- Com es calculen els reactius limitant i en excés?
- mètode 1
- exemple
- mètode 2
- exemples
- -exemple 1
- mètode 1
- Càlcul de les masses dels reactius
- -exemple 2
- mètode 1
- Càlcul de la massa de l'reactiu en excés
- Càlcul dels grams de AgCl produïts en la reacció
- referències
El reactiu limitant és aquell que es consumeix per complet i determina quanta massa de productes es formen en una reacció química; mentre que el reactiu en excés, és aquell que no reacciona completament després d'haver consumit el reactiu limitant.
En moltes reaccions, es busca que hi hagi un excés d'un reactiu per garantir que tot el reactiu d'interès reaccioni. Per exemple, si A reacciona amb B per produir C, i es vol que A reaccioni completament, s'addiciona un excés de B. No obstant això, la síntesi, i el criteri científic i econòmic, són els que decideixen si convé un excés d'A o de B.
Chemist Chemistry Lab Research Liquid
El reactiu limitant determina la quantitat de producte que pot formar-se en la reacció química. Per tant, si es coneix quant va reaccionar de A, es determina immediatament quant es va formar de C. Mai el reactiu en excés revela les quantitats formades de producte.
I si es consumeixen tant A com B en la reacció? Llavors es parla d'una barreja equimolar de A i B. A la pràctica, però, no és tasca fàcil assegurar que hi hagi iguals nombre de mols o equivalents de tots els reactius; en aquest cas, qualsevol dels dos, A o B, pot servir per calcular la quantitat formada de C.
Com es calculen els reactius limitant i en excés?
Hi ha moltes maneres d'identificar i calcular la quantitat de el reactiu limitant que pot intervenir en la reacció. Un cop calculada, els altres reactius estan en excés.
Un mètode que permet identificar quin és el reactiu limitant, basat en la comparació de la proporció dels reactius amb la relació estequiomètrica, és el que es descriu a continuació.
mètode 1
Una reacció química pot esquematitzar-se en la forma següent:
ax + by => CZ
On X, Y i Z representen el nombre de mols de cada reactiu i producte. Mentrestant, a, bic representen els seus coeficients estequiomètrics, resultants de l'balanç químic de les reaccions.
Si s'obté el quocient (X / a) i el quocient (I / b), aquell reactiu que tingui el menor quocient és el reactiu limitant.
Quan es calculen els quocients assenyalats s'està establint la relació entre el nombre de mols presents en la reacció (X, Y i Z) i el nombre de mols que intervenen en la reacció, representats pels coeficients estequiomètrics dels reactius (aib).
Per tant, com més baix sigui el quocient assenyalat per a un reactiu, més gran serà el dèficit d'aquest reactiu per concloure la reacció; i per això, és el reactiu limitant.
exemple
SiO 2 (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO 2 (g)
Es fan reaccionar 3 g de SiO 2 (òxid de silici) amb 4,5 g de C (carboni).
Moles de SiO 2
Massa = 3 g
Pes molecular = 60 g / mol
Nombre de mols de SiO 2 = 3g / (60g / mol)
0,05 mols
Nombre de mols de C
Massa = 4,5 g
Pes atòmic = 12 g / mol
Nombre de mols de C = 4,5 g / (12 g / mol)
0,375 mols
Quocient entre el nombre de mols dels reactius i els seus coeficients estequiomètrics:
Per al SiO 2 = 0,05 mols / 1 mol
Quocient = 0,05
Per al C = 0,375 mols / 3 mols
Quocient = 0,125
De la comparació dels valors dels quocients, es pot concloure que el reactiu limitant és el SiO 2.
mètode 2
A la reacció anterior se li calcula la massa produïda de SiC, quan s'usa 3 g de SiO 2 i quan es fan servir els 4,5 g de C
(3 g SiO 2) x (1 mol SiO 2 /60 g SiO 2) x (1 mol SiC / 1 mol SiO 2) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 2 g de SiC
(4,5 g C) x (3 mol C / 36 g C) x (1 mol de SiC / 3 mol de C) x (40 g SiC / 1 mol de SiC) = 5 g de SiC
Llavors, es produiria més SiC (carbur de silici) si la reacció ocorregués consumint tot el carboni que la quantitat produïda a l'consumir tot el SiO 2. En conclusió, el SiO 2 és el reactiu limitant, ja que a l'consumir tot l'excés de C es generaria més SiC.
exemples
-exemple 1
Es fan reaccionar 0,5 mols d'alumini amb 0,9 mols de clor (Cl 2) per formar clorur d'alumini (AlCl 3): Quin és el reactiu limitant i quin és el reactiu en excés? Calculeu la massa de el reactiu limitant i de l'reactiu sobrant
2 Als el (s) + 3 Cl 2 (g) => 2 AlCl 3 (s)
mètode 1
Els quocients entre els mols dels reactius i els coeficients estequiomètrics són:
Pel alumini = 0,5 mols / 2 mols
Quocient de l'alumini = 0,25
Per al Cl 2 = 0,9 mols / 3 mols
Quocient de l'Cl 2 = 0,3
Després, el reactiu limitant és l'alumini.
