TA KIMIKA - Metodo di risoluzione
Metodo di risoluzione degli esercizi
Esempio di problema di tipo P: il reagente limitante
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In una reazione chimica irreversibile è detto limitante quel reagente che, esaurendosi per primo, limita sia la quantità di prodotti ottenibili che il totale consumo degli altri reagenti coinvolti. Questo significa che, una volta individuato, è il reagente limitante che "comanda", cioè è con le moli presenti di esso che si "entra" nella reazione chimica per ricavare le quantità di prodotti che si ottengono e le quantità degli altri reagenti che effettivamente vengono consumate (e da queste calcolare le quantità di reagenti che avanzano a fine reazione).

Si è di fronte a un problema coinvolgente un reagente limitante ogni qual volta si abbiano quantità in moli non stechiometriche di due o più reagenti. Poiché a una certa massa di sostanza nota si possono sempre associare le moli corrispondenti, nel momento in cui siano contemporaneamente assegnate le masse di due o più reagenti, si può essere di fronte a un caso di agente limitante se, una volta trasformate le masse in moli, i loro rapporti non siano quelli previsiti dalla stechiometria della reazione (chiaramente una volta che essa è stata bilanciata).

Individuazione del reagente limitante
Dati INPUTDato in moli di 2 o più reagenti
INPUT ExtraReazione chimica bilanciata
OUTPUTReagente limitante

Essendo il modo di riconoscere il reagente limitante sempre identico a se stesso, questo è un classico problema di tipo P la cui soluzione precede la ricerca di eventuali risultati richiesti sui prodotti di reazione. Immaginando di avere la reazione chimica irreversibile già bilanciata αA + βB → γC + δD e come dati (INPUT moli reali) tot_A mol_A e tot_B mol_B, lo schema risolutivo è il seguente.

 
 
αA + βB → γC + δD
 Verifica 
  

Qui di seguiti sono riportati invece i dettagli operativi ("verifica") per individuare il reagente limitante nel caso di due o più reagenti.

  1. Si dividono le moli effettive di ciascun reagente per il relativo coefficiente stechiometrico;
  2. Si confrontano tra loro i numeri così ottenuti: il minore indica il reagente limitante.

Cioè lo schema è il seguente:

Individuazione del reagente limitante
Dati INPUTDato in moli di almeno 2 reagenti (moli_A, moli_B, moli_C)
INPUT EXTRAαA + βB + γC → μM + νN + oO
Calcolo
      mol_A    mol_B     mol_C
min {-------; -------;  -------} => reag limitante  
        α        β         γ

Esempio 1

0,1 mol di Li reagiscono con 0,05 mol di O2 secondo la reazione bilanciata 4Li + O2 → 2Li2O. Individuare il reagente limitante necessario per poter determinare in un secondo tempo le moli di Li2O che si producono.

Seguendo la procedura indicata si ha:
Li:    0,1/4 = 0,025
O2:  0,05/1 = 0,05
min{0,025; 0,05} = 0,025 => Li reagente limitante.

ATTENZIONE: non è vero che il reagente limitante è sempre quello con i valori numerici dei dati più piccoli!! L'esempio riportato qui sopra ne è una prova più che evidente che continua a valere pure trasformando le moli dei reagenti nelle corrispondenti quantità in grammi (6,9g di Li e 1,6g di O2).

Esempio 2

0,13 mol di Na2SiO3 reagiscono con 0,48 moli di NaF e con 1,20 moli di HCl secondo la reazione bilanciata Na2SiO3 + 4NaF + 6HCl → SiF4 + 6NaCl + 3H2O. Individuare il reagente limitante necessario per poter determinare in un secondo tempo le moli di SiF4 che si producono.

Seguendo la procedura indicata si ha:
Na2SiO3: 0,13/1 = 0,13
NaF:         0,48/4 = 0,12
HCl:         1,20/6 = 0,20
min{0,13; 0,12; 0,20} = 0,12 => NaF reagente limitante.