Reagente limitante e reagente in eccesso

 

In una equazione chimica viene specificato il numero di moli di ciascun reagente che si combina per formare i prodotti, quindi ci dà notizie circa il rapporto in cui gli atomi dei reagenti si combinano per dare i prodotti.

Se per esempio abbiamo una reazione in cui i reagenti sono in rapporto di 1:2 ,ed ìnvece di far reagire 1 mole con 2 moli dell’altro reagente, si fa reagire una mole con 3 moli dell’altro reagente; si nota che la quantità del secondo reagente sarà in eccesso, rispetto al primo che invece è in difetto. Il reagente in difetto viene detto reagente limitante perchè una volta consumato la reazione non può andare più avanti anche se il secondo reagente è ancora presente.

Quindi il reagente limitante è il reagente che si esaurisce per primo durante una reazione chimica e che limita la quantità di prodotto che si può formare.

Un metodo per capire quale dei reagenti è quello limitante è quello di calcolare la quantità di prodotto che si otterrebbe se ciascuno dei reagenti si trasformasse completamente. Il reagente limitante è quello che porterà alla formazione di una minore quantità di prodotto.

 

Consideriamo degli esempi.

Esercizio n° 1

Facciamo reagire 20 moli di solfato di potassio(K_{{2}}SO_{{4}}) con 16 mol di cloruro di calcio (CaCl_{{2}}). Individuiamo il reagente limitante e quello in eccesso.

La reazione bilanciata è la seguente:

K_{{2}}SO_{{4}} + CaCl_{{2}} →CaSO_{{4}} + 2KCl

Supponiamo che le 20 mol di K_{{2}}SO_{{4}} reagiscano completamente, quindi vediamo quante moli di KCl si formano.

La proporzione è 1:2 = 20mol : x(moli di KkCl) quindi x = 40 mol.

Supponiamo ora che reagiscano completamente le moli di CaCl_{{2}}. La proporzione è la seguente:

1 : 2 = 16mol: x(moli di KCl)  quindi x= 32mol

Il reagente limitante è CaCl_{{2}}, l’altro è il reagente in eccesso.

Esercizio n° 2

Se si fanno reagire 35,0 g di sodio con 40,0 g di ossigeno, individuiamo il reagente limitante. Calcoliamo inoltre la quantità di ossido di sodio che si forma dalla reazione.

La reazione bilanciata di sintesi è la seguente:

Na + O_{2} → 2 Na_{2}O

Calcoliamo prima il numero di moli del sodio e dell’ossigeno.

La MM del sodio è 22,99g/mol, quella dell’O_{2} è 32 g/mol.

n = \frac{g}{MM} ⇒    n_{{Na}}\frac{35,0g}{22,99g/mol}= 1,52 mol

n_{{O_{2}}}\frac{40,0g}{32,00 g/mol} = 1,25 mol

Ora calcoliamo le moli di O_{2} che servirebbero per far reagire completamente 1,52 mol di Na.

La proporzione è:

4 : 2 = 1,52 : n_{{O_{2}}} quindi n_{{O_{2}}}\frac{1,52 mol}{4} = 0,380 mol

Quindi da questo risultato capiamo che invece abbiamo una quantità molto maggiore di ossigeno a disposizione, visto che il suo valore reale è di 1,25 mol. Il sodio è il reagente limitante.

Le moli di ossigeno che non si sono trasformate sono. 1,25 mol- 0,380 mol = 0,870 mol.

Quindi la massa di ossigeno che non ha reagito è m = n • MM quindi m = 0,870 mol• 32,00 g/mol= 27,8 g.

L’ossido di sodio che si forma dipenderà dal sodio che è il reagente limitante quindi la proporzione da stabilire è 4:1= 1,52 mol: n_{Na_{2}O}}

n_{Na_{2}O}}= \frac{1,52mol \cdot 2}{4}= 0,760 mol

la MM di Na_{2}O è 61,98 g\mol

m_{{Na_{2}O}}= n •  MM = 0,760 mol • 61,98 g\mol = 47,1 g

Vedi programma di chimica