Reagente limitante

Numa reação química, o reagente limitante é aquele que será consumido por completo em primeiro lugar, fazendo com que a reação termine. A sua determinação depende da quantidade inicial (mols) de cada um dos reagentes, e leva em conta a estequiometria da reacção.

O reagente limitante de uma reação química é o reagente que se encontra presente em menor quantidade relativa, isto é, o que apresenta menor quociente entre a respectiva quantidade de substância e o coeficiente estequiométrico respectivo na equação química que traduz a reação. Em situações do quotidiano, tanto no laboratório como na indústria, as relações entre reagentes e produtos não são simples, uma vez que é necessário ter em atenção que os reagentes não existem no estado de pureza absoluta, apresentando impurezas; as quantidades relativas de reagentes raramente obedecem às proporções estequiométricas, havendo um reagente limitante e outro(s) em excesso e a quantidade obtida de cada produto nem sempre é igual à teoricamente esperada, fazendo com que o rendimento da reação seja inferior a 100%. Deste modo, torna-se importante determinar o reagente limitante de uma reação química, sendo este definido como aquele que está em defeito relativamente às proporções estabelecidas pela correspondente equação química. O reagente limitante é o reagente cuja quantidade determina a(s) quantidade(s) máxima(s) de reagente(s) que se gasta(m) e de produto(s) que se forma(m) nessa reação química. Numa reação designam-se por reagentes em excesso todos os reagentes que não sejam o reagente limitante. Se as quantidades de todos os reagentes estiverem em proporções estequiométricas, todos os reagentes são limitantes.


Determinação do reagente limitante

Exemplo de Reação Química

Para demonstrar o cálculo do reagente limitante, utilizar-se-à como exemplo a seguinte reação, que culmina com a formação de cloreto de magnésio e água:

2 H C l + M g ( O H ) 2 ⟶ M g C l 2 + 2 H 2 O {\displaystyle 2HCl+Mg(OH)_{2}\longrightarrow MgCl_{2}+2H_{2}O}

Acertar a equação

Numa reação química e de acordo com a Lei de Lavoisier, não há nem perda nem ganho de massa. Tal implica que o número total de átomos de cada elemento no lado esquerdo da equação deve ser sempre igual ao do lado direito. Ao proceder à determinação do reagente limitante, a equação deve ser "acertada" (ou "balanceada") por forma a cumprir a lei de Lavoisier (ver mais em estequiometria).

Na equação exibida acima encontram-se 4 átomos de hidrogênio (H), 2 de cloro (Cl), 1 de magnésio (Mg) e 2 de oxigênio (O) tanto à esquerda como à direita, pelo que a equação química já se encontra "acertada".

Cálculo do reagente limitante

O reagente limitante encontra-se dividindo a quantidade (em mol) de cada reagente pelo seu índice estequiométrico.Por exemplo: em 2HCl, "2" é o índice estequiométrico. O reagente para o qual se obtiver o valor mais baixo é o limitante.

Reagente em mols

De acordo com a estequiometria da equação 2 H C l + M g ( O H ) 2 {\displaystyle 2HCl+Mg(OH)_{2}} , dois mols de HCl reagem com um mol de Mg(OH)2 . Se for preparada uma reação entre um mol de cada composto H C l + M g ( O H ) 2 {\displaystyle HCl+Mg(OH)_{2}} , o reagente limitante seria o HCl, visto que se gasta a uma proporção maior (2 de HCl por cada 1 de Mg(OH)2). Esta observação empírica é comprovada ao efectuar o cálculo indicado em baixo:

N M g ( O H ) 2 = 1 1 = 1 {\displaystyle N_{Mg(OH)_{2}}={\frac {1}{1}}=1}

N H C l = 1 2 = 0 , 5 {\displaystyle N_{HCl}={\frac {1}{2}}=0{,}5}

Reagente em massa

A unidade de medida mais frequentemente utilizada para quantificar os reagentes (em estado sólido) é a massa, pelo que quando apenas a massa (e não a quantidade em mol) dos reagentes é conhecida, é necessário efectuar a conversão para determinar o reagente limitante (ver mais em massa molecular.

Exemplo

Questão: Se fizer reagir 10 gramas de HCl com 5 gramas de Mg(OH)2, qual o reagente limitante?

  1. Determinação da massa molar de cada um dos reagentes:
    M M g ( O H ) 2 = 24 , 3 + ( 16 + 1 ) ∗ 2 = 58 , 3   g / m o l {\displaystyle M_{Mg(OH)_{2}}=24{,}3+(16+1)*2=58{,}3\ g/mol}
    M H C l = 1 + 35 , 45 = 36 , 45   g / m o l {\displaystyle M_{HCl}=1+35,45=36,45\ g/mol}
  2. Determinação do número de mols, utilizando a massa molecular:
    M o l M g ( O H ) 2 = 5   g 58 , 3   g / m o l = 0,086   m o l {\displaystyle Mol_{Mg(OH)_{2}}={\frac {5\ g}{58{,}3\ g/mol}}=0{,}086\ mol}
    M o l H C l = 10   g 36 , 6   g / m o l = 0,273   m o l {\displaystyle Mol_{HCl}={\frac {10\ g}{36{,}6\ g/mol}}=0{,}273\ mol}
  3. Divisão pelos coeficientes estequiométricos:
    N M g ( O H ) 2 = 0,086 1 = 0,086 {\displaystyle N_{Mg(OH)_{2}}={\frac {0{,}086}{1}}=0{,}086}
    N H C l = 0,273 2 = 0,137 {\displaystyle N_{HCl}={\frac {0{,}273}{2}}=0{,}137}

Resposta: Nesta situação, o reagente limitante é o Mg(OH)2 (0,086 < 0,137).