Voltando para a reação de combustão do metano, nós já vimos que a proporção em mols é 1 mol de metano para 2 mols de oxigênio produzindo 1 mol de CO2 e 2 mols de água. Em termos de massa, são 16 gramas de metano mais 64 gramas de oxigênio produzindo 44 gramas de CO2 e 36 gramas de água. Mas o que acontece com essa reação se nós colocarmos para reagir 32 gramas de metano com 64 gramas de oxigênio?
Olhando a estequiometria da reação em massa - já que os nossos dados agora são em massa - nós vemos que, para cada 64 gramas de oxigênio, nós precisamos ter presentes 16 gramas de metano. Ora, no nosso problema, nós temos 64 gramas de oxigênio e 32 gramas de metano. Assim, não é possível produzir uma quantidade maior do que a apresentada, ou seja, 44 gramas de CO2 e 36 gramas de água.
Se somarmos agora as massas, nós vemos que temos como reagente 96 gramas. Como produtos, 80 gramas. Onde está a diferença?
Ora, nós estamos colocando 32 gramas de metano, ou seja, estão sobrando 16 gramas de metano. Então, a minha massa de reagentes é 96 gramas, a minha massa de produtos é 80 gramas, mas ainda me sobram 16 gramas de metano que não reagiram. A reação conduzida com estas quantidades vai terminar por falta de oxigênio.
Nós temos a quantidade de oxigênio suficiente para reagir com 16 gramas de metano, mas nós temos 32 gramas de metano. Assim, o oxigênio vai terminar e ele é chamado 'reagente limitante'. O outro reagente, o que sobra, ele fica em excesso.
Todo o cálculo sobre quantidades produzidas em uma reação deve ser feito a partir da quantidade de reagente limitante que precisa ser determinado, qual é e quanto dele nós temos na reação. Se tomarmos como exemplo a reação entre chumbo e nitrato de potássio, produzindo óxido de chumbo e nitrito de potássio, a reação balanceada é 1 chumbo para 1 nitrato de potássio, produzindo 1 óxido de chumbo mais 1 nitrito de potássio. Vamos supor que essa reação foi feita através da mistura de 103,5 gramas de chumbo com 24 gramas de nitrato de potássio Para determinar qual é o reagente limitante, podemos trabalhar com o número de mols.
Calculando o número de mols de chumbo, nós obtemos que esta quantidade corresponde a 0,5 mol de chumbo. Analogamente, calculando o número de mols de nitrato de potássio, chegamos a um valor de 0,24 mol de nitrato de potássio. Olhando para a estequiometria da reação, temos que um mol de chumbo reage com um mol de nitrato de potássio.
Os coeficientes estequiométricos são iguais, as quantidades que reagem em mol são iguais, mas nós temos no nosso reator meio mol de chumbo e 0,24 mol de nitrato de potássio, ou seja, está faltando nitrato de potássio. O nitrato de potássio é o reagente limitante quando a reação é conduzida com estas quantidades. Podemos fazer o mesmo cálculo utilizando as massas.
Temos no nosso reator 103,5 gramas de chumbo e 24 gramas de nitrato de potássio. Convertendo as quantidades estequiométricas em mol para massas molares, podemos dizer que 207 gramas de chumbo reagem com 101 gramas de nitrato de potássio. A quantidade de chumbo que temos (103,5g) vai precisar de 50,5 gramas de nitrato de potássio, mas nós temos somente 24g, ou seja, precisamos de 50,5 e só temos 24.
Então, essa é uma outra maneira de encontrarmos que o nitrato de potássio, para esta reação com estas quantidades, é o reagente limitante e o chumbo é o reagente que está em excesso. Para determinarmos qual é o rendimento teórico desta reação, temos que utilizar a quantidade de reagente limitante. É ele que vai acabar primeiro, é ele que vai me determinar qual é o rendimento possível desta reação.
Então, olhando para a reação e convertendo os dados em massas molares, nós sabemos que o nosso reagente limitante, nitrato de potássio, precisa de 101 gramas dele para produzir 85 gramas de nitrito de potássio. Mas nós temos somente 24 gramas de nitrato de potássio, então, a esperança é que, se o nosso rendimento for 100%, rendimento teórico, nós devemos obter 20,2 gramas de nitrito de potássio. Se, ao invés de obtermos esses 20,2 gramas de nitrito de potássio, se obtivermos somente 18,7 gramas quer dizer que o nosso rendimento real da reação é a quantidade que nós obtivemos realmente (18,7 gramas) dividido pela quantidade que esperávamos obter (20,2 gramas) e este valor dado em percentagem quer dizer que o nosso rendimento, ou nosso rendimento real da reação, foi de 92,6%.
