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Cálculos com reagentes em excesso

Os cálculos com reagentes em excesso envolvem também a massa do produto e o reagente limitante.

Por: Diogo Lopes Dias O cálculo que envolve excesso pode evitar desperdícios em reações químicas

O cálculo que envolve excesso pode evitar desperdícios em reações químicas

Quando realizamos uma reação química, existe a possibilidade de utilizarmos uma quantidade de reagentes maior do que aquela que realmente é necessária. Quando um determinado reagente ou mais sobram em uma reação, dizemos que se trata de um reagente em excesso.

Antes de realizarmos cálculos envolvendo reagentes em excesso, devemos entender que, para existir um reagente em excesso, é necessário existir também o reagente limitante, ou seja, aquele que limita a quantidade de outro reagente na reação.

Uma analogia interessante que podemos fazer para entendermos bem a diferença entre um reagente em excesso e um limitante é a utilização de buchas e parafusos. Sempre que precisamos utilizar um parafuso, é fundamental que utilizemos uma bucha, ou seja, temos uma relação de um para um. Assim, se tivermos dez parafusos e cinco buchas, os parafusos estarão em excesso porque cada um necessita de uma bucha, sendo elas então o limitante do procedimento.

Cada bucha suporta apenas um único parafuso
Cada bucha suporta apenas um único parafuso

Vamos supor que estamos produzindo carbonato de cálcio a partir de 5,6 g de óxido de cálcio e 5,4g de dióxido de carbono.

CaO + CO2 → CaCO3

Para realizar o cálculo envolvendo reagente em excesso desse processo químico com o objetivo de determinar quem será o reagente limitante, o reagente em excesso, a massa do reagente em excesso e a massa do produto formado, é interessante seguir alguns passos:

  • Passo 1: Verificar se a equação química da reação está balanceada e, se não estiver, balanceá-la.

1 CaO + 1 CO21 CaCO3

A equação está balanceada, e o coeficiente de cada um dos participantes é 1.

  • Passo 2: Colocar o número de mols proveniente do balanceamento embaixo de cada um dos participantes.

1 CaO + 1 CO2 → 1 CaCO
1 mol     1mol       1mol  

  • Passo 3: Posicionar os valores fornecidos de cada um dos reagentes embaixo deles.

1 CaO + 1 CO2 → 1 CaCO3
1 mol     1mol         1mol   
5,6g      5,4g                  

  • Passo 4: Transformar os números de mols provenientes do balanceamento em suas respectivas massas molares e posicionar incógnitas embaixo de cada um dos produtos.

1 CaO + 1 CO2 → 1 CaCO3
56g        44g         100g 
5,6g        5,4g          x     

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  • Passo 5: Utilizando a Lei de Proust, vamos encontrar o valor de x duas vezes, um referente ao reagente CaO e outro referente ao reagente CO2.

- Para o reagente CaO:

1 CaO → 1 CaCO3
56g           100g
5,6g             x  

56.x = 5,6.100

56x = 560

x = 560
      56

x = 10g de CaCO3 serão formados a partir de 5,6 g de CaO.

- Para o reagente CO2:

1 CO2 → 1 CaCO3
44g          100g
5,4g            x  

44.x = 5,4.100

44x = 540

x = 540
      44

x = 12,27g de CaCO3 serão formados a partir de 5,6 g de CO2.

OBS.: Caso a reação tenha mais de um produto, utilizaremos quantas incógnitas forem necessárias de acordo com a quantidade de produtos.

  • Passo 6: Após encontrar os valores de x para o produto, podemos fazer três afirmações: quem é o regante limitante, quem é o regante em excesso e qual é a massa teórica do produto que será formada:

Reagente em excesso: é o CO2, pois forneceu uma maior massa x para o produto CaCO3.

Reagente limitante: é o CaO, pois forneceu uma menor massa x para o produto Ca CO3.

Massa teórica do produto: 10g, por ser a menor massa encontrada nos cálculos.

Passo 7: Por fim, podemos calcular a massa do reagente em excesso que realmente foi utilizada, colocando um y no lugar da massa que havia sido fornecida. Para isso, basta subtrair a massa fornecida pelo y encontrado para sabermos quanto (z) do reagente realmente está em excesso:

1 CO2 → 1 CaCO3
 44g         100g
  y            10g

100.y = 44.10

100y = 440

y = 440
      100

y = 4,4g de CO2 serão utilizados realmente.

- Para determinar o excesso de CO2:

z = massa fornecida - y

z = 5,4 – 4,4

z = 1,0g é a massa de CO2 em excesso.

Todos os passos descritos acima podem ser feitos para qualquer cálculo com reagentes em excesso, independentemente se a temática do exercício envolva dados em mol, volume ou massa. Não podemos esquecer que, no caso de um exercício lidar com volume, devemos utilizar como volume molar o valor de 22,4L.