- Come vengono calcolati i reagenti limitanti e in eccesso?
- Metodo 1
- Esempio
- Metodo 2
- Esempi
- -Esempio 1
- Metodo 1
- Calcolo delle masse dei reagenti
- -Esempio 2
- Metodo 1
- Calcolo della massa del reagente in eccesso
- Calcolo dei grammi di AgCl prodotti nella reazione
- Riferimenti
Il reagente limitante è quello che si consuma completamente e determina quanta massa di prodotti si formano in una reazione chimica; mentre il reagente in eccesso è quello che non reagisce completamente dopo aver consumato il reagente limitante.
In molte reazioni, si cerca un eccesso di reagente per garantire che tutto il reagente di interesse reagisca. Ad esempio, se A reagisce con B per produrre C, e si desidera che A reagisca completamente, viene aggiunto un eccesso di B. Tuttavia, la sintesi e i criteri scientifici ed economici sono ciò che decide se un eccesso di A è appropriato. o B.
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Il reagente limitante determina la quantità di prodotto che può formarsi nella reazione chimica. Pertanto, se si sa quanto di A ha reagito, si determina immediatamente quanta di C. Il reagente in eccesso non rivela mai la quantità di prodotto formato.
Cosa succede se sia A che B vengono consumati nella reazione? Quindi si parla di una miscela equimolare di A e B. In pratica, tuttavia, non è un compito facile assicurarsi che ci siano un numero uguale di moli o equivalenti di tutti i reagenti; In questo caso, uno dei due, A o B, può essere utilizzato per calcolare la quantità di C.
Come vengono calcolati i reagenti limitanti e in eccesso?
Esistono molti modi per identificare e calcolare la quantità di reagente limitante che può essere coinvolto nella reazione. Una volta calcolati, gli altri reagenti sono in eccesso.
Un metodo che permette di identificare quale sia il reagente limitante, in base al confronto della proporzione dei reagenti con il rapporto stechiometrico, è quello descritto di seguito.
Metodo 1
Una reazione chimica può essere delineata nel modo seguente:
aX + bY => cZ
Dove X, Y e Z rappresentano il numero di moli di ciascun reagente e prodotto. Nel frattempo, a, bec rappresentano i loro coefficienti stechiometrici, risultanti dall'equilibrio chimico delle reazioni.
Se si ottengono il quoziente (X / a) e il quoziente (Y / b), il reagente con il quoziente inferiore è il reagente limitante.
Quando vengono calcolati i rapporti indicati, viene stabilita la relazione tra il numero di moli presenti nella reazione (X, Y e Z) e il numero di moli coinvolte nella reazione, rappresentato dai coefficienti stechiometrici dei reagenti (aeb).
Pertanto, minore è il quoziente indicato per un reagente, maggiore è il deficit di quel reagente per completare la reazione; e quindi, è il reagente limitante.
Esempio
SiO 2 (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO 2 (g)
3 g di SiO 2 (ossido di silicio) sono fatti reagire con 4,5 g di C (carbonio).
Talpe di SiO 2
Massa = 3 g
Peso molecolare = 60 g / mol
Numero di moli di SiO 2 = 3 g / (60 g / mol)
0,05 moli
Numero di moli di C
Massa = 4,5 g
Peso atomico = 12 g / mol
Numero di moli di C = 4,5 g / (12 g / mol)
0,375 moli
Quoziente tra il numero di moli dei reagenti e i loro coefficienti stechiometrici:
Per SiO 2 = 0,05 mol / 1 mol
Quoziente = 0,05
Per C = 0,375 moli / 3 moli
Quoziente = 0,125
Dal confronto dei valori dei quozienti si può concludere che il reagente limitante è SiO 2 .
Metodo 2
Nella reazione precedente si calcola la massa prodotta di SiC, quando si usano 3 g di SiO 2 e quando si usano i 4,5 g di C
(3 g SiO 2 ) x (1 mole SiO 2 /60 g SiO 2 ) x (1 mol SiC / 1 mol SiO 2 ) x (40 g SiC / SiC 1 mol) = 2 g di 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
Quindi, si produrrebbe più SiC (carburo di silicio) se la reazione avvenisse consumando tutto il carbonio rispetto alla quantità prodotta consumando tutto il SiO 2 . In conclusione, SiO 2 è il reagente limitante, poiché consumando tutto il C in eccesso, si genererebbe più SiC.
