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Reagente limitante

In questa prova di laboratorio vedremo come si possa determinare il reagente limitante di una reazione chimica semplicemente utilizzando dei palloncini colorati.

Materiale

  • 150 mL di acido acetico, CH3COOH, al 5%;
  • bicarbonato di sodio, NaHCO3;
  • tre beute da 250 mL;
  • tre palloncini di gomma;
  • un imbuto;
  • un cilindro graduato da 250 mL;
  • bilancia analitica
  • tre elastici

Procedimento

  1. Per prima cosa abbiamo preso 3 beute ed in ciascuna abbiamo versato 50 mL di acido acetico CH3COOH al 5%;
  2. Abbiamo posto all'interno di tre palloncini le tre diverse quantità di bicarbonato di sodio, dopo averlo pesato. Nel primo (A) abbiamo messo 2 g, nel secondo (B) 3,5 g e nel terzo (C) 5 g;
  3. In seguito abbiamo inserito le diverse quantità di bicarbonato di sodio NaHCO3 pesato, nelle rispettive beute, facendo aderire i palloncini alle beute. Li abbiamo inoltre fissati alle imboccature delle beute mediante l’uso di elastici per evitare la fuoriuscita di anidride carbonica; subito dopo i palloncini sono stati capovolti per permettere al bicarbonato di sodio di entrare in contatto con l’acido acetico.
  4. Dopo aver aspettato qualche minuto, abbiamo constatato che i palloncini si erano gonfiati in seguito alla reazione del bicarbonato di sodio con l’acido acetico, assumendo dimensioni diverse. In particolare il palloncino A ha assunto dimensioni minori rispetto ai palloncini B e C.

 

Calcoli

CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O

2,5g

A = 2,0 g

B = 3,5 g

C = 5,0 g

P.M. CH3COOH =12,001u + (1,008 × 3) u + 12,01 u +(16 × 2) u + 1,008 = 60,1 u

P.M. NaHCO3 = 22,99 u +1,008 u +12,01 u + (16 × 3) u = 84,0 u

P.M. CO2 = 12,01 u + (16· 2) u = 44,0 u

mol CH3COOH = m/MM= 2,5g / 60,0 g/mol = 0,042 mol

 

CASO A)

mol CH3COOH = 0,042 mol

mol NaHCO3 = m/MM = 2,0g / 84,0 g/mol = 0,024 mol (reagente limitante)

1 : 1 = mol NaHCO3 : mol CO2

1 : 1 = 0,024 : mol CO2

mol CO2 = 0,024 mol

m CO2= MM CO2 · mol CO2 = 44,0 g/mol · 0,024 mol = 1,06 g

 

CASO B)

mol CH3COOH = 0,042 mol

mol NaHCO3 = m/MM = 3,5g / 84,0 g/mol = 0,042mol

1 : 1 = mol NaHCO3 : mol CO2

1 : 1 = 0,042 : mol CO2

mol CO2 = 0,042 mol

m CO2= MM CO2 · mol CO2 = 44 g/mol · 0,042 mol = 1,85 g

 

CASO C)

mol CH3COOH = 0,042 mol (reagente limitante)

mol NaHCO3 = m/MM = 5,0g / 84,0 g/mol = 0,060 mol

1 : 1 = mol NaHCO3 : mol CO2

1 : 1 = 0,042 : mol CO2

mol CO2 = 0,042 mol

m CO2= MM CO2 · mol CO2 = 44,0 g/mol · 0,042 mol = 1,85 g

 

Video

 

Conclusioni

Le differenti dimensioni assunte dai palloncini sono dovute alle differenti quantità di anidride carbonica prodotta: infatti, nel caso A abbiamo constatato che è stata prodotta una minore quantità di anidride carbonica mentre nel caso B e C le dimensioni raggiunte dai palloncini erano le stesse perché la quantità di CO2 prodotta era la stessa.

Domande e risposte

1. Perché il palloncino A si gonfia meno di B e C? Qual è il reagente limitante?

Alla fine dell’esperimento abbiamo notato che il palloncino A si gonfia di meno dei palloncini B e C. Dopo aver eseguito i calcoli, abbiamo visto che la quantità di diossido di carbonio (CO2), la sostanza che permette al palloncino di gonfiarsi, è minore rispetto agli altri due casi. Ciò fa si che il palloncino A risulta più piccolo. Infatti il reagente limitante è il bicarbonato di sodio, NaHCO3 .

2. Qual è il reagente limitante nella reazione del palloncino C?

Nonostante la quantità di diossido di carbonio che si produce nei casi B e C sia la stessa, nel terzo esperimento il reagente limitante è l’acido acetico, mentre nel secondo non ci sono reagenti limitanti, dal momento che la reazione si avviene secondo i rapporti stechiometrici.

Classe 3D anno scolastico 2013/2014 LiceoScientifico G. Galilei di Ancona

  • Relazione di: Ludovica Gioacchini, Martina Pannacci, Irene Principi, Alba Stefanelli
  • Calcoli di: Martina Felici, Ilaria Sampaolesi
  • Risposte di: Noemi Margariti, Elena D’Errico 

Fonti: G. Valitutti - A. Tifi - A. Gentile "Esploriamo la chimica" Seconda edizione di Chimica: molecole in movimento - Zanichelli
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