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:

$2HCl+Mg(OH)_{2}\longrightarrow MgCl_{2}+2H_{2}O$

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 $2HCl+Mg(OH)_{2}$ , dois mols de HCl reagem com um mol de Mg(OH)₂ . Se for preparada uma reação entre um mol de cada composto $HCl+Mg(OH)_{2}$ , 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:

$N_{Mg(OH)_{2}}={\frac {1}{1}}=1$

$N_{HCl}={\frac {1}{2}}=0{,}5$

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:

   $M_{Mg(OH)_{2}}=24{,}3+(16+1)*2=58{,}3\ g/mol$

   $M_{HCl}=1+35,45=36,45\ g/mol$

2. Determinação do número de mols, utilizando a massa molecular:

   $Mol_{Mg(OH)_{2}}={\frac {5\ g}{58{,}3\ g/mol}}=0{,}086\ mol$

   $Mol_{HCl}={\frac {10\ g}{36{,}6\ g/mol}}=0{,}273\ mol$

3. Divisão pelos coeficientes estequiométricos:

   $N_{Mg(OH)_{2}}={\frac {0{,}086}{1}}=0{,}086$

   $N_{HCl}={\frac {0{,}273}{2}}=0{,}137$

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