Reagente limitante e em excesso: como é calculado e exemplos - Ciência - 2023

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o reagente limitante É aquele que é totalmente consumido e determina quanta massa de produtos é formada em uma reação química; enquanto o reagente em excesso é aquele que não reage completamente após ter consumido o reagente limitante.

Em muitas reações, um excesso de um reagente é procurado para garantir que todo o reagente de interesse reaja. Por exemplo, se A reage com B para produzir C, e se deseja que A reaja completamente, adiciona-se um excesso de B. No entanto, a síntese e os critérios científicos e econômicos são o que decidem se um excesso de A é apropriado ou B.

O reagente limitante determina a quantidade de produto que pode ser formada na reação química. Portanto, se for conhecido quanto de A reagiu, é imediatamente determinado quanto de C. O excesso de reagente nunca revela as quantidades de produto formado.

E se A e B forem consumidos na reação? Então, falamos de uma mistura equimolar de A e B. Na prática, entretanto, não é uma tarefa fácil garantir que haja números iguais de moles ou equivalentes de todos os reagentes; Nesse caso, qualquer um dos dois, A ou B, pode ser usado para calcular a quantidade de C.

Como são calculados os reagentes limitantes e em excesso?

Existem muitas maneiras de identificar e calcular a quantidade do reagente limitante que pode estar envolvido na reação. Uma vez calculados, os outros reagentes estão em excesso.

Um método que permite identificar qual é o reagente limitante, a partir da comparação da proporção dos reagentes com a razão estequiométrica, é o descrito a seguir.

Método 1

Uma reação química pode ser delineada da seguinte maneira:

aX + bY => cZ

Onde X, Y e Z representam o número de moles de cada reagente e produto. Já a, bec representam seus coeficientes estequiométricos, resultantes do balanço químico das reações.

Se o quociente (X / a) e o quociente (Y / b) são obtidos, o reagente com o quociente inferior é o reagente limitante.

Quando os quocientes indicados são calculados, a relação entre o número de mols presentes na reação (X, Y e Z) e o número de mols envolvidos na reação está sendo estabelecida, representada pelos coeficientes estequiométricos dos reagentes (a e b).

Portanto, quanto menor o quociente indicado para um reagente, maior o déficit desse reagente para completar a reação; e, portanto, é o reagente limitante.

Exemplo

sim₂(s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO₂(g)

3 g de SiO são reagidos₂ (óxido de silício) com 4,5 g de C (carbono).

Moles de SiO₂

Massa = 3 g

Peso molecular = 60 g / mol

Número de moles de SiO₂= 3g / (60g / mol)

0,05 moles

Número de mols de C

Massa = 4,5 g

Peso atômico = 12 g / mol

Número de moles de C = 4,5 g / (12g / mol)

0,375 moles

Quociente entre o número de moles dos reagentes e seus coeficientes estequiométricos:

Para SiO₂ = 0,05 moles / 1 mol

Quociente = 0,05

Para C = 0,375 moles / 3 moles

Quociente = 0,125

A partir da comparação dos valores dos quocientes, pode-se concluir que o reagente limitante é SiO₂.

Método 2

A massa produzida de SiC é calculada a partir da reação anterior, quando 3 g de SiO é usado₂ e ao usar o 4,5 g de C

(3 g SiO₂) x (1 mol SiO₂/ 60 g SiO₂) x (1 mol SiC / 1 mol SiO₂) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 2 g SiC

(4,5 g C) x (3 mol C / 36 g C) x (1 mol SiC / 3 mol C) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 5 g SiC

Assim, mais SiC (carboneto de silício) seria produzido se a reação ocorresse consumindo todo o carbono do que a quantidade produzida consumindo todo o SiO₂. Em conclusão, o SiO₂ é o reagente limitante, pois quando todo o excesso de C for consumido, mais SiC será gerado.

