Reagente limitante e reagente em excesso

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 2 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.

Já 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.

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.

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

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

Vamos agora assistir um vídeo para aumentar nossos conhecimentos?

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