As palavras “excesso” e “limitante” nos fazem pensar em uma grande quantidade de um lado e pouca quantidade de outro lado, certo? Na Química estes conceitos adquirem outras definições que irão nos ajudar a identificar o reagente limitante e o reagente em excesso de uma reação química.
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 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.
Introdução à Cinética Química
Veja agora com o professor Felipe Sobis um resumo básico sobre a velocidade das reações químicas, para você compreender o que acontece com os reagentes e as quantidades disponibilizadas para as reações:
Muito boa esta introdução. E tem mais aulas com o professor Felipe Sobis no canal do Curso Enem Gratuito.
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:
- massa do reagente em excesso, se houver
- 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 CO2.
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