Reagente limitante e reagente em excesso (Explicação)

Oi pessoal! Hoje iremos falar um pouco mais sobre as reações químicas, mais especificamente sobre os reagentes e como eles podem ser encontrados em uma reação.

Quando há uma reação química, nem sempre os reagentes vão ser adicionados nas quantidades estequiométricas exatas, ou seja, pode ser que seja adicionado um reagente em uma quantidade superior a necessária para que ocorra a reação ou quantidade inferior. 

Vamos pensar em um exemplo simples, uma receita de bolo. Nesta receita, pede-se para adicionar 2 xícaras de farinha e 1 ovo. 

Suponhamos que sua farinha está bem no fim e você decide colocar aquele restinho para não jogar fora. Você não seguiu a quantidade exata sugerida, então, haverá farinha a mais.

Em uma reação química, pode acontecer o mesmo. Podemos adicionar uma quantidade de reagente a mais do necessário para a reação. Chamamos este reagente de "reagente em excesso". Desta forma, quando temos um reagente em uma quantidade a mais do que o necessário, o outro reagente ditará o limite dessa reação.

Por que? 

Comparando a receita de bolo com a reação química, caso a gente decida fazer a mesma receita com apenas 1 xícara de farinha e 1 ovo, o bolo será feito (pode não ficar bom, mas teremos um produto final). No caso de reações químicas, se não respeitarmos as quantidades necessárias, a reação simplesmente não acontece. 

É preciso que os dois reagentes sejam adicionados na quantidade certa, pode estar em excesso, mas nunca inferior a quantidade mínima. 

O reagente que é adicionado em uma quantidade mínima, porém, suficiente (respeitando as proporções) é o reagente limitante e é quem determina quanto de produto será formado.

É muito importante conhecermos a Lei de Proust, pois ela explica essas relações. De acordo com esta lei, as reações irão ocorrer em proporções definidas e constantes. 

Exemplo: Formação de amônia

A reação que expressa a reação química entre gás nitrogênio e gás hidrogênio para a formação da amônia é:

1 N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

Como podem perceber há uma proporção a ser respeitada nesta reação - 1 N2 para 3 H2. 

Se eu quiser produzir o dobro de amônia, será necessário então de 2 N2 e 6 H2. Caso realizemos essa reação com quantidades diferentes do que essas citadas ou fora da proporção, teremos que determinar quem é o reagente limitante e quem é o reagente em excesso. 

Vamos praticar!

Exercício:

Utilizando 10,0 g de N2 e 3,5 g de H2 para a reação de formação de amônia, responda as seguintes questões:

Dados: N2 = 28 g/mol; H2 = 2 g/mol e NH3 = 17 g/mol

a) Quanto foi formado, em g, de amônia?

b) Quem é o reagente limitante e quem é o reagente em excesso?

c) Que quantidade, em g, sobrou do reagente em excesso na reação?

• Como resolver esse exercício?

1º passo: Estabelecer as relações entre reagentes.

Para isso vamos precisar da equação balanceada.

Atenção: Alguns exercícios podem fornecer uma equação não balanceada, então, sempre confiram! 

1 N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

Neste caso, a reação está balanceada, então iremos prosseguir para os próximos passos.

1 mol de N2 ------- 3 mols de H2

Em massa, isso é o mesmo que:

28 g de N2 -------- 6 g de H2

2º passo: Determinar o reagente limitante e o reagente em excesso através das relações feitas (1º passo) e os dados do enunciado.

Relembrando do enunciado: 10,0 g de N2 e 3,5 g de H2

28 g de N2 -------- 6 g de H2

10 g de N2 ----------- x

x = 2,14 g de H2

• Interpretação dos resultados:

Se utilizarmos 10,0 g de N2, para que a reação ocorra, é necessário que haja 2,14 g de H2. O enunciado nos diz que foi adicionado 3,5 g de H2, ou seja, há gás hidrogênio em excesso. 

Assim, determinamos quem é reagente limitante (N2) e quem é o reagente em excesso (H2).

3º passo: Determinar a quantidade em excesso.

Ao adicionarmos 10,0 g de N2 é necessário 2,14 g de H2 para que a reação ocorra, neste caso, foi adicionado 3,5 g, quantidade superior a necessária, então, sobrará gás hidrogênio: 

3,5 g - 2,14 g = 1,36 g de H2

Essa a quantidade de H2 que restará após a reação acontecer.

Espero que essa explicação tenha ajudado vocês a entenderem sobre reagente limitante e reagente em excesso.

Até a próxima e bons estudos!