Resumo

O reagente limitante é o reagente que limita uma reação química, ele restringe as quantidades dos reagentes consumidos e as quantidades dos produtos formados. Para descobrir o reagente limitante é necessário que a equação esteja balanceada, pois é levada em conta a estequiometria da reação. Neste experimento visa um estudo mais aprofundado sobre os reagentes limitantes de uma reação, analisando cada passo da reação química, estudando de forma detalhada o que ocorre com os reagentes, as proporções das soluções, os resultados finais e o precipitado.

Introdução

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 reação. 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. ¹

Objetivos

Observar e interpretar uma reação com excesso de reagente.

Materiais e Reagentes

Materiais:

Béqueres Tubos de ensaio Papel de filtro Funil de vidro Pipeta graduada Pisseta

Reagentes:

Cromato de potássio 0,1 mol/L Nitrato de chumbo 0,1 mol/L Água destilada

Parte Experimental

Iniciou-se o experimento, equacionando a reação entre o cromato de potássio e o nitrato de chumbo. Em dois béqueres separados, colocou-se a quantidade total de cada reagente que seria utilizado no experimento. Em dois tubos de ensaio, com o auxilio de uma pipeta graduada, colocou-se 3 ml de cromato de potássio. No primeiro tubo (Tubo 1), se acrescentou 2 ml de nitrato de chumbo e no segundo (Tubo 2) 4 ml, agitou-se os e os foram deixado em repouso por 5 minutos. Em seguida, filtrou-se em um papel de filtro, o conteúdo do Tubo 1 e dividiu-se igualmente o filtrado em dois tubos de ensaio (tubo A e B), anotou-se a cor do filtrado e do precipitado retido no papel. Filtrou-se o conteúdo do Tubo 2, e dividiu-se o filtrado em outros dois tubos (C e D). Anotaram-se as cores dos filtrado e do precipitado retido no papel.

Colocou-se 3 ml de nitrato de chumbo nos tubos A e C e 3 ml de cromato de potássio nos tubos B e D. Agitou-se novamente cada tubo e os colocou em repouso por 5 minutos. Anotaram-se as observações ocorridas em cada tubo.

Resultados

Tubo 1 - 3 ml de cromato de potássio e 2 ml de nitrato de chumbo:

Tubo 2 – 3 ml de cromato de potássio e 4 ml de nitrato de chumbo:

Filtrado PrecipitadoAmarelo Amarelo

Filtrado PrecipitadoIncolor Amarelo

Tubo A - 3 ml de cromato de potássio + 2 ml de nitrato de chumbo + 3 ml de nitrato de chumbo: houve a formação de precipitado com coloração amarela e parte líquida com coloração amarela claro.

Tubo B - 3 ml de cromato de potássio e 2 ml de nitrato de chumbo + 3 ml de cromato de potássio: não houve a formação de precipitado; a solução apresentava coloração amarela.

Tubo C - 3 ml de cromato de potássio e 4 ml de nitrato de chumbo + 3 ml de nitrato de chumbo: não houve a formação de precipitado e a solução era incolor.

Tubo D - 3 ml de cromato de potássio e 4 ml de nitrato de chumbo + 3 ml de cromato de potássio: houve a formação de precipitado com coloração amarela e a parte líquida com coloração amarela.

Discussão

Após serem colocados 3 ml de cromato de potássio, e 2 ml e 4 ml de nitrato de chumbo, nos tubos 1 e 2 respectivamente, formou-se na fundo dos tubos um precipitado. Ocorrendo a seguinte reação:

K2CrO4 (aq)+Pb ¿

O precipitado formado é o cromato de chumbo e o sal é o nitrato de potássio.

No tubo 1, observou-se após o descanso da solução que ela tornou-se bifásica, com um precipitado de coloração amarela e a parte líquida amarelo claro. No tubo 2, observou-se uma solução trifásica, com o precipitado amarelo ao fundo, no meio solução liquida incolor e acima solução líquida amarela.

