In una equazione chimica viene specificato il numero di moli di ciascun reagente che si combina per formare i prodotti, quindi ci dà notizie circa il rapporto in cui gli atomi dei reagenti si combinano per dare i prodotti.
Se per esempio abbiamo una reazione in cui i reagenti sono in rapporto di 1:2 ,ed ìnvece di far reagire 1 mole con 2 moli dell’altro reagente, si fa reagire una mole con 3 moli dell’altro reagente; si nota che la quantità del secondo reagente sarà in eccesso, rispetto al primo che invece è in difetto. Il reagente in difetto viene detto reagente limitante perchè una volta consumato la reazione non può andare più avanti anche se il secondo reagente è ancora presente.
Quindi il reagente limitante è il reagente che si esaurisce per primo durante una reazione chimica e che limita la quantità di prodotto che si può formare.
Un metodo per capire quale dei reagenti è quello limitante è quello di calcolare la quantità di prodotto che si otterrebbe se ciascuno dei reagenti si trasformasse completamente. Il reagente limitante è quello che porterà alla formazione di una minore quantità di prodotto.
Consideriamo degli esempi.
Esercizio n° 1
Facciamo reagire 20 moli di solfato di potassio(
) con 16 mol di cloruro di calcio (). Individuiamo il reagente limitante e quello in eccesso.
La reazione bilanciata è la seguente:
+ → + 2KCl
Supponiamo che le 20 mol di reagiscano completamente, quindi vediamo quante moli di KCl si formano.
La proporzione è 1:2 = 20mol : x(moli di KCl) quindi x = 40 mol.
Supponiamo ora che reagiscano completamente le moli di . La proporzione è la seguente:
1 : 2 = 16mol: x(moli di KCl) quindi x= 32mol
Il reagente limitante è , l’altro è il reagente in eccesso.
Esercizio n° 2
Se si fanno reagire 35,0 g di sodio con 40,0 g di ossigeno, individuiamo il reagente limitante. Calcoliamo inoltre la quantità di ossido di sodio che si forma dalla reazione.
La reazione bilanciata di sintesi è la seguente:
Calcoliamo prima il numero di moli del sodio e dell’ossigeno.
La MM del sodio è 22,99g/mol, quella dell’ è 32 g/mol.
Ora calcoliamo le moli di che servirebbero per far reagire completamente 1,52 mol di Na.
La proporzione è:
4 : 1 = 1,52 : quindi = 1,52 mol\4 = 0,380 mol
Quindi da questo risultato capiamo che invece abbiamo una quantità molto maggiore di ossigeno a disposizione, visto che il suo valore reale è di 1,25 mol. Il sodio è il reagente limitante.
Le moli di ossigeno che non si sono trasformate sono. 1,25 mol- 0,380 mol = 0,870 mol.
Quindi la massa di ossigeno che non ha reagito è m = n • MM quindi m = 0,870 mol• 32,00 g/mol= 27,8 g.
L’ossido di sodio che si forma dipenderà dal sodio che è il reagente limitante quindi la proporzione da stabilire è
4:2= 1,52 mol:
la MM di è 61,98 g\mol
= n • MM = 0,760 mol • 61,98 g\mol = 47,1 g
