relatório 3 Reagente Limitante

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Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciências
Departamento de Química Orgânica e Inorgânica
Bacharelado em Farmácia
 Química Geral e Inorgânica
Prática Nº 3
Reagente Limitante
	Aluno: Darlan Brasileiro de Araújo
	Matrícula: 375496
	Professora: Maria Elenir Nobre Pinho Ribeiro
Fortaleza, 8 de Abril de 2015.
Sumário
Fundamentação Teórica	3
Objetivos	6
Parte Experimental	6
Materiais Utilizados	6
Reagentes Utilizados	6
Metodologia	7
Resultados e Discussão	9
Considerações Finais	12
Bibliografia	12
Fundamentação Teórica
Nas reações químicas, como se sabe, os reagentes são dispostos e manipulados de tal maneira que se obtenha os produtos esperados. Muitas vezes os reagentes apresentam um preço bastante elevado, geralmente por sua pouca disponibilidade na natureza ou até periculosidade, tanto para utilização em pequenas quantidades laboratoriais quanto para uso industrial em grande escala. Assim, espera-se que a reação consuma e produza o máximo possível do que for empregado no preparo das misturas.
Porém, isso dificilmente acontece e o rendimento da solução pode ser inferior ao esperado, considerando as interações moleculares que ocorrem entre as substâncias reagentes que muitas vezes dão como resultado não só o produto almejado, mas também outros que, geralmente, até são dispensados. No estudo do rendimento são observadas todas as quantidades envolvidas nas reações e com base na precisão do cálculo estequiométrico são definidos os valores teóricos e consequentemente práticos de cada reagente.
Podemos tomar como exemplo para o cálculo e análise do rendimento químico, a seguinte reação:
2NH3(g) + H2SO4(aq) → (NH4)2SO4(aq)
Na reação temos que dois mols do gás amônio interagindo com um mol de ácido sulfúrico dão origem a um mol de sulfato de amônio. Essa relação entre as quantidades de mols de reagentes e produtos é estabelecida com base nas interações eletrônicas que ocorrem durante a reação e também por meio de um balanceamento da equação da reação, onde, as quantidades dos elementos devem ser igualadas em cada lado, já que, segundo Lavoisier, nada se perde tudo, apenas, se transforma.
O cálculo do rendimento é feito com os valores das massas molares e atômicas dos elementos que formam as fórmulas empíricas dos reagentes e dos produtos e os valores reais, coletados em gramas e depois transformados em mol, das quantidades das mesmas substâncias, pela seguinte fórmula:
Contudo, antes de se chegar ao rendimento de uma reação, é necessário que se compreenda a importância de conhecer dois termos que se associam diretamente na confirmação do rendimento: o reagente limitante e o reagente em excesso.
Sabendo-se que na grande maioria das reações que existem na natureza são formados produtos que são substâncias diferentes e que podem estar em estados diferentes, logo, a quantidade de um dos reagentes será útil para uma porção específica de determinado produto. Dessa maneira, esse reagente terá necessidade da existência do segundo ou terceiro reagente até certo ponto da reação, ou seja, até o momento em que todo o tal reagente tenha reagido e fabricado o composto desejado. A esse reagente, dá-se o nome de limitante e sempre está em quantidade inferior do que a do reagente em excesso. Ora, esse último, então, servirá de apoio para o reagente limitante, fornecendo suas propriedades para a formação da solução resultante.
O cálculo do reagente limitante é expresso por uma relação que pode ser exemplificada de inúmeras maneiras, aqui será usada a seguinte:
Ainda utilizando o exemplo da reação do sulfato amônio acima, supomos que cada reagente está presente na quantidade de 100 g. Dessa maneira com base nos conhecimentos sobre o mol e a massa molecular dos reagente tem-se a seguinte associação:
A partir desses resultados descobre-se o quociente molar:
Em seguida, o cálculo do quociente estequiométrico:
Como:
Pelo sinal desigualdade (>) encontra-se qual reagente é o limitante pois no resultado dessas relações acima demonstradas, o menor valor o identifica. E tendo-se conhecimento do seguinte quadro,
E ainda lembrando:
2NH3(g) + H2SO4(aq) → (NH4)2SO4(aq)
Onde, A equivale ao amônio e B ao ácido sulfúrico, conclui-se que o reagente limitante é o B (H2SO4).
A partir daí, calcula-se o rendimento da reação.
