Reagente limitante e reagente em excesso: reações químicas

Hora de se ligar nos fatores que interferem na velocidade das reações. É tema que sempre cai. Primeiramente, para identificarmos quando uma questão trata de reagente limitante e/ou em excesso, devemos verificar o enunciado.

Nesse sentido, o enunciado traz dados referentes a dois reagentes diferentes. Sendo assim, você perceberá que um deles será o reagente em excesso e o outro será o reagente limitante.

O que é reagente em excesso e reagente limitante?

O reagente em excesso será aquele que irá sobrar na reação química. Ou seja, o que eu tenho dessa substância nos reagentes é maior do que aquilo que eu preciso para realizar a reação.

Por sua vez, o reagente limitante é aquele que é totalmente consumido, que irá acabar. Dessa maneira, a reação não poderá mais continuar, pois esse reagente, ao ser consumido, limitou o processo.

A reação depende sempre do reagente limitante. Ou seja, para nossos cálculos usamos os dados do reagente limitante. Assim, como dito acima, ele determina o fim da reação química a partir do momento em que for totalmente consumido.

A Velocidade das Reações Químicas

Veja agora com o professor Felipe Sobis, do canal do Curso Enem Gratuito, uma introdução básica para você dominar os fatores que interferem na velocidade das reações químicas.

Exemplo de reagente limitante

Está muito difícil de entender? Então vamos fazer um exemplo básico do nosso dia a dia.

Você já deve ter feito uma panela de brigadeiro em casa quando bateu aquela vontade de comer doce. Afinal, quem não sabe fazer brigadeiro? Chega até a dar vontade de comer um agora, não é mesmo? Mas, segura a vontade e deixa pra fazer o brigadeiro só depois da aula!

Então, para fazer nossa receita hipotética de brigadeiro, vou usar uma quantidade aleatória de ingredientes, só para exemplificar o processo.

Nesse caso, para nosso brigadeiro “imaginário”, usamos 400 g de leite condensado mais 100 g de chocolate, onde iremos produzir no final 500 g de brigadeiro.

Agora vamos passar nossa receita para uma equação química:

leite condensado (400g)   +     chocolate (100g)   →   brigadeiro (500g)

Caso eu queira aumentar minha produção de brigadeiros, tenho que aumentar as quantidades dos reagentes de nossa reação, ou ingredientes da nossa receita.

Supondo que eu use 1200 g de leite condensado. Para essa quantidade de leite condensado, vou usar 400 g de chocolate, produzindo no final 1500g de brigadeiros. Vamos montar nossa equação:

leite condensado  +   chocolate   →   brigadeiro

400 g                           100 g             500 g

1200 g                          400 g             1500 g

Encontrando o reagente limitante e o em excesso

Se observarmos nesse segundo exemplo, a quantidade de leite condensado triplicou em relação à primeira receita para aumentar a produção dos brigadeiros. Diferente da quantidade de chocolate, que multiplicamos por 4.

Mas, observamos que a essa nova receita inclui 400 g desse ingrediente quando, na verdade, somente precisamos apenas de 300 g para a proporção correta.

Dessa maneira, podemos verificar que está sobrando 100 g de chocolate. Ou seja, consideramos que o chocolate está em excesso.

Portanto ele é o nosso reagente em excesso e o leite condensado é o reagente limitante da reação.

Veja a pureza dos reagentes na reação química:

Confira agora com a professora de química Larissa Campos, do canal do Curso Enem Gratuito:

Exemplo de questão de vestibular

Ficou mais fácil de entender os reagentes limitantes e os reagentes em excesso com a receita de brigadeiro? Beleza! Então, vamos agora aplicar isso numa equação química que pode aparecer no seu vestibular?

• 400 g de NaOH são adicionados a 504g de HNO₃. Calcular:

1. massa do reagente em excesso, se houver
2. massa do NaNO₃ obtida

Dados: massa molares: HNO₃ = 63g/mol;  NaOH = 40g/mol ; NaNO₃ = 85g/mol.

Vamos primeiro montar nossa equação química, onde devemos reagir o NaOH com o HNO₃ conforme está escrito no enunciado. Teremos como produto o NaNO₃.

1 NaOH  + 1 HNO₃   → 1  NaNO₃ +  1  H₂O

Observamos pelo enunciado que ele trabalha com 2 valores de massa dos reagentes, então devemos identificar quem é o reagente em excesso e quem é o reagente limitante.

Atenção: Não podemos esquecer de verificar se a equação química está balanceada antes de começarmos a calcular os reagentes limitantes e os reagentes em excesso!

Observe que temos em ambos os lados da seta a mesma quantidade de átomos dos elementos, ou seja, temos 1 átomo de Na antes e depois da seta; 1 átomo de N antes e depois da seta.

Bem como 4 átomos de oxigênio antes e depois da seta e 2 átomos de hidrogênio antes e depois da seta. Assim, a equação está balanceada.

Logo, não esqueça também de que quando não aparecem coeficientes na frente das substâncias usamos o número 1 na frente de cada molécula.

Por fim, para resolver essa questão, devemos relacionar o que o enunciado nos indica: NaOH/HNO₃:

NaOH / HNO₃ (vamos calcular a quantidade HNO₃)

1 mol NaOH   ____ 1 mol HNO₃

400 g        _______    x (g)

Lembrando da regra de 3: devemos ter nos 2 lados unidades iguais. Aqui temos unidades diferentes (mol e gramas), então devemos transformar mol em massa molar). A massa molar das substâncias foi dada no enunciado.

