी उत्पाद की गणना
यह विधि उसी सिद्धांत पर आधारित है जैसा हमने पहले देखा था। इसमें, केवल उसी उत्पाद की मात्रा निर्धारित करने में शामिल होता है जिसे प्रत्येक अभिकारक की दी गई मात्रा से प्राप्त किया जा सकता है। अंत में, सीमित अभिकारक वह है जो उस उत्पाद की कम से कम मात्रा का उत्पादन करता है। Stoichiometric गणना द्रव्यमान या मोल्स में की जा सकती है। केवल एक चीज जो बदलती है वह गणना में उपयोग किए जाने वाले स्टोइकोमेट्रिक अनुपातों में दाढ़ द्रव्यमान का उपयोग है। चूँकि पिछली विधि द्रव्यमान का उपयोग करके की गई थी, हम इस विधि को मोल्स का उपयोग करके लागू करेंगे, लेकिन यह याद रखना चाहिए कि इसे द्रव्यमान पर भी लागू किया जा सकता है।
चरण निम्न हैं:
चरण 1: अभिकारकों के सभी दाढ़ द्रव्यमान का निर्धारण करें।
यह पिछली पद्धति के समान ही पहला चरण है, इसलिए हम इसे यहां नहीं दोहराएंगे।
चरण 2: यदि उपलब्ध न हो तो सभी अभिकारकों के मोल का निर्धारण करें।
इस गणना में द्रव्यमान को संबंधित दाढ़ जन द्वारा विभाजित किया जाता है:
nK = 19.55g / 39.1g/mol = 0.500 mol
nP = 3.10g / 31.0g/mol = 0.100 mol
nO2 = 32.0g / 32.0g/mol = 1.00 मोल
चरण 3: उसी उत्पाद के मोल्स की गणना करें जिसे प्रत्येक अभिकारक के साथ उत्पादित किया जा सकता है।
मोल्स में स्टोइकोमेट्रिक अनुपातों का उपयोग करते हुए, जो सीधे संतुलित रासायनिक समीकरण से प्राप्त होते हैं, हम काल्पनिक मोल्स की गणना करते हैं जो हम प्रत्येक अभिकारक से प्राप्त कर सकते हैं यदि यह पूरी तरह से खपत हो:
चरण 4: सीमित अभिकारक वह होगा जो कम से कम उत्पाद का उत्पादन करता है।
हमने जो गणनाएँ की हैं, उन्हें हम निम्नलिखित तालिका में संक्षेप में प्रस्तुत कर सकते हैं:
| अभिकर्मक | अभिकारक की मात्रा (mol) | के 3 पीओ 4 (मोल) की मात्रा | फ़ैसला |
| क | 0.500 | 0.167 | अतिरिक्त अभिकर्मक |
| पी | 0.100 | 0.100 | सीमित अभिकर्मक |
| या 2 | 1.00 | 0.500 | अतिरिक्त अभिकर्मक |
जैसी उम्मीद थी, लिमिटिंग रिएजेंट फिर से फॉस्फोरस निकला।
विधि 3: रससमीकरणमितीय अनुपात की विधि
इस पद्धति में स्टोइकोमेट्रिक अनुपात का निर्धारण होता है जिसमें समायोजित रासायनिक समीकरण के संबंध में प्रत्येक अभिकारक पाया जाता है। फिर, परिभाषा के अनुसार, सीमित अभिकारक वह होता है जिसका अनुपात सबसे छोटा होता है। यह अनुपात प्रत्येक अभिकारक के मोल्स की संख्या को उसके रससमीकरणमितीय गुणांक द्वारा विभाजित करके निर्धारित किया जाता है।
सभी में, यह उपयोग करने का सबसे आसान तरीका है, क्योंकि यह बहुत जल्दी और बिना ज्यादा सोचे-समझे किया जा सकता है। पहले दो चरण पिछली विधि के समान हैं, और जो कुछ बचा है वह स्टोइकोमेट्रिक अनुपात की गणना को जोड़ना है:
एक बार फिर, सीमित अभिकर्मक फॉस्फोरस निकला।
अंतिम टिप्पणियाँ
यहां प्रस्तुत सीमित अभिकर्मक के निर्धारण के लिए चरणों को जलीय समाधानों में प्रतिक्रियाओं के मामले में अनुकूलित किया जाना चाहिए जिसमें द्रव्यमान या मोल्स के बजाय सांद्रता और समाधान की मात्रा का उपयोग किया जाता है। उसी मामले के बारे में कहा जा सकता है जिसमें कोई गैसों के साथ काम करता है और किसी के पास गैस का दबाव या आयतन होता है। किसी भी मामले में, केवल एक चीज जो बदलेगी वह मोल्स या द्रव्यमान की गणना करने की प्रक्रिया होगी, लेकिन बाकी सब कुछ वैसा ही रहेगा।
संदर्भ
बोलिवर, जी। (2019, 8 जून)। सीमित और अतिरिक्त अभिकारक: इसकी गणना कैसे की जाती है और उदाहरण । lifer. https://www.lifeder.com/reactiveo-limitante-en-exceso/
चांग, आर। (2021)। रसायन विज्ञान (11वां संस्करण ।)। मैकग्रा हिल शिक्षा।
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प्रतिक्रियाओं की पैदावार। (2020, 30 अक्टूबर)। https://espanol.libretexts.org/@go/page/1822
