Aula 07 - Excesso de reagentes, impurezas e rendimento de reação

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Excesso de reagentes, “impurezas” e rendimento de reação

Três fatores que precisam ser considerados ao se realizar um cálculo estequiométrico: ✘ Presença de reagentes(s) em excesso; ✘ Reagentes(s) contendo “impurezas” e ✘ Reação(ões) com rendimento que não é total (diferente de 100%).

REAGENTE LIMITANTE E REAGENTE EM EXCESSO Se os reagentes de uma reação não estiverem presentes na proporção estequiométrica, haverá reagente em excesso e reagente limitante. Em um cálculo estequiométrico, o reagente limitante é considerado no cálculos, pois é ele que condiciona a quantidade máxima de produtos(s) que pode(m) ser obtido(s).

Observe a ilustração 1 a seguir

Agora observe a ilustração 2 e compare com a 1

A presença de excesso de um reagente é uma situação semelhante àquela envolvendo rodas, quadros e conjuntos de pedais. Podemos avaliar a presença de excesso consultando a proporção em mols, expressa pelos coeficientes estequiométricos.

O esquema a seguir ilustra a síntese da amônia acontecendo na presença de excesso do reagente gás hidrogênio. Como você pode perceber, quando a reação se completa, o excesso de um reagente permanece sem reagir.

Denomina-se reagente limitante o reagente consumido totalmente em uma reação química. Após o consumo do reagente limitante não se pode formar mais produto na reação, ou seja, a reação termina. Denomina-se reagente em excesso o reagente presente numa quantidade superior à necessária para reagir com a quantidade presente do reagente limitante.

Exercícios

1. Calcule quantos mols de HCl(g) serão produzidos na reação de 2 mol de H2 (g) com 3 mol de Cl2 (g). 2. Calcule a massa de Na2SO4 formada pela mistura de 10 g de H2SO4 com 8,0 g de NaOH. Dados: Massa molar (g/mol) H2SO4=98; NaOH= 40; Na2SO4=142. H2SO4 + 2 NaOH  Na2SO4 + 2 H2O

REAGENTES QUE CONTÊM “IMPUREZAS” Quando uma amostra de reagente contém “impurezas”, isso significa que apenas parte da massa dessa amostra é, de fato, do reagente. Isso deve ser levado em conta ao realizar um cálculo estequiométrico.

Exercício

1. Determine a massa de ferro que pode ser obtida a partir de 1.000 t de minério hematita contendo 80% de Fe2O3: Fe2O3 (s) + 3 CO (g)  2 Fe (s) + 3 CO2 (g)

Dados: Massa Molar: Fe2O3 = 160g/mol e Fe= 56g/mol

REAÇÕES QUE NÃO APRESENTAM REDIMENTO TOTAL Na prática, em muitas reações químicas, os reagentes não são totalmente transformados em produtos, ou seja, tais reações não apresentam rendimento 100%. Quando se diz que o rendimento de uma reação é 60%, isso significa que apenas 60% da quantidade que se esperava obter é de fato obtida na prática. Baseando-se nessa ideia, pode-se realizar uma previsão da quantidade de produto que será formado levando em conta o rendimento de uma reação.

Exercícios 1- O crômio é um metal empregado, entre outras finalidades, na produção do aço inox e no revestimento (cromação) de algumas peças metálicas. Esse metal é produzido por meio de uma reação que pode ser assim equacionada: Cr2O3 (s) + 2 Al (s)  2 Cr (s) + Al2O3 (s) Numa indústria metalúrgica que produz crômio, esse processo ocorre com rendimento de 75%. Quantos mols de crômio metálico podem ser obtidos a partir de 50 mol de trióxido de dicrômio e 100 mol de alumínio?

Exercícios 2- A reação entre amônia e metano (CH4) é catalisada por platina. Formam-se cianeto de hidrogênio e hidrogênio gasosos.

NH3 (g) + CH4 (g)  HCN (g) + 3 H2 (g) a) Calcule as massas dos reagentes para obtenção de 2,70 kg de cianeto de hidrogênio, supondo 80% de rendimento da reação. (Dados: H=1 g/mol; N=14 g/mol; C= 12 g/mol.)

Bom estudo!