REAGENTES LIMITANTES
Numa reação química, quando um dos reagentes é usado
completamente, a reação termina. A reação para tão logo que um dos reagentes é
totalmente consumido, deixando o reagente em excesso como sobra.
Exemplo 1: Suponha
que tenhamos uma mistura de 10 mols de H2 e 7 mols de O2,
que reagem para formar água. A equação balanceada que representa esta reação é:
2H2 + O2 à
2H2O
Ou seja, de acordo com a equação, vemos que para 10 mols de
H2 colocados em reação, 5 mols de O2 serão utilizados.
Sobrarão ainda 2 mols dos 7 mols de O2 colocados em reação.
Então, nesta reação o H2
é o reagente limitante, pois ele vai acabar primeiro, e o O2 é o reagente em excesso, pois
vai sobrar quando a reação acabar.
Exemplo 2: O mais
importante processo comercial para converter N2 do ar em compostos
contendo nitrogênio é baseado na reação de N2 com H2 para
formar NH3, de acordo com a equação: N2 + 3H2 à 2NH3
Qual quantidade de matéria pode
ser formada a partir de 3 mols de N2 e 6 mols de H2?
Exemplo 3: Considere a reação 2Al + 3Cl2 à 2AlCl3.
Deixa-se reagir uma mistura de 1,50 mol de Al e 3 mols de Cl2.
a) Qual
é o reagente limitante?
b) Qual
é a quantidade de AlCl3 formada?
c) Qual
é a quantidade de reagente em excesso que sobra no final da reação?
Exemplo 4: Considere a
seguinte reação: 2Na3PO4 + 3Ba(NO3)2 à
Ba3(PO4)2 + 6NaNO3
Suponha que uma solução contendo
3,50g de Na3PO4 é misturada com uma solução contendo
6,40g de Ba(NO3)2. Quantos gramas de Ba3(PO4)2
podem ser formados?
RENDIMENTOS TEÓRICOS
A quantidade de produto formada
calculada quando todo o reagente limitante foi consumido é chamada rendimento teórico. A quantidade de
produto de fato obtida em uma reação é chamada rendimento real. O rendimento
real é sempre menor que o rendimento teórico. Existem muitas razões para essa
diferença: parte dos reagentes pode não reagir ou pode reagir
de forma diferente da desejada
(reações paralelas); parte pode sofrer perda. Além disso, nem sempre é possível
recuperar da mistura de reação todo o produto formado. O rendimento percentual
de uma reação relaciona o rendimento real com o rendimento teórico.
Pode ser calculado por regra de 3
ou pela fórmula:
Rendimento % =
(rendimento real/rendimento teórico) x 100%
Exemplo: Ácido adípico (H2C6H8O4)
é usado para produzir náilon. Ele é preparado comercialmente por uma reação
controlada entre o ciclo-hexano (C6H12) e o O2:
2C6H12
+ 5O2 à 2
H2C6H8O4 + H2O
a) Considerando que você realizou essa reação começando com
25g de ciclo-hexano, e que o ciclo-hexano é o reagente limitante, qual o
rendimento teórico do ácido adípico?
b) Se
você obtém 35,5g de ácido adípico a partir dessa reação, qual é o rendimento
percentual de ácido adípico?
EXERCÍCIOS:
1) Defina
os termos reagente limitante e reagente em excesso.
2) Por
que as quantidades de produtos formadas em uma reação são determinadas somente
pela quantidade do reagente limitante?
3) Defina
os termos rendimento teórico, rendimento real e rendimento percentual.
4) Por
que o rendimento real de uma reação é quase sempre menor que o rendimento
teórico?
5) O
hidróxido de sódio reage com dióxido de carbono como a seguir:
2NaOH + CO2 à Na2CO3 + H2O
a)
Qual é o reagente limitante quando 1,70 mol de
NaOH reage com 1 mol de CO2?
b)
Qual quantidade de matéria de Na2CO3
pode ser produzida?
c)
Qual quantidade de reagente em excesso sobra
após a reação se completar?
6) A
efervescência produzida quando um comprimido de Sonrisal é dissolvido em água
deve-se à reação entre o bicarbonato de sódio e o ácido cítrico:
3NaHCO3
+ H3C6H5O7 à3CO2+ 3H2O
+ Na3C6H5O7
Em determinado
experimento, 1g de bicarbonato de sódio e 1g de ácido cítrico são colocados em
reação.
a)
Qual é o reagente limitante?
b)
Quantos gramas de dióxido de carbono são
formados?
c)
Quantos gramas de reagente em excesso sobram
depois que o reagente limitante é totalmente consumido?
7) Quando
o benzeno reage com o bromo, obtém-se bromobenzeno:
C6H6
+ Br2 à C6H5Br
+ HBr
a) Qual é o rendimento teórico de bromobenzeno
nessa reação quando 30g de benzeno reagem com 65g de bromo?
b)
Se o rendimento real de bromobenzeno foi de
56,7g, qual é o rendimento percentual?
Fontes: Resumos e Apostilas do meu curso.
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