Main Difference – Limiting Reagent vs Excess Reagent (限界試薬と過剰試薬の違い)
化学試薬とは、化学反応を起こすために必要な化学種のことである。
この試薬化合物は、反応の進行中に消費されることもあれば、消費されないこともあります。
この試薬が反応中に消費される場合は、反応物と呼ばれる。
反応中にこれらの試薬が消費されることを限界試薬と過剰試薬という用語で表現します。
反応の最後に得られる生成物の量は、常に限界試薬が決めることになります。
言い換えれば、制限試薬は生成物の生成を制限する。
制限試薬と過剰試薬の主な違いは、反応混合物中に存在する制限試薬の量が過剰試薬の量より少ないことである。
限界試薬とは何か
限界試薬とは、特定の化学反応において、生成物の生成を制限する反応物のことです。
したがって、反応終了後に形成される生成物の量は、この制限試薬によって決定される。
反応中に限界試薬は完全に消費されます。
したがって、限界試薬と生成物の化学量論的関係を見ることで、生成物の量を決定することができます。
限界試薬が完全に消費された後、反応は終了する。
これは、反応混合物が反応物の1つを欠いているからです。
ある反応の制限試薬は簡単な計算で決定することができる。
そうでなければ、反応物のモル数と平衡化学式で得られる化学量論的関係を見るだけで決定できる。
反応限界試薬を決定する方法
この方法を理解するために、例を挙げて考えてみましょう。
例：NaOH (0.40 g) と HCl (0.1 M, 10.00 mL) の反応により、塩化ナトリウムと水が生成されると考える。
- 反応の釣り合い化学方程式を書きなさい
NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(g) + H2O(l)
- 反応混合物中の各反応物のモル数を計算しなさい。
存在するNaOHの量 = 0.40 g / 40 gmol-1
= 1 x 10-2mol
存在する HCl の量 = 0.1 molL-1 x 10.00 x 10-3 L
= 1 x 10-3mol
- 反応物、生成物の化学量論的関係を求めよ。
NaOH：HCl：NaCl＝1：1：1です。
-
各反応物によって生成されうる生成物の量を計算しなさい。
生成物の量が少ない反応物を制限試薬とする。
-
NaOHによって生成されるNaClの量。
NaOH : NaCl = 1 : 1
1×10-2mol：NaCl＝1：1です。
NaCl = 1 x 10-2mol
- HClによって生成されるNaClの量。
HCl：NaCl＝1：1
1×10-3mol：NaCl＝1：1
NaCl = 1 x 10-3mol
HClはNaOHより生成物の量が少ないので、HClが制限試薬となる。
余剰試薬とは？
過剰試薬とは、反応混合物中に過剰に存在する反応物のことである。
この試薬は、反応終了後もある程度の量が存在する。
過剰な試薬は、反応の開始時、反応の進行時、反応の終了時に観察することができます。
過剰試薬の概念は、特定の化合物中に存在する未知量の成分の量を決定するのに有用です。
例えば、滴定法では、未知化合物と反応する試薬を過剰に添加し、反応終了後に試薬の一部を残すことができます。
そして、適当な試薬で滴定することで、過剰な試薬の量を知ることができます。
過剰に使用した試薬の量がわかるので、未知成分と反応した試薬の量を求めることができます。
これを逆滴定法といいます。
例を挙げて考えてみましょう。
例：試料溶液（10.00 mL）には、未知量のNi+2イオンが含まれています。
この試料に過剰量のEDTA(0.1M、15.00mL)溶液を加えることにします。
EDTAはNi+2と1:1の割合で反応する。
試料中に過剰に存在するEDTAの量は、EBT指示薬とpH10緩衝液の存在下でMg+2標準溶液（0.1M）を用いて測定することができます。
次に、過剰なEDTAと反応したMg+2の量を計算する必要があります。
試料に添加したEDTAの総量がわかるので、Ni+2イオンと反応したEDTAの量を計算することができます。
1：1の比率で、元の試料に存在するNi+2の量を求めることができます。
この反応では、Ni+2が反応の制限反応物です。
限界試薬と過剰試薬の関係
実際の反応混合物（理想的な反応混合物ではない）には、必ず極限試薬と過剰試薬が存在する。
これは、反応物同士が化学量論的な関係に従って反応するからです。
しかし、時にはすべての反応物が反応中に消費されてしまうこともあります。
そのような場合、制限試薬も過剰試薬も存在しない。
限界試薬と過剰試薬の違い
定義
制限試薬。
特定の化学反応において、生成物の生成を制限する反応物のこと。
過剰試薬(Excess Reagent)。
過剰試薬とは、反応混合物中に過剰に存在する反応物です。
消費電力
Limiting Reagent（限界試薬）。
反応中に限界試薬が完全に消費されること。
余剰試薬。
反応中に余剰試薬が完全に消費されないこと。
反応終了時の存在感
Limiting Reagent（限界試薬）。
反応終了時に限界試薬が存在しない。
余剰試薬。
反応終了時に余剰試薬が存在する。
製品への影響
Limiting Reagent（制限試薬）。
制限試薬は、反応から生成される生成物の量を制限する。
過剰試薬。
過剰な試薬は、化学反応から形成される生成物に影響を与えない。
結論
化学反応の制限試薬は、化学反応中に生成される生成物の量を決定するのに非常に重要です。
過剰試薬は最終生成物には影響しないが、逆滴定法では重要です。
どちらも反応物ですが、両者にはいくつかの違いがあります。
限界試薬と過剰試薬の主な違いは、反応混合物中に存在する限界試薬の量が過剰試薬の量より少ないことです。