Exemplos

-Exemplo 1

0,5 moles de alumínio são reagidos com 0,9 moles de cloro (Cl₂) para formar cloreto de alumínio (AlCl₃): Qual é o reagente limitante e qual é o reagente em excesso? Calcule a massa do reagente limitante e o excesso de reagente

2 Al (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃(s)

Método 1

Os quocientes entre os moles dos reagentes e os coeficientes estequiométricos são:

Para alumínio = 0,5 moles / 2 moles

Quociente de alumínio = 0,25

Para Cl₂ = 0,9 moles / 3 moles

Quociente de Cl₂ = 0,3

Então, o reagente limitante é o alumínio.

Uma conclusão semelhante é alcançada determinando os moles de cloro necessários para combinar com os 0,5 moles de alumínio.

Moles de Cl₂ = (0,5 moles de Al) x (3 moles de Cl₂/ 2 moles de Al)

0,75 moles de Cl₂

Então, há um excesso de Cl₂: 0,75 moles são necessários para reagir com o alumínio, e 0,9 moles estão presentes. Portanto, há um excesso de 0,15 moles de Cl_2.

Pode-se concluir que o reagente limitante é o alumínio

Cálculo das massas dos reagentes

Limitando a massa do reagente:

Massa de alumínio = 0,5 moles de Al x 27 g / mol

13,5 g.

A massa atômica do Al é 27g / mol.

Massa do excesso de reagente:

0,15 moles de Cl permaneceram₂

Massa de Cl₂ excesso = 0,15 moles de Cl₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Exemplo 2

A seguinte equação representa a reação entre nitrato de prata e cloreto de bário em solução aquosa:

2 AgNO₃ (ac) + BaCl₂ (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (NO₃)₂ (ac)

De acordo com esta equação, se uma solução contendo 62,4g de AgNO₃ é misturado com uma solução contendo 53,1 g de BaCl₂: a) Qual é o reagente limitante? b) Quantos dos quais reagentes permanecem sem reagir? c) Quantos gramas de AgCl foram formados?

Pesos moleculares:

-AgNO₃: 169,9g / mol

-BaCl₂: 208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Banheiro₃)₂: 261,9 g / mol

Método 1

Para aplicar o Método 1, que permite a identificação do reagente limitante, é necessário determinar os moles de AgNO₃ e BaCl₂ presentes na reação.

AgNO moles₃

Peso molecular 169,9 g / mol

Massa = 62,4 g

Número de moles = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 moles

Moles de BaCl₂

Peso molecular = 208,9 g / mol

Massa = 53,1 g

Número de moles = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 moles

Determinação dos quocientes entre o número de moles dos reagentes e seus coeficientes estequiométricos.

Para AgNO₃ = 0,367 moles / 2 moles

Quociente = 0,184

Para o BaCl₂ = 0,254 moles / 1 mol

Quociente = 0,254

Com base no Método 1, o valor dos quocientes permite identificar AgNO₃ como o reagente limitante.

Cálculo da massa do excesso de reagente

O equilíbrio estequiométrico da reação indica que 2 moles de AgNO₃ reagir com 1 mole de BaCl_2.

Moles de BaCl₂= (0,367 moles de AgNO₃) x (1 mol BaCl₂/ 2 moles de AgNO₃)

0,1835 moles de BaCl₂

E as toupeiras de BaCl₂que não interferiram na reação, ou seja, que estão em excesso são:

0,254 moles - 0,1835 moles = 0,0705 moles

Massa de BaCl₂ em excesso:

0,0705 mol x 208,9 g / mol = 14,72 g

Resumo:

Excesso de reagente: BaCl₂

Excesso de massa: 14,72 g

Cálculo dos gramas de AgCl produzidos na reação

Para calcular a massa dos produtos, os cálculos são feitos com base no reagente limitante.

g AgCl = (62,4 g AgNO₃) x (1 mol AgNO₃/ 169,9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO₃) x (142,9 g / mol AgCl)

52,48 g

Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Flores J. (2002). Química. Editorial Santillana
Wikipedia. (2018). Reagente limitante: en.wikipedia.org
Shah S. (21 de agosto de 2018). Reagentes limitantes. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
Exemplos de reagentes limitantes da estequiometria. Recuperado de: chemteam.info
Washington University. (2005). Reagentes limitantes. Recuperado de: química.wustl.edu