Os cálculos com reagentes em excesso envolvem também a massa do produto e o reagente limitante.
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
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:
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Passo 1: Verificar se a equação química da reação está balanceada e, se não estiver, balanceá-la.
1 CaO + 1 CO2 → 1 CaCO3
A equação está balanceada, e o coeficiente de cada um dos participantes é 1.
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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
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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
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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.
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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.