Em seguida, filtrou-se o conteúdo do tubo 1 em papel de filtro em um funil de vidro e recolheu-se o filtrado em um tubo de ensaio. O filtrado e o precipitado apresentaram coloração amarela. Dividiu-se o filtrado igualmente em dois tubos (A e B). Filtrou-se o conteúdo do tubo 2 também em papel de filtro em um funil de vidro e recolheu-se o filtrado em um tubo de ensaio. O filtrado não apresentou coloração (incolor), o precipitado com cor amarelo. Dividiu-se o filtrado igualmente em dois tubos (C e D).

Os filtrados obtidos possuíam colorações diferentes, do tubo 1 amarelo e do tubo 2 incolor. A partir dessa observação supúnhamos que os reagentes em excesso são diferentes em cada tubo.

Número de mols de cada reagente utilizado:

K2CrO4 (3 ml) Pb ¿ (2 ml) Pb ¿ (4 ml) Pb ¿ (3 ml)3,0. 10−4 2,0. 10−4 4,0. 10−4 3,0 10−4

Cálculo do reagente em excesso:

Tubo 1: K2CrO4 (3 ml) + Pb ¿ (2 ml)

1 mol de K2CrO4 ------ 1 mol de Pb ¿3,0. 10−4 mols ------ x

x = 3,0. 10−4 mols de Pb ¿

3,0. 10−4 mols de K2CrO4 precisa de 3,0. 10−4 mols de Pb ¿, porém se tem somente 2,0. 10−4 mols de Pb ¿, com isso o K2CrO4 está em excesso e o Pb ¿ é o limitante.

Tubo 2: K2CrO4 (3 ml) + Pb ¿ (4 ml)

3,0. 10−4 mols de K2CrO4 precisa de 3,0. 10−4 mols de Pb ¿, porém se tem 4,0. 10−4 mols de Pb ¿, com isso o Pb ¿ está em excesso e o K2CrO4 é o limitante.

Acrescentou-se nos tubos A e C 3 ml de nitrato de chumbo e no tubo B e D 3 ml de cromato de potássio. Agitaram-se os e deixou-os em repouso.

No tubo A houve a formação de um precipitado amarelo e de uma parte líquida amarela, a reação ocorreu porque o cromato de potássio que estava em excesso reagiu com o nitrato de chumbo que foi adicionado.

No tubo B, ao adicionar o cromato de potássio a solução continuou amarela e não houve a formação de precipitado, devido ao fato de que o cromato de potássio era o reagente em excesso e todo o nitrato de chumbo já havia reagido, ao adicionar mais cromato não tinha com que reagir.

No tubo C, ao adicionar o nitrato de chumbo, a solução continuou incolor, portanto não houve reação, isso se deve ao fato de que o nitrato de chumbo era o reagente em excesso, ao adicionar mais nitrato não tinha mais cromato para ele reagir.

No tubo D houve a formação de um precipitado amarelo e de uma parte líquida amarela, a reação ocorreu porque o nitrato de chumbo estava em excesso na solução reagiu com o cromato de potássio que foi adicionado.

A proporção ideal entre o cromato de potássio e o nitrato de chumbo e de 1:1. Portanto para 3 ml de cromato de potássio é necessário 3 ml de nitrato de chumbo para reagir completamente.

Conclusão

Com esse experimento concluímos que uma reação química obedece sempre as mesmas relações ponderais, ou seja, obedece a uma determinada estequiometria. Também ficou claro a importância de se determinar o reagente limitante e o reagente em excesso para se obter maior compreensão sobre o rendimento de uma reação. Havendo excesso de um dos reagentes, esse excesso não reage. Quando o reagente limitante é totalmente consumido, a reação cessa.

Bibliografia

1. http://pt.wikipedia.org/wiki/Reagente_limitante