1 x 40g/mol NaOH   _____ 1 x 63g/mol HNO₃

400 g  _________________________    x(g)

40 x = 400 x 63

x = 630 g HNO₃

Agora iremos calcular a quantidade de NaOH:

1 x 40g/mol  NaOH  ___________  1 x 63g/mol HNO₃

x(g)                  ___________________    504 g

63 x  =  40 x 504

x = 320 g NaOH

Agora vamos verificar quem é o reagente em excesso e o limitante:

NaOH:

precisa de 320 g

tem disponível: 400 g

Observamos que irão sobrar 80 g, assim, esse é o reagente em excesso.

HNO₃:

precisa de 630 g

tem disponível: 504 g

Observamos que este é o reagente limitante.

Portanto, a massa do reagente em excesso é : 400 – 320 = 80g

2. Vamos agora calcular a massa de NaNO₃: iremos relacionar na regra de 3, o reagente limitante. NaNO₃ /  HNO₃

1 mol NaNO₃ ______  1 mol HNO₃

x (g)       _____________   504 g

Não podemos trabalhar com unidades diferentes, portanto devemos transformar mol em massa molar.

1 x 85g/mol NaNO₃ _____ 1 x 63g/mol HNO₃

x (g)            _____________     504g

63 x =  85 x 504

x = 680 g NaNO₃

Cálculo do Rendimento da Reação Química

Vamos fazer mais um exercício para entender melhor?

(UFG-2014) As pérolas contêm, majoritariamente, entre diversas outras substâncias, carbonato de cálcio (CaCO₃). Para obtenção de uma pérola artificial composta exclusivamente de CaCO₃, um analista inicialmente, misturou 22 g de CO₂ e 40 g de CaO. Nesse sentido, concluiu-se que o reagente limitante e a massa em excesso presente nessa reação são:

a) CO₂ e 22 g

b) CaO e 10 g

c) CO₂ e 12 g

d) CaO e 20 g

e) CO₂ e 8g

Dados: massas molares: CO₂ = 44 g/mol ; CaO = 56 g/mol; CaCO₃ = 100 g/mol.

Observamos que o enunciado cita 2 valores dos reagentes, assim, devemos identificar o reagente em excesso e o reagente limitante.

Devemos montar nossa equação química com os dados do enunciado:

CO₂  +   CaO    →  CaCO₃

Agora devemos verificar a quantidade de átomos dos elementos antes e depois da seta: temos as mesmas quantidades de cada átomo, assim, a equação está balanceada. (1 átomo de carbono de cada lado; 1 átomo de cálcio de cada lado e 3 átomos de oxigênio de cada lado).

Vamos relacionar o que o enunciado pede:  CO₂  / CaO:

1 mol CO₂ ______ 1 mol CaO

x (g)      ___________    40 g

Não podemos resolver a regra de 3, pois temos unidades diferentes (mol e gramas). Portanto, devemos transformar mol em massa molar:

1 x 44 g/mol CO₂ _____ 1 x 56 g/mol  CaO

x (g)          _____________    40 g

56 x =   44 x 40

Assim, chegamos no resultado de x = 31,42 g CO_2.

Calculamos a quantidade de CO₂ acima, agora vamos calcular a quantidade de CaO:

1 x 44 g/mol CO2 _____ 1 x 56 g/mol CaO

22 g           ______________   x (g)

44 x = 22 x 56

x = 28 g CaO

Agora vamos identificar quem é o reagente em excesso e o limitante:

CO₂:

o que precisa: 31,42 g

disponível: 22 g

Assim, observamos que este é o reagente limitante.

CaO:

o que precisa: 28g

disponível: 40 g

Dessa forma, observamos que esse é o reagente em excesso, temos uma sobra de 12g: 40 – 28 = 12g.

Gabarito: C

Videoaula

Exercícios

1) (UDESC-SC)

Qual a massa do produto obtido entre a reação de 10 g de NaOH(aq) com 20 g de H₂SO₄(aq)?

a) 98,00 g

b) 12,50 g

c) 28,90 g

d) 17,75 g

e) 80,00 g

Gabarito: D

2) (UFV-MG)

O alumínio (Al) reage com o oxigênio (O₂) de acordo com a equação química balanceada a seguir: 4 Al(s) + 3 O₂(g) →  2 Al₂O₃(s). A massa, em gramas, de óxido de alumínio (Al₂O₃) produzida pela reação de 9,0 g de alumínio com excesso de oxigênio é:

a) 17

b) 34

c) 8,5

d) 9,0

e) 27

Gabarito: A

3) (UFRGS-RS)

Quando 56 g de ferro são colocados para reagir com 40 g de enxofre, de acordo com a reação:

Fe  +  S  →   FeS

Dados: Fe = 56 ;  S = 32

Formam-se:

a) 40 g de FeS e sobram 16 g de Fe

b) 56 g de FeS e sobram 8 g de enxofre

c) 96 g de FeS

d) 88 g de FeS e sobram 8 g de enxofre

e) 40 g de FeS e sobram 8g de ferro

Gabarito: D

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