IL REAGENTE LIMITANTE

Il reagente limitante è quello che si consuma completamente nel corso della reazione determinando la quantità di prodotti che si possono ottenere.

Per determinare il reagente limitante, è sufficiente dividere il numero di moli iniziali di ciascun reagente, per il rispettivo coefficiente stechiometrico.

  • Il reagente, il cui rapporto dà come risultato il valore più basso, rappresenta il reagente limitante.
  • Il reagente, il cui rapporto dà come risultato il valore più alto, rappresenta il reagente in eccesso.
  • Se i rapporti danno esattamente come risultato lo stesso valore, allora i reagenti sono presenti in quantità stechiometrica.

CALCOLO DEL REAGENTE LIMITANTE

Si consideri una generica reazione in cui si assuma che la specie A sia il reagente limitante:

aA + bB → rR + sS

A, B, C, D sono le specie chimiche coinvolte nella reazione.

a, b, r, s sono i coefficienti stechiometrici della reazione.

Calcolo\;reagente\;limitante\;A = \frac{n\; moli\;A}{a}

Calcolo\;reagente\;limitante\;B = \frac{n\; moli\;B}{b}

Se la specie chimica A è il reagente limitante allora:

\frac{n\; moli\;A}{a}< \frac{n\; moli\;B}{b}

REAGENTE IN ECCESSO E MOLI DI PRODOTTI

Dalle seguenti formule è possibile ricavare il numero di moli in eccesso di reagente e il numero di prodotti ottenuti:

n\;moli\;in\;eccesso\;di\;B = n\;moli\;iniziali\;B -(b\cdot\frac{n\; moli\;A}{a})

n\;moli\;di\;R = r \cdot \frac{n\; moli\;A}{a}

n\;moli\;di\;S = s \cdot \frac{n\; moli\;A}{a}

ESERCIZIO SVOLTO N.1

Si prenda la seguente reazione già bilanciata:

Ca + 2HCl → CaCl2 + H2

Si considerino inizialmente presenti 0,250 moli di calcio metallico e 0,400 moli di acido cloridrico.

Si determini il reagente limitante, il numero di moli di prodotti ottenuti, e il numero di moli in eccesso dell’altro reagente.

Il calcolo del reagente limitante avviene in accordo con le seguenti formule:

Reagente\;Ca = \frac{n\;moli\;iniziali\;Ca}{1}=\frac{0,250\; moli}{1} = 0,250\;moli

Reagente\;HCl = \frac{n\;moli\;iniziali\;HCl}{2}=\frac{0,400\; moli}{2} = 0,200\;moli

Il valore più basso determina come HCl sia il reagente limitante.

Si procede poi al calcolo del numero di moli di prodotti ottenuti:

n\;moli\;di\;CaCl_{2} = 1 \cdot 0,200\;moli = 0,200\;moli

n\;moli\;di\;H_{2} = 1 \cdot 0,200\;moli = 0,200\;moli

Il numero di moli in eccesso di calcio si ottiene:

n\;moli\;in\;eccesso\;di\;Ca = 0,250-1\cdot0,200=0,050 \;moli

ESERCIZIO SVOLTO N.2

10 g di ossido di calcio vengono sciolti in 300 ml di soluzione 0,2 M di acido fosforico. Dalla reazione si ottengono fosfato di calcio e acqua.

  1. Scrivere la reazione chimica bilanciata.
  2. Determinare il numero di moli iniziali di ciascun reagente.
  3. Determinare il reagente limitante.
  4. Determinare il numero di moli di prodotti ottenuti.
  5. Determinare il numero di moli in eccesso dell’altro reagente una volta completata la reazione.

Punto 1.

Ossido di calcio = CaO

Acido fosforico = H3PO4

Fosfato di calcio = Ca3(PO4)2

Acqua = H2O

3CaO + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2 + 3H2O

Punto 2.

Calcolo del numero di moli iniziali:

n\;moli\;CaO = \frac{10,00\;g}{56,08\;g/mol} = 0,178\;moli

n\;moli\;H_{3}PO_{4} = 0,300\;L\cdot0,2\;mol/L = 0,060\;moli

Punto 3.

Calcolo del reagente limitante:

Reagente\;CaO = \frac{n\;moli\;iniziali\;CaO}{2}=\frac{0,178\; moli}{3} = 0,059\;moli

Reagente\;H_{3}PO_{4} = \frac{n\;moli\;iniziali\;H_{3}PO_{4}}{3}=\frac{0,060\; moli}{2} = 0,030\;moli

H3PO4 è il reagente limitante.

Punto 4.

Calcolo dei prodotti ottenuti:

n\;moli\;di\;Ca_{3}(PO_{4})_2 = 1 \cdot 0,030\;moli = 0,030\;moli

n\;moli\;di\;H_{2}O = 3 \cdot 0,030\;moli = 0,090\;moli

Punto 5.

Calcolo dell’eccesso di reagente:

n\;moli\;in\;eccesso\;di\;CaO = 0,178-3\cdot0,030=0,088 \;moli

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