S'arriba a una conclusió similar, si es determina els mols de clor que es requereixen per combinar-se amb els 0,5 mols d'alumini.
Moles de Cl 2 = (0,5 mols d'A l') x (3 mols de Cl 2 /2 mols d'A l')
0,75 mols de Cl 2
Després hi ha un excés de Cl 2: es requereixen 0,75 mols per reaccionar amb l'alumini, i estan presents 0,9 mols. Per tant, hi ha un excés de 0,15 mols de Cl 2.
Es pot concloure que el reactiu limitant és l'alumini
Càlcul de les masses dels reactius
Massa de el reactiu limitant:
Massa de l'alumini = 0,5 mols d'A l'x 27 g / mol
13,5 g.
La massa atòmica de l'A l'és 27g / mol.
Massa de l'reactiu en excés:
Va sobrar 0,15 mols de Cl 2
Massa de Cl 2 sobrant = 0,15 mols de Cl 2 x 70 g / mol
10,5 g
-exemple 2
La següent equació representa la reacció entre el nitrat de plata i el clorur de bari en dissolució aquosa:
2 AgNO 3 (ac) + BaCl 2 (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (NO 3) 2 (ac)
Segons aquesta equació, si una dissolució que conté 62,4g de AgNO 3 es barreja amb una dissolució que conté 53,1 g de BaCl 2: a) Quin és el reactiu limitant? b) Quants de quina reactiu queden sense reaccionar? c) Quants grams de AgCl es van formar?
Pesos moleculars:
-AgNO 3: 169,9g / mol
-BaCl 2: 208,9 g / mol
-AgCl: 143,4 g / mol
-Ba (NO 3) 2: 261,9 g / mol
mètode 1
Per aplicar el Mètode 1, que permet la identificació de l'reactiu limitant, cal determinar els mols de AgNO 3 i BaCl 2 presents en la reacció.
Moles de AgNO 3
Pes molecular 169,9 g / mol
Massa = 62,4 g
Nombre de mols = 62,4 g / (169,9 g / mol)
0,367 mols
Moles de BaCl 2
Pes molecular = 208,9 g / mol
Massa = 53,1 g
Nombre de mols = 53,1 g / (208,9 g / mol)
0,254 mols
Determinació dels quocients entre el nombre de mols dels reactius i els seus coeficients estequiomètrics.
Per al AgNO 3 = 0,367 mols / 2 mols
Quocient = 0,184
Per al BaCl 2 = 0,254 mols / 1 mol
Quocient = 0,254
Basant-se en el Mètode 1, el valor dels quocients permet identificar el AgNO 3 com el reactiu limitant.
Càlcul de la massa de l'reactiu en excés
El balanç estequiomètric de la reacció indica que 2 mols de AgNO 3 reaccionen amb 1 mol de BaCl 2.
Moles de BaCl 2 = (0,367 mols de AgNO 3) x (1 mol BaCl 2 /2 mols de AgNO 3)
0,1835 mols de BaCl 2
I els mols de BaCl 2 que no van intervenir en la reacció, és a dir, que estan en excés són:
0,254 mols - 0,1835 mols = 0,0705 mols
Massa de BaCl 2 en excés:
0,0705 mols x 208,9 g / mol = 14,72 g
Resum:
Reactiu en excés: BaCl 2
Massa en excés: 14,72 g
Càlcul dels grams de AgCl produïts en la reacció
Per calcular la massa dels productes els càlculs es fan en base a l'reactiu limitant.
g de AgCl = (62,4 g de AgNO 3) x (1 mol AgNO 3 / 169,9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO 3) x (142,9 g / mol d'AgCl)
52,48 g
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Flors J. (2002). Química. editorial Santillana
- Wikipedia. (2018). Reactiu limitant: es.wikipedia.org
- Shah S. (21 d'agost del 2018). Limiting Reagents. Chemistry LibreTexts. Recuperat de: chem.libretexts.org
- Stoichiometry limiting Reagent Examples. Recuperat de: chemteam.info
- Washington University. (2005). Limiting Reagents. Recuperat de: chemistry.wustl.edu