Ketika kita menempatkan dua unsur atau senyawa kimia untuk bereaksi, salah satu yang dikonsumsi pertama disebut pereaksi pembatas, menentukan jumlah produk dalam reaksi.
Menurut hukum perbandingan tetap, ketika pereaksi pembatas habis, reaksi kimia akan berhenti.
Sebagian besar waktu, ketika kita menghasilkan reaksi kimia di laboratorium, salah satu reagen ditempatkan secara berlebihan, untuk memastikan bahwa sejumlah reagen lain (pereaksi pembatas) akan bereaksi sepenuhnya, dan dengan cara ini kita dapat menggunakan persamaan kimia seimbang (dengan koefisien stoikiometri yang sesuai) untuk melakukan perhitungan. Jika kita menempatkan jumlah yang tepat dari kedua reagen, kita menghadapi risiko bahwa salah satu dari keduanya tidak akan bereaksi sepenuhnya, dan dalam hal ini kita tidak akan dapat melakukan perhitungan apa pun.
Sebagai contoh, kita tahu bahwa besi bereaksi dengan oksigen untuk membentuk besi (III) oksida, seperti yang terlihat pada reaksi berikut, dengan penyesuaian stoikiometri yang dilakukan:
4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3
Jika kita memiliki paku yang beratnya 12,68 g, dan bereaksi dengan oksigen secara berlebihan, kita dapat menghitung berapa gram oksida besi yang akan diperoleh. Koefisien stoikiometri menunjukkan jumlah mol reaktan yang bergabung untuk membentuk produk, maka kita memiliki:
12,68 g Fe x (mol Fe / 56 g Fe) x (2 mol Fe 2 O 3/4 mol Fe) x (160 g Fe 2 O 3 / mol Fe 2 O 3 ) = 18,11 g Fe 2 O 3
Contoh lain. Dengan memperhatikan reaksi:
2H2 + O2 = 2H2O
Jika kita memiliki 10 molekul hidrogen dan 10 molekul oksigen, berapakah reaktan pembatasnya?
Melihat persamaan kimia, kita melihat bahwa dua molekul hidrogen bereaksi dengan satu molekul oksigen. Jika saya memiliki 10 molekul hidrogen, mereka akan bereaksi dengan 5 oksigen. Oleh karena itu hidrogen adalah pereaksi pembatas. 10 molekul air akan dihasilkan, dan 5 molekul oksigen akan tersisa.
Ketika kita memiliki persamaan kimia yang seimbang secara stoikiometri, berbicara tentang molekul atau mol adalah sama.
Jadi, untuk reaksi yang sama, jika kita menempatkan 15 mol hidrogen dan 5 mol oksigen, kita mendapatkan bahwa 5 mol oksigen akan bereaksi dengan 10 mol hidrogen, dan 5 mol akan tetap ada. Jadi dalam hal ini pereaksi pembatasnya adalah oksigen.
Salah satu cara untuk menghitung reaktan pembatas adalah dengan menghitung jumlah produk yang akan dihasilkan oleh masing-masing reaktan. Pereaksi yang menghasilkan produk paling sedikit adalah pereaksi pembatas.
Misalnya, mengingat reaksi amonia ditambah karbon dioksida untuk membentuk urea ditambah air:
2NH3 + CO2 = (NH2) 2CO + H2O
Jika kita memasukkan 637,2 gram amonia dan 1142 gram karbon dioksida, berapakah pereaksi pembatas dan berapa gram urea yang akan diperoleh?
Pertama, kita harus mengubah gram menjadi mol.
637,2 g NH 3 adalah 37,5 mol
1142 g CO 2 adalah 26 mol
Jadi, melihat persamaan yang seimbang, jika 2 mol amonia akan menghasilkan 1 mol urea, maka 37,5 mol amonia akan menghasilkan 18,75 mol urea. Jika satu mol karbon dioksida menghasilkan satu mol urea, maka 26 mol akan menghasilkan 26 mol urea. Tetapi kami hanya memiliki amonia untuk 18,75 mol urea, oleh karena itu amonia adalah pereaksi pembatas.
Akan dihasilkan 18,75 mol urea, yang setara dengan 1125 gram urea.