Mikä on rajoittava reagenssi kemiassa?

Kun kemisti haluaa valmistaa tietyn määrän tuotetta, hänen on tiedettävä, kuinka paljon kutakin kemiallista reagenssia käytetään. Samoin, jos hänellä on tietty määrä reagenssia, voi olla hyödyllistä selvittää, kuinka paljon tuotetta hän pystyy tekemään sillä. Kemia, yksi tekijöistä, jotka kemikon on tiedettävä voidakseen valmistaa tai määrittää, kuinka paljon tuotetta hän voi valmistaa, on rajoittava reagenssi. Rajoittava reagenssi, jota kutsutaan myös rajoittavaksi reagenssiksi, rajoittaa reaktiossa syntyvän tuotteen määrää – kun tämä reagenssi on kulutettu, reaktio pysähtyy. Siksi on tärkeää, että kemisti tietää, mikä reagoiva aine on rajoittava reagoiva aine, ja varmistaa, että hänellä on riittävästi sitä halutun tuotemäärän valmistamiseksi.

Rajoittava reagenssi on reagenssi, joka loppuu ensin reaktion edetessä. Kun rajoitusreagenssi on käytetty loppuun, reaktio lakkaa. Mikä tahansa kemikaali tai aine voi olla rajoittava reagenssi. Jotta voidaan määrittää, mikä reagoiva aine on rajoittava, kemikon on määritettävä, kuinka paljon kustakin aineesta hänellä on. Hänen on myös tiedettävä, kuinka suuri osa kustakin reagoivasta aineesta tarvitaan reaktion jatkamiseksi halutun ajan.

Tasapainoinen yhtälö voi auttaa tutkijaa tietämään kunkin reagoivan aineen osuuden. Tasapainoinen yhtälö heijastaa säilyttämisen lakia – mitään ei synny tai tuhoudu reaktion aikana. Toisin sanoen yhtälön toisella puolella on yhtä monta atomia kuin toisella. Esimerkiksi veden valmistuksen tasapainoinen yhtälö on 2 H2 + O2 = 2 H2O. Tässä on selvää, että veden valmistamiseen tarvitaan kaksi kertaa enemmän vetyatomeja kuin happiatomeja.

Ennen kuin hän voi määrittää, mikä reagoiva aine on rajoittava reagenssi, tiedemiehen on tiedettävä, kuinka monta moolia kutakin ainetta hänellä on. Mooli on noin 6.02 x 1023 yksikköä ainetta ja painaa saman verran kuin kyseisen aineen molekyylipaino. Esimerkiksi, koska vedyn molekyylipaino on noin 2 grammaa, mooli vetymolekyylejä painaisi myös noin 2 grammaa ja vastaa suunnilleen 6.02 x 1023 vetymolekyyliä. Samoin hapen molekyylipaino – noin 32 grammaa – vastaa suunnilleen yhtä moolia happimolekyylejä. Joten jos kemistillä on kaksi grammaa vetyä ja 32 grammaa happea, hän tietää, että hänellä on noin mooli kutakin ainetta.

Kun kemistillä on oikea tasapainoinen yhtälö ja hän tietää, kuinka paljon kustakin reagenssista hänellä on, hän voi sitten määrittää, mikä reagoiva aine on rajoittava reagenssi. Jos esimerkiksi tutkija toteaa, että hänellä on yksi mooli vetyä ja yksi mooli happea, vety olisi rajoittava reagenssi. Veden valmistuksen tasapainoisen yhtälön mukaan näet, että veden valmistamiseen tarvitaan kaksi kertaa enemmän moolia vetyatomeja kuin happiatomeja. Toisin sanoen jokainen happiatomi tarvitsee kaksi vetyatomia veden valmistamiseksi. Vety loppuu ennen hapen loppumista, ja kun tämä tapahtuu, reaktio pysähtyy.