Réactif limitant

Le réactif limitant (ou réactif limitant ou agent limitant ) dans une réaction chimique est un réactif qui est totalement consommé lorsque la réaction chimique est terminée. La quantité de produit formée est limitée par ce réactif, car la réaction ne peut pas continuer sans lui. Si un ou plusieurs autres réactifs sont présents en excès par rapport aux quantités requises pour réagir avec le réactif limitant, ils sont décrits comme des réactifs en excès ou des réactifs en excès (parfois abrégés en « xs »), ou comme étant en abondance .

Le réactif limitant doit être identifié pour calculer le rendement en pourcentage d'une réaction puisque le rendement théorique est défini comme la quantité de produit obtenue lorsque le réactif limitant réagit complètement. Étant donné l' équation chimique équilibrée , qui décrit la réaction, il existe plusieurs manières équivalentes d'identifier le réactif limitant et d'évaluer les quantités excédentaires des autres réactifs.

Cette méthode est particulièrement utile lorsqu'il n'y a que deux réactifs. On choisit un réactif (A) et on utilise l'équation chimique équilibrée pour déterminer la quantité de l'autre réactif (B) nécessaire pour réagir avec A. Si la quantité de B réellement présente dépasse la quantité requise, alors B est en excès et A est le réactif limitant. Si la quantité de B présente est inférieure à celle requise, alors B est le réactif limitant.

Considérons la combustion du benzène , représentée par l’ équation chimique suivante :

$12\; CO2(g)\; +\; 6\; H2O(l)2{\text{C}}_6^{}{\text{H}}_6^{}\left(\text{l}\right)+15{\text{O}}_2^{}\left(\text{g}\right)⟶12{\text{CO}}_2^{}\left(\text{g}\right)+6{\text{H}}_2^{}\text{O}\left(\text{l}\right)$ 12 CO2 (g) + 6 H2O (l)}}}" data-src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/49c992178e1db461a161a5a97a8a605ab41aa356">

Cela signifie que 15 moles d' oxygène moléculaire (O ₂ ) sont nécessaires pour réagir avec 2 moles de benzène (C ₆ H ₆ )

La quantité d'oxygène nécessaire pour d'autres quantités de benzène peut être calculée en utilisant la multiplication croisée (la règle de trois). Par exemple, si 1,5 mol de C ₆ H ₆ est présente, 11,25 mol de O ₂ sont nécessaires :

Si en fait 18 moles d'O2 _sont présentes, il y aura un excès de (18 - 11,25) = 6,75 moles d'oxygène non réagi lorsque tout le benzène sera consommé. Le benzène est alors le réactif limitant.

Cette conclusion peut être vérifiée en comparant le rapport molaire de O ₂ et C ₆ H ₆ requis par l'équation équilibrée avec le rapport molaire réellement présent :

• requis:
• réel:

Étant donné que le rapport réel est supérieur à celui requis, O ₂ est le réactif en excès, ce qui confirme que le benzène est le réactif limitant.

Dans cette méthode, l'équation chimique est utilisée pour calculer la quantité d'un produit qui peut être formée à partir de chaque réactif présent. Le réactif limitant est celui qui peut former la plus petite quantité du produit considéré. Cette méthode peut être étendue à n'importe quel nombre de réactifs plus facilement que la première méthode.

20,0 g d' oxyde de fer (III) (Fe ₂ O ₃ ) réagissent avec 8,00 g d'aluminium (Al) dans la réaction thermite suivante :

$2\; Fe(l)\; +\; Al2O3(s){\text{Fe}}_2^{}{\text{O}}_3^{}\left(\text{s}\right)+2\text{Al}\left(\text{s}\right)⟶2\text{Fe}\left(\text{l}\right)+{\text{Al}}_2^{}{\text{O}}_3^{}\left(\text{s}\right)$ 2 Fe(l) + Al2O3(s)}}}" data-src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1488a891331b4b73d3bbd11274e0d9a2fa44cc00">

Étant donné que les quantités de réactifs sont données en grammes, elles doivent d'abord être converties en moles pour être comparées à l'équation chimique, afin de déterminer combien de moles de Fe peuvent être produites à partir de chaque réactif.

• Moles de Fe qui peuvent être produites à partir du réactif Fe ₂ O ₃

• Moles de Fe qui peuvent être produites à partir du réactif Al

Il y a suffisamment d'Al pour produire 0,297 mol de Fe, mais seulement suffisamment de Fe ₂ O ₃ pour produire 0,250 mol de Fe. Cela signifie que la quantité de Fe réellement produite est limitée par le Fe ₂ O ₃ présent, qui est donc le réactif limitant.

On peut voir à partir de l'exemple ci-dessus que la quantité de produit (Fe) formée à partir de chaque réactif X (Fe ₂ O ₃ ou Al) est proportionnelle à la quantité

Cela suggère un raccourci qui fonctionne pour n'importe quel nombre de réactifs. Il suffit de calculer cette formule pour chaque réactif, et le réactif qui a la valeur la plus basse de cette formule est le réactif limitant. Nous pouvons appliquer ce raccourci dans l'exemple ci-dessus.