Chimica
Stechiometria: reagente limitante e resa
Scrivi la reazione, anche non bilanciata, e le quantità dei reagenti: la calcolatrice bilancia, trova il reagente limitante, calcola quanti grammi di prodotto si ottengono e quanto resta degli altri reagenti.
Il reagente limitante
I coefficienti di una reazione bilanciata sono rapporti fra moli, non fra grammi: N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ dice che una mole di azoto reagisce con tre di idrogeno e dà due moli di ammoniaca. Per passare dai grammi alle moli si divide per la massa molare, ed è qui che nascono quasi tutti gli errori.
Il reagente limitante è quello che finisce per primo. Si trova dividendo le moli disponibili di ogni reagente per il suo coefficiente: il quoziente più piccolo vince. Con 28 g di N₂ (circa 1 mol) e 10 g di H₂ (4,96 mol), i quozienti sono 1 e 1,65: limita l'azoto, si formano circa 34,04 g di ammoniaca e avanzano quasi 3,96 g di idrogeno.
La resa teorica è quanto prodotto si otterrebbe se tutto il limitante reagisse. In laboratorio se ne ottiene meno, per reazioni incomplete o perdite: se da quella miscela si raccolgono 25 g di NH₃, la resa percentuale è 25 / 34,04 ≈ 73,4%.
Errori frequenti
- Confrontare i grammi dei reagenti invece delle moli divise per il coefficiente: il reagente presente in meno grammi non è per forza il limitante.
- Usare una reazione non bilanciata: i rapporti fra le moli vengono dai coefficienti, quindi senza bilanciare i conti sono sbagliati.
- Dimenticare che gli elementi biatomici si scrivono H₂, O₂, N₂, Cl₂: la massa molare di O₂ è circa 32 g/mol, non 16.
Domande frequenti
Perché si divide per il coefficiente?
Perché il coefficiente dice quante moli di quel reagente servono per ogni «giro» di reazione. Il quoziente moli/coefficiente conta quanti giri può sostenere ciascun reagente, e la reazione si ferma al più piccolo.
Serve bilanciare la reazione prima?
No: la calcolatrice la bilancia da sola. Se scrivi dei coefficienti, vengono ignorati e ricalcolati.
Che cosa succede se lascio vuoto un reagente?
Viene considerato in eccesso, cioè abbastanza abbondante da non limitare mai: è il caso tipico dell'ossigeno in una combustione all'aria.
Come funziona questo calcolo
Moli n = m / M, con M la massa molare dalla formula. Per ogni reagente con quantità nota si calcola nᵢ / νᵢ, con ν il coefficiente stechiometrico: il minimo ξ è l'avanzamento della reazione e il suo reagente è il limitante. Consumo del reagente i: νᵢ·ξ moli; avanzo: nᵢ − νᵢ·ξ. Prodotto j: νⱼ·ξ moli, cioè νⱼ·ξ·Mⱼ grammi di resa teorica. Resa percentuale = resa reale / resa teorica × 100.
Calcoli collegati
Bilanciamento reazioni chimiche
Bilancia qualsiasi reazione chimica, anche ionica e redox, con i coefficienti minimi e la verifica atomo per atomo.
Massa molare
Massa molare da formula chimica con composizione percentuale.
Calcolo delle moli
Conversione fra grammi, moli, particelle e volume di gas.
Concentrazioni e diluizioni
Molarità, molalità, percentuali, ppm e diluizione M₁V₁ = M₂V₂.