1。化学量論と収量:
* 制限反応物: 化学反応で完全に消費される反応物は、制限反応物です。形成できる製品の最大量を決定します。
* 過剰反応物: 化学量論に必要な量よりも多く存在する反応物は、過剰な反応物です。その一部は未解決のままです。
* 収量: メーカーは、高収量を目指しています。つまり、制限反応物から形成された製品の量を最大化したいと考えています。
2。コストと可用性:
* 反応物価格: 反応物の価格は決定に大きく影響します。過剰な安価な反応物を使用すると、たとえその一部が無駄になっていても、より経済的です。
* 可用性: 1つの反応物がより容易に利用できるか、取得しやすい場合、過剰な反応物として選択される可能性があります。
3。反応速度と副反応:
* 反応速度: 1つの反応物を過剰に使用すると、特にメカニズムの遅いステップである場合、反応速度をスピードアップすることがあります。
* 副反応: 過剰な反応物は、望ましくない副反応を促進または防止し、製品全体の純度と収量に影響を与える可能性があります。
4。実用的な考慮事項:
* 分離の容易さ: 過剰な反応物が製品から簡単に分離できる場合、それは良い選択になる可能性があります。
* 安全性: 過剰な危険な反応物を使用すると、特別な取り扱いと機器が必要になる可能性があります。
* 廃棄物管理: 過剰な反応物はしばしば無駄になります。環境とコストの理由には、処分が容易またはリサイクルできる反応物を選択することが重要です。
例:
窒素(N2)および水素(H2)からのアンモニア(NH3)の合成において:
N2 + 3H2→2NH3
* 化学量論: 反応には、N2の1モルごとに3モルのH2が必要です。
* コスト: 水素はしばしば窒素よりも安価です。
* 収量: 過剰な水素を使用すると、均衡が製品の形成に向かって押し進められ、収量が増加します。
したがって、製造業者は多くの場合、アンモニア合成で過剰な水素を使用して収量を最大化し、窒素のコストを最小限に抑えます。
要約すると、過剰反応物を選択することは、最も効率的で費用対効果の高い、安全な生産プロセスを実現するために複数の要因のバランスをとることを伴う複雑な決定です。