Reagente limitante

Data una reazione irreversibile, si definisce reagente limitante (o fattore limitante) il reagente il cui esaurimento impedisce alla reazione di proseguire fino al completamento (cioè fino alla totale scomparsa dei reagenti).

In altre parole un reagente è limitante se è presente nell'ambiente di reazione in quantità minore rispetto al rapporto stechiometrico.^[1]

Il reagente limitante può essere individuato grazie alla funzione limitante l (espressa in moli), detto x un reagente, y≠x un altro, ν i loro coefficienti stechiometrici, n le moli:

l (x) = \frac{ν_{y}}{ν_{x}} n_{x} - n_{y}

Quando questa è minore di zero, y è in eccesso quindi x è il reagente limitante. Quando invece è maggiore di zero, y è il reagente limitante. Se il risultato è uguale a zero, x e y sono proporzionati e si esauriranno insieme.

Esempio

Ad esempio, si consideri la reazione:

2 C_{6} H_{6} + 15 O_{2} \to 12 C O_{2} + 6 H_{2} O

Questo significa che $(ν_{O_{2}} =) 15 n_{O_{2}}$ sono richiesti per reagire con $(ν_{C_{6} H_{6}} =) 2 n_{C_{6} H_{6}}$ (benzene). La quantità di ossigeno richiesta per altre quantità di benzene può essere calcolata usando la moltiplicazione incrociata.

Per esempio, se sono presenti 1,5 mol $C_{6} H_{6}$ , sono necessari 11,25 mol $O_{2}$ :

1,5 mol C_{6} H_{6}

×

\frac{15 m o l O_{2}}{2 m o l C_{6} H_{6}} = 11, 25 m o l O_{2}

Se sono presenti 7 mol $O_{2}$ , l'ossigeno sarà consumato prima del benzene. Perciò, $O_{2}$ deve essere il reagente limitante.

Questa conclusione può essere verificata confrontando il rapporto molare di $O_{2}$ e $C_{6} H_{6}$ richiesta dall'equazione bilanciata con il rapporto molare attualmente presente:

richiesto:

\frac{m o l O_{2}}{m o l C_{6} H_{6}}

=

\frac{15 m o l O_{2}}{2 m o l C_{6} H_{6}} = 7, 5 m o l O_{2}

attuale:

\frac{m o l O_{2}}{m o l C_{6} H_{6}}

=

\frac{7 m o l O_{2}}{1, 5 m o l C_{6} H_{6}} = 4, 7 m o l O_{2}

Quindi il rapporto attuale è molto piccolo, $O_{2}$ è il reagente limitante.

Note

↑ http://3c.myblog.it/media/02/02/e3474de8ac28832a9ce26a3293144f50.pdf

Zumdahl, Steven S. Chemical Principles. 4th ed. New York: Houghton Mifflin Company, 2005. ISBN 0-618-37206-7.

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[1] ttp://3c.myblog.it/media/02/02/e3474de8ac28832a9ce26a3293144f50.pdf

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