Objetivos
Determinar a composição percentual de cada substância em uma mistura (rendimento).
Determinar o reagente limitante de uma mistura
Parte Experimental
Materiais Utilizados
2 erlenmeyers 100 ml;
2 béqueres de 250 ml;
1 proveta 50 ml;
1 funil;
1 papel de filtro;
1 placa de petri;
1 bastão de vidro;
5 frascos de tamanho médio;
5 bexigas;
Reagentes Utilizados
	Reagente
	Fórmula Molecular
	Cloreto de Bário
	BaCl2
	Fosfato de Sódio
	Na3(PO4)2
	Água Destilada
	H2O
	Etanol
	C2H6O
	Bicarbonato de Sódio
	NaHCO3
	Ácido Acético
	C2H4O2
.
Metodologia
Parte A – Obtenção do Precipitado Ba3(PO4)2
Pesou-se 2g da amostra 2 (que se encontrava sobre a bancada e que era uma mistura de Na3(PO4)2 e BaCl2), e essa massa foi transferida para um béquer de 250 ml, onde se adicionou 200 ml de água destilada, em seguida a mistura foi mexida por um bastão de vidro por cerca de 1 minuto. O bastão de vidro foi deixado dentro do béquer enquanto se esperava a sedimentação do precipitado. Logo depois, o béquer foi posto em banho-maria pelo tempo de 20 minutos. Enquanto o precipitado estava sendo mantido aquecido, pesou-se um papel de filtro, que foi logo colocado em um funil onde foi filtrado o precipitado morno (após os 20 minutos). Com uma proveta foi retirado do filtrado duas alíquotas de 50 ml que foram colocadas cada uma em um erlenmeyer de 100 ml cada, para serem reservadas partes do filtrado para a parte B do experimento.
Em seguida lavou-se o precipitado com água morna e etanol, o que foi despejado no filtro, logo depois foi removido o papel de filtro, colocando-o em uma placa de petri para secar na estufa, observou-se a massa do papel de filtro a cada 10 minutos, até que ele mantivesse uma massa constante.
Parte B – Determinação de Reagente Limitante
- Teste para excesso de 
No erlenmeyer que continha 50 ml do filtrado, foram adicionadas 2 gotas de BaCl2 . 2H2O, visando observar o aparecimento de precipitado caso o íon estivesse em excesso.
-Teste para excesso de 
No outro erlenmeyer que continha 50 ml do filtrado, foram adicionadas 2 gotas de Na3PO4 . 12H2O, visando observar o aparecimento de precipitado caso o íon estivesse em excesso.
Parte C – Reagente Limitante
Em cinco fracos foram adicionadas as respectivas quantidades de vinagre comercial (ácido acético): 7ml, 40ml, 50ml, 70ml e 95ml. Logo em seguida com a ajuda de um funil, foram colocadas cinco porções de 8g de bicarbonato de sódio em bexigas. Essas bexigas foram encaixadas nas aberturas dos frascos com vinagre, garantindo a vedação dos mesmos.
Em seguida, o conteúdo de cada bexiga foi despejado no frasco um a um. As observações foram anotadas.
Resultados e discussão
Parte A – Obtenção do Precipitado Ba3(PO4)2
O peso do papel filtro foi de 1,39 g e a pesagem da Amostra 2 (a amostra escolhida) foi de exatas 2 g.
Durante o processo de secagem na estufa, a cada 10 minutos a placa de petri com o papel filtro e dentro a amostra, eras retirados e pesados, de acordo com os valores da tabela, subtraídos das 47,36 g da placa de petri e da 1,39 g de papel filtro, obteve-se:
	Pesagem
	Tempo após a primeira vez colocada na estufa.
	Valores em (g) de amostra
	1
	0 minutos (molhado)
	3,62 g
	2
	10 minutos
	2,88 g
	3
	20 minutos
	2,15 g
	4
	30 minutos
	1,71 g
	5
	40 minutos
	1,16 g
	6
	50 minutos
	0,58 g
	7
	60 minutos
	0,57 g
Parte B – Determinação de Reagente Limitante
- Teste para excesso de 
Ao acrescentar as 2 gotas de BaCl2 . 2H2O no erlenmeyer contendo a primeira alíquota do filtrado,foi constatada uma imediata e rápida mudança na coloração da substância, somente em torno do local onde as gotas caíram, porém a formação de pouco precipitado foi inegável e possivelmente do tipo finamente dividido.
