03x04 - Reagente limitante e stechiometria

​Reagenti in eccesso e difetto

In molte trasformazioni chimiche i reagenti sono mescolati in quantità diverse dal rapporto stechiometrico dell'equazione.
In queste situazioni la quantità dei prodotti che si formano è determinata dal reagente che limita la quantità di prodotto, detto per questo reagente limitante.

Prende il nome di reagente limitante il reagente in difetto cioè quello che si trova in quantità minore rispetto a quella prevista dal rapporto stechiometrico. L'altro reagente sarà presente in eccesso, e ne rimarrà una quantità nei prodotti di reazione.

​Reagenti in eccesso e difetto

Nella combustione di una miscela di idrogeno e ossigeno sappiamo che in base al rapporto stechiometrico le molecole di ossigeno devono essere la metà di quelle di idrogeno:




Ma se tra i reagenti abbiamo più ossigeno del necessario, una parte di esso rimarrà tra i prodotti.

​2 H₂ (g) + O₂ (g) → 2 H₂O (g)

​La nitroglicerina

Consideriamo l'equazione della reazione di preparazione della nitroglicerina a partire dalla glicerina. Sotto l'equazione

sono indicate le quantità dei reagenti e dei prodotti:




In questo caso i reagenti si consumano completamente perché le rispettive quantità chimiche sono in rapporto 1:3 cosi come indicano i coefficienti stechiometrici.

​La nitroglicerina

Se facciamo reagire con la stessa quantità di acido nitrico facciamo reagire una quantità inferiore di glicerina, per esempio 10 mol?




In base ai coefficienti stechiometrici, con 10 mol di glicerina reagiscono esattamente 30 mol di acido nitrico (rapp. 1:3). Esaurita la glicerina la reazione si interrompe: la glicerina è il reagente in difetto, cioè il reagente limitante. Viceversa l'acido nitrico è il reagente in eccesso, perché quando la reazione termina ne restano ancora 6 mol.

​Es. di calcolo stechiometrico

Un piccolo oggetto di metallo (m 5,9 g) contiene il 95,1% di ferro. Questo oggetto viene immerso in 200 mL di soluzione acquosa di acido cloridrico (C_M = 2,5 mol/L).
La reazione di ossidoriduzione che avviene può essere rappresentata dalla seguente equazione:

​Fe (s) + 2 HCl (aq) → FeCl₂ (s) + H₂ (g)

​Es. di calcolo stechiometrico

Supponiamo di dover calcolare il volume dell'idrogeno prodotto facendo reagire le quantità dei reagenti indicate all'inizio.
Come prima cosa è indispensabile calcolare le moli di entrambi i reagenti per stabilire qual è il reagente limitante.

1. La relazione per calcolare le moli di ferro, reagente solido, è la seguente:

​Es. di calcolo stechiometrico

1) Prima di tutto è necessario, a partire dalla percentuale di purezza (95,1%), calcolare la massa di ferro:




2. L'altro reagente è in soluzione acquosa pertanto per calcolare le moli di HCl occorre utilizzare la relazione che definisce la concentrazione molare:

​Es. di calcolo stechiometrico

1) Prima di tutto è necessario, a partire dalla percentuale di purezza (95,1%), calcolare la massa di ferro:

​Es. di calcolo stechiometrico

2) L'altro reagente è in soluzione acquosa pertanto per calcolare le moli di HCl occorre utilizzare la relazione della concentrazione molare:

​Es. di calcolo stechiometrico

3) II reagente limitante è proprio il ferro e l'acido cloridrico è il reagente in eccesso.