Estequiometria: excesso de reagentes

Na maioria dos casos, como o rendimento não é de 100%, adiciona-se mais reagente do que o necessário para garantir que a quantidade de produto desejada seja de fato produzida. Isso porque, como vimos, as reações não apresentam 100% de rendimento; em uma situação real, sempre ocorrem perdas no processo.

Na resolução de problemas envolvendo excesso tratamos todas as reações químicas como ideais, considerando que todo o reagente presente irá reagir completamente. Mas, nas situações reais, em laboratório e indústrias, diversos fatores podem fazer com que a reação não ocorra como o ideal; dentre eles, destacam-se impureza de reagentes, imprecisão de medidas, temperatura e pressão não adequadas, entre outros.

Nos laboratórios e indústrias, diversos fatores podem levar as reações químicas a não ocorrerem de forma ideal.

Na resolução dos problemas envolvendo excesso, considera-se a situação ideal, ou seja, todo o reagente presente irá ser consumido, gerando a quantidade máxima de produto.

Para as reações que apresentam reagentes em excesso, o método de resolução é diferente, sendo necessário identificar o reagente em excesso para não encontrar resultados equivocados. Isso porque, se considerarmos o excesso, obteremos como resultado uma quantidade de produto superior à quantidade realmente obtida.

CLASSIFICAÇÃO DOS REAGENTES

Quanto aos reagentes, estes podem ser classificados em:

• Reagente limitante: é aquele que reage completamente. Sendo assim, ao final da reação, sua quantidade no sistema é igual a zero.

• Reagente em excesso: é aquele que não reage por completo, por sua quantidade estar acima da necessária para a reação ocorrer. Sendo assim, ao final da reação, sua quantidade no sistema é maior que zero.

MÉTODO DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS ENVOLVENDO EXCESSO

Uma maneira de identificar se um problema envolve excesso de reagentes é observar se estão sendo fornecidos os dados de mais de um reagente participante da reação. Sendo este o caso, utiliza-se o seguinte método para resolução do problema:

1. montar a equação química devidamente balanceada;

2. transformar os dados fornecidos em números de mols;

3. montar uma tabela, contendo os estágios “início”, “reação” e “final” onde serão relacionados os dados, em mols, de todas as substâncias participantes da reação.

A + B ⇾ C + D

Observe que a tabela apresenta quatro colunas a serem preenchidas com a quantidade em mols referentes aos reagentes A e B e aos produtos C e D.

Onde:

I ⇾ início da reação (dado relativos aos reagentes); Como a reação ainda não ocorreu e por isso não há produtos, essa linha só é preenchida para os reagentes.

R ⇾ o quanto de fato reagiu (essa segunda linha obedece a proporção estequiométrica);

E⇾ final da reação. Nessa linha, os valores obtidos não podem ser menores que zero. Os valores obtidos para os produtos e para o reagente em excesso devem ser maiores que zero, e para o reagente limitante deve ser igual a zero.

Exemplo:

Determine a massa de sal que pode ser obtida quando 392 g de H2SO4 reagem completamente com 160 g de NaOH.

Resolução:

Montando-se a equação de neutralização devidamente balanceada, tem-se que:

H2SO4 + 2 NaOH ⇾ Na2SO4 + 2 H2O

Observe que o problema forneceu dados de dois reagentes, logo, desconfia-se que há de reagente em excesso. Por isso, vamos transformar os dados fornecidos em número de mols:

Dadas as massas molares:

MM H2SO4 = 98 g/mol

MM NaOH = 40 g/mol

nH2SO4 = m/mol = 392/98 = 4 mols

nNaOH = m/mol = 160/40 = 4 mols

H2SO4 + 2 NaOH ⇾ Na2SO4 + 2H2O

Repare que a primeira linha foi preenchida a partir dos dados fornecidos pelo enunciado da questão.

Como a proporção é de um mol de H2SO4 para dois mols de NaOH, ou seja, 1:2, tem-se que a base irá reagir completamente, enquanto, dos 4 mols de ácido, apenas 2 irão de fato reagir. Assim, tem-se que:

Reagente limitante: NaOH

Reagente em excesso: H2SO4

Na segunda linha da tabela, coloca-se a quantidade de cada reagente, respeitando a proporção estequiométrica entre eles (1:2). Já na terceira, coloca-se a quantidade de reagente que não reagiu (em excesso) e a quantidade de produto formada, também respeitando-se a proporção estequiométrica:

H2SO4 + 2 NaOH ⇾ Na2SO4 + 2 H2O

A quantidade de reagente em excesso que restou ao final da reação é calculada subtraindo-se a quantidade inicial da quantidade que reagiu.

Repare que na segunda linha da tabela o sinal de menos ( – ) indica que o reagente foi consumido, enquanto o sinal de mais ( + ) indica que o reagente foi formado.

Com o quadro devidamente preenchido, pode-se calcular a quantidade, atenta-se para o solicitado na questão. Pedia-se a quantidade de sal formada, ou seja, a quantidade de Na2SO4 produzida. Convertendo o número de mols de Na2SO4 para massa, tem-se que:

1 mol de Na2SO4 ____ 142g

2 mols de Na2SO4 ____ x

x = 284g de Na2SO4

EXÉRCICIO RESOLVIDO

01. OH²S reage com o SO² segundo a reação:

2 H²S + SO² ⥨ 3 S+ 2 H²O.

Assinale, entre as opções abaixo, aquela que indica o número máximo de mols de S que pode ser formado quando se faz reagir 5 mols de H²S com 2 mols de SO²:

a) 3

b) 4

c) 6

d) 7,5

e) 15

Resolução:
Considerando a proporção entre os reagentes como 2:1, nota-se que o reagente H²S está em excesso:

2 H²S + SO² ➜ 3 S + 2 H²O

Logo, são formados 6 mol de S.