	-Teste para excesso de 
	Já ao adicionar as 2 gotas de Na3PO4 . 12H2O no erlenmeyer contendo a segunda alíquota do filtrado, foi verificado que não houve nenhuma mudança no sistema.
	Conclusão
	Ao formar precipitado, a reação com o BaCl2 . 2H2O, no primeiro erlenmeyer, denuncia automaticamente que houve uma ação de consumo entre os reagentes, logo, expondo suas diferenças. Deste modo conclui-se que a amostra 2 continha uma proporção maior de Na3PO4, o que causou essa reação.
	Já no segundo erlenmeyer, onde foi adicionado gotas de Na3PO4 . 12H2O, percebe-se que não ouve reação, pois já que a proporção de fosfato de sódio são maiores, apenas foi-se acrescentado mais de um reagente que já era abundante.
Assim o sistema que ocorre reação determina que o	cloreto de bário (BaCl2) é o reagente limitante.
A equação para a primeira solução seria então:
2 Na3PO4 . 12 H2O + 3 BaCl2 . 2 H2O → Ba3(PO4)2 + 6 NaCl + 30H2O
Onde o rendimento é calculado da seguinte forma:
702,69 g (3 mols de BaCl2) ------------ 601,96 g (1 mol de Ba3(PO4)2)
X g (BaCl2) -------------- 0,57 g (Ba3(PO4)2)
X = 0,665 g (BaCl2)
	Deste modo a composição percentual dos reagentes, calcula-se:
	Como no inicio do experimento foram adicionadas duas grama de amostra e descobriu-se que 0,665 é de BaCl2, logo, há 1,335 g de Na3PO4.
 de BaCl2
 de Na3PO4
Parte C – Reagente Limitante
	Ao despejar o conteúdo de cada uma das bexigas dentro dos frascos com vinagre foi observada imediatamente uma reação de efervescência seguida de liberação de gás, enchendo cada bexiga. O que foi constatado com os cinco frascos contendo quantidades crescentes de vinagre, foi que quanto maior a quantidade de ácido, mais gás era liberado e mais a bexiga crescia. Por isso conclui-se que o ácido acetico é o reagente limitante.
	Para explicação química do fenômeno tem-se a seguinte equação:
NaHCO₃(s) + CH₃COOH(l) → CH₃COONa(aq) + CO₂(g) + H₂O(l)
Onde se tem as seguintes massas molares
NaHCO3 = 84 g
CH₃COOH = 60 g
CH₃COONa = 82 g
CO₂ = 44 g
H2O = 18 g
	Porém deve-se considerar que a quantidade de ácido acético no vinagre comercial é de 5%, logo se desconta no cálculo das substâncias ao se multiplicar o valor em g de cada quantidade de vinagre por 0,05.
Se 60 g de CH₃COOH produzem 82 g de CH₃COONa, então:
1º Frasco = 0,35 g de CH₃COOH (7 ml de vinagre comercial) produzem 0,47 g de CH₃COONa.
2º Frasco = 1,5 g de CH₃COOH (30 ml de vinagre comercial) produzem 2,05 g de CH₃COONa.
3º Frasco = 2,5 g de CH₃COOH (50 ml de vinagre comercial) produzem 3,4 g de CH₃COONa.
4º Frasco = 3,5 g de CH₃COOH (70 ml de vinagre comercial) produzem 4,78 g de CH₃COONa.
5º Frasco = 4,75 g de CH₃COOH (95 ml de vinagre comercial) produzem 6,5 g de CH₃COONa.
Considerações Finais
Na realização dessa atividade prática foi possível satisfazer e alcançar os objetivos estabelecidos, visto que, foi possível encontrar as composições percentuais, de cada substancia na mistura em experimento, e foi constatado e provado quem era o reagente limitante e o reagente em excesso.
A importância do cálculo do reagente limitante e do rendimento percentual das reações, dá-se quando o estudo teórico que tem como base valores referenciais e condicionados, muitas vezes não se aplicam a prática, tendo em vista as variabilidade de meio em que se pode estar, logo, o ajuste adequado da quantidade de reagentes é fundamental para que qualquer reação tenha sucesso no seu esperado. 
Bibliografia
Manual de Laboratório, Química Geral e Inorgânica, Fortaleza: UFC, 2015.
Chang, Raymond; Química Geral Conceitos Essenciais, 4ª ed., McGraw Hill.