Esempi
-Esempio 1
0,5 moli di alluminio vengono fatte reagire con 0,9 moli di cloro (Cl 2 ) per formare cloruro di alluminio (AlCl 3 ): qual è il reagente limitante e qual è il reagente in eccesso? Calcola la massa del reagente limitante e del reagente in eccesso
2 Al (s) + 3 Cl 2 (g) => 2 AlCl 3 (s)
Metodo 1
I quozienti tra le moli dei reagenti e i coefficienti stechiometrici sono:
Per alluminio = 0,5 moli / 2 moli
Quoziente di alluminio = 0,25
Per Cl 2 = 0,9 moli / 3 moli
Quoziente di Cl 2 = 0,3
Quindi il reagente limitante è l'alluminio.
Una conclusione simile si raggiunge se si determinano le moli di cloro necessarie per combinarsi con le 0,5 moli di alluminio.
Moli di Cl 2 = (0,5 moli di A) x (3 moli di Cl 2 /2 moli di A)
0,75 moli di Cl 2
Quindi c'è un eccesso di Cl 2 : sono necessarie 0,75 moli per reagire con l'alluminio e sono presenti 0,9 moli. Pertanto, c'è un eccesso di 0,15 moli di Cl 2.
Si può concludere che il reagente limitante è l'alluminio
Calcolo delle masse dei reagenti
Massa del reagente limitante:
Massa di alluminio = 0,5 moli di Al x 27 g / mole
13,5 g.
La massa atomica di Al è 27 g / mol.
Massa del reagente in eccesso:
Sono rimaste 0,15 moli di Cl 2
Massa di Cl 2 in eccesso = 0,15 moli di Cl 2 x 70 g / mol
10,5 g
-Esempio 2
La seguente equazione rappresenta la reazione tra nitrato d'argento e cloruro di bario in soluzione acquosa:
2 AgNO 3 (aq) + BaCl 2 (aq) => 2 AgCl (s) + Ba (NO 3 ) 2 (aq)
Secondo questa equazione, se una soluzione contenente 62,4 g di AgNO 3 viene miscelata con una soluzione contenente 53,1 g di BaCl 2 : a) Qual è il reagente limitante? b) Quanti reagenti rimangono non reagiti? c) Quanti grammi di AgCl si sono formati?
Pesi molecolari:
-AgNO 3 : 169,9 g / mol
-BaCl 2 : 208,9 g / mol
-AgCl: 143,4 g / mol
-Ba (NO 3 ) 2 : 261,9 g / mol
Metodo 1
Per applicare il Metodo 1, che consente l'identificazione del reagente limitante, è necessario determinare le moli di AgNO 3 e BaCl 2 presenti nella reazione.
Talpe di AgNO 3
Peso molecolare 169,9 g / mol
Massa = 62,4 g
Numero di moli = 62,4 g / (169,9 g / mol)
0,367 moli
Talpe di BaCl 2
Peso molecolare = 208,9 g / mol
Massa = 53,1 g
Numero di moli = 53,1 g / (208,9 g / mol)
0,254 moli
Determinazione dei quozienti tra il numero di moli dei reagenti e i loro coefficienti stechiometrici.
Per AgNO 3 = 0,367 moli / 2 moli
Quoziente = 0,184
Per BaCl 2 = 0,254 moli / 1 mole
Quoziente = 0,254
In base al Metodo 1, il valore dei rapporti consente di identificare AgNO 3 come reagente limitante.
Calcolo della massa del reagente in eccesso
Il bilancio stechiometrico della reazione indica che 2 moli di AgNO 3 reagiscono con 1 mole di BaCl 2.
Moli di BaCl 2 = (0,367 moli di AgNO 3 ) x (1 mole BaCl 2 /2 moli di AgNO 3 )
0,1835 moli di BaCl 2
E le moli di BaCl 2 che non sono intervenute nella reazione, cioè che sono in eccesso, sono:
0,254 moli - 0,1835 moli = 0,0705 moli
Massa di BaCl 2 in eccesso:
0,0705 mol x 208,9 g / mol = 14,72 g
Sommario:
Reagente in eccesso: BaCl 2
Massa in eccesso: 14,72 g
Calcolo dei grammi di AgCl prodotti nella reazione
Per calcolare la massa dei prodotti, i calcoli vengono effettuati sulla base del reagente limitante.
g AgCl = (62,4 g AgNO 3 ) x (1 mol AgNO 3 / 169,9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO 3 ) x (142,9 g / mol AgCl)
52,48 g
Riferimenti
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
- Flores J. (2002). Chimica. Editoriale di Santillana
- Wikipedia. (2018). Reagente limitante: en.wikipedia.org
- Shah S. (21 agosto 2018). Reagenti limitanti. Chemistry LibreTexts. Recupero da: chem.libretexts.org
- Esempi di reagenti limitanti stechiometria. Recupero da: chemteam.info
- Washington University. (2005). Reagenti limitanti. Estratto da: chemistry.wustl.edu