Limitante e excesso de reagente: como é calculado e exemplos

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

Em muitas reações, procura-se um excesso de um reagente 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, é adicionado um excesso de B. No entanto, a síntese e os critérios científicos e econômicos decidem se um excesso de A é adequado ou de B.

Limitante e excesso de reagente: como é calculado e exemplos 1

Líquido de pesquisa de laboratório de química de químico

O reagente limitante determina a quantidade de produto que pode ser formado na reação química. Portanto, se se sabe o quanto ele reagiu de A, é imediatamente determinado quanto foi formado a partir de C. Nunca o excesso de reagente revela as quantidades formadas de produto.

E se A e B forem consumidos na reação? Depois, fala-se de uma mistura equimolar de A e B. Na prática, no entanto, não é uma tarefa fácil garantir que haja um número igual de moles ou equivalentes de todos os reagentes; nesse caso, qualquer um deles, A ou B, pode ser usado para calcular a quantidade formada 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 intervir na reação. Uma vez calculados, os outros reagentes estão em excesso.

Um método que identifica o reagente limitante, com base na comparação da proporção dos reagentes com a razão estequiométrica, é o descrito abaixo.

Método 1

Uma reação química pode ser esquematizada da seguinte maneira:

aX + bY => cZ

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

Se o quociente (X / a) e o quociente (Y / b) forem obtidos, o reagente com o quociente mais baixo é o reagente limitante.

Quando as razões indicadas são calculadas, a relação entre o número de mols presentes na reação (X, Y e Z) e o número de moles envolvidos na reação, representada pelos coeficientes estequiométricos dos reagentes (aeb), está sendo estabelecida.

Portanto, quanto menor a proporção indicada para um reagente, maior o déficit desse reagente para concluir a reação; e, portanto, é o reagente limitante.

Exemplo

SiO 2 (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO 2 (g)

Fazem-se reagir 3 g de SiO 2 (óxido de silício) com 4,5 g de C (carbono).

Moles de SiO 2

Massa = 3 g

Peso molecular = 60 g / mol

Número de moles de SiO 2 = 3g / (60g / mol)

0,05 moles

Número de moles de C

Massa = 4,5 g

Peso atômico = 12 g / mol

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

0,375 moles

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

Para SiO 2 = 0,05 moles / 1 mole

Quociente = 0,05

Para C = 0,375 moles / 3 moles

Quociente = 0,125

A partir da comparação dos valores do quociente, pode-se concluir que o reagente limitante é o SiO 2 .

Método 2

Para a reação anterior, calcula-se a massa produzida de SiC, quando são utilizados 3 g de SiO 2 e quando são utilizados 4,5 g de C

(3 g de SiO 2 ) x (1 molar de SiO 2 /60 g de SiO 2 ) x (1 mol de SiC / 1 mol de SiO 2 (40 g de SiC / SiC 1 mol) = 2 g de SiC) x

(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

Então, mais SiC (carboneto de silício) seria produzido se a reação ocorresse consumindo todo o carbono do que a quantidade produzida quando todo o SiO 2 foi consumido . Concluindo, o SiO 2 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 (Cl 2 ) para formar cloreto de alumínio (AlCl 3 ): Qual é o reagente limitante e qual é o excesso de reagente? Calcular a massa do reagente limitante e do reagente restante

2 Al (s) + 3 Cl 2 (g) => 2 AlCl 3 (s)

Método 1

As razões entre as moles dos reagentes e os coeficientes estequiométricos são:

Para o alumínio = 0,5 moles / 2 moles

Relação de alumínio = 0,25

Para Cl 2 = 0,9 moles / 3 moles

Razão Cl 2 = 0,3

Então, o reagente limitante é o alumínio.

Uma conclusão semelhante é alcançada se as moles de cloro necessárias para combinar com as 0,5 moles de alumínio forem determinadas.

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

0,75 moles de Cl 2

Depois, há um excesso de Cl 2 : 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 Cl2 .

Pode-se concluir que o reagente limitante é o alumínio

Cálculo de massas reagentes

Limitar a massa de reagente:

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

13,5 g

A massa atômica de Al é 27g / mol.

Excesso de massa de reagente:

Cerca de 0,15 moles de Cl 2

Massa de excesso de Cl 2 = 0,15 moles de Cl 2 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 AgNO 3 (ac) + BaCl 2 (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (NO 3 ) 2 (ac)

De acordo com esta equação, se uma solução contendo 62,4 g de AgNO 3 for misturada com uma solução contendo 53,1 g de BaCl 2 : a) Qual é o reagente limitante? b) Quantos dos reagentes são deixados sem reagir? c) Quantos gramas de AgCl foram formados?

Pesos moleculares:

-AgNO 3 : 169,9g / mol

-BaCl 2 : 208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NO 3 ) 2 : 261,9 g / mol

Método 1

Para aplicar o Método 1, que permite a identificação do reagente limitante, é necessário determinar as moles de AgNO 3 e BaCl 2 presentes na reação.

Moles de AgNO 3

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 BaCl 2

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 AgNO 3 = 0,367 moles / 2 moles

Quociente = 0,184

Para BaCl 2 = 0,254 moles / 1 mole

Quociente = 0,254

Com base no método 1, o valor dos quocientes permite que o AgNO 3 seja identificado como reagente limitante.

Cálculo do excesso de massa de reagente

O balanço estequiométrico da reação indica que 2 moles de AgNO 3 reagem com 1 mole de BaCl 2.

Moles de BaCl 2 = (0,367 moles de AgNO 3 ) x (1 mol BaCl 2 /2 moles de AgNO 3 )

0,1835 moles de BaCl 2

E as moles de BaCl 2 que não interferiram na reação, ou seja, que estão em excesso são:

0,254 moles – 0,1835 moles = 0,0705 moles

Massa de BaCl 2 em excesso:

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

Resumo:

Reagente em excesso: BaCl 2

Massa em excesso: 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 de AgCl = (62,4 g de AgNO 3 ) x (1 mol de AgNO 3 / 169,9 g) x (2 mol de AgCl / 2 mol de AgNO 3 ) x (142,9 g / mol de AgCl)

52,48 g

Referências

  1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
  2. Flores J. (2002). Química Editorial Santillana
  3. Wikipedia (2018). Reagente limitante: en.wikipedia.org
  4. Shah S. (21 de agosto de 2018). Reagentes limitantes Química LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
  5. Exemplos de reagentes limitadores de estequiometria. Recuperado de: chemteam.info
  6. Universidade de Washington (2005). Reagentes limitantes Recuperado de: chemistry.wustl.edu

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies