UNIVERSIDADE DE BRASLIA INSTITUTO DE QUMICA Disciplina: Laboratrio de Qumica Inorgnica (119.253 - 04 crditos)

1. Reagente Limitante

Considere a seguinte reao de preparao de cisplatina, Pt(NH3)2Cl2:

(NH4)2PtCl4(s) + NH3(aq) NH4Cl(aq) + Pt(NH3)2Cl2(s)

O objetivo, no transcorrer de uma reao, produzir a maior quantidade possvel a partir de um material de partida. Usa-se um excesso de um dos reagentes para permitir que o mais caro seja consumido completamente. No caso da sntese da cisplatina, o ideal que se misture o reagente mais caro, que o (NH4)2PtCl4, com a maior quantidade do reagente menos caro, no caso o NH3. Ao se completar a reao, todo o (NH4)2PtCl4 ter sido convertido ao seu produto, e certa quantidade de amnia ficar em excesso. Quanto de cisplatina ser formado? A resposta para essa pergunta est na quantidade de (NH4)2PtCl4 presente no incio da reao. Tal composto denominado reagente limitante, desde que sua quantidade determina ou limita a quantidade de produto formado.

Como analogia ao que foi explanado, considere a seguinte situao: Imagine que voc deseja fazer alguns sanduches de queijo. Suponha que voc tenha 30 pedaos de po e 30 de queijo. Se cada sanduche requer 3 pedaos de queijo e 2 de po, voc pode fazer somente 10 sanduches; 10 pedaos de po sobraro. O po o reagente em excesso e o queijo o reagente limitante, j que sua quantidade limita o nmero de sanduches que podem ser feitos.

Considerando ainda o exemplo da cisplatina; assuma que voc combinou 15,5 g de (NH4)2PtCl4 com 2,55 g de NH3.

(a) Que reagente est em excesso e qual o limitante?

1) O primeiro passo balancear a equao da reao.

(NH4)2PtCl4(s) + 2NH3(aq) 2NH4Cl(aq) + Pt(NH3)2Cl2(s)

2) Em seguida, calcule o nmero de moles de cada reagente. 15,5 g (NH4)PtCl4 (1 mol / 373,0g) = 0,0416 mol 2,55 g NH3 (1 mol / 17,03 g) = 0,150 mol

Para determinar o limitante, aps o clculo do nmero de moles, faa a razo de moles disponveis: 0,0416 mol (NH4)2PtCl4 / 0,150 mol NH3 = 0,277 mol (NH4)2PtCl4 / 1 mol NH3

A razo de moles dos reagentes com base na estequiometria da reao : 1 mol (NH4)2PtCl4 / 2 mol NH3 = 0,500 mol (NH4)2PtCl4 / 1 mol NH3

Pode-se constatar que 1 mol de NH3 requer 0,500 mol de (NH4)2PtCl4, mas s h disponvel 0,277 mol de (NH4)2PtCl4 por mol de NH3. No h (NH4)2PtCl4 suficiente para ser usado com toda a amnia disponvel. O composto de platina comprovadamente o reagente limitante.

(b) Quantas gramas de cisplatina podem ser formadas? Sabendo que o (NH4)2PtCl4 o reagente limitante, pode-se calcular a quantidade de cisplatina que pode ser formada. De acordo com a relao estequiomtrica, tem-se 1 mol de (NH4)2PtCl4 para 1 mol de Pt(NH3)2Cl2, logo a massa de produto que pode ser formado :

0,0416 mol Pt(NH3)2Cl2 (300 g / 1 mol Pt(NH3)2Cl2) = 12,5 g de Pt(NH3)2Cl2

(c) Depois que todo o reagente limitante tiver sido consumido, e a mxima quantidade de cisplatina tiver sido formada, quantas gramas do reagente em excesso sobraro?

O que se quer saber a diferena entre a quantidade de NH3, reagente em excesso, disponvel e a usada. Sabe-se que 0,150 mol de NH3 esto disponveis, logo, calcula-se a quantidade requerida para a reao, ou seja, aquela que o reagente limitante consumir. Pela relao estequiomtrica, tem-se 2 mol de NH3 para 1 mol de (NH4)2PtCl4, portanto, a quantidade de NH3 requerida para a reao de:

0,0416 mol (NH4)2PtCl4 ( 2 mol NH3 / 1 mol (NH4)2PtCl4) = 0,0832 mol de NH3

Pode-se agora, calcular a quantidade de NH3 em excesso:

0,150 mol de NH3 disponvel 0,0832 mol de NH3 necessrio = 0,067 mol de NH3 em excesso.

Convertendo para massa tem-se:

0,067 mol de NH3 (17,03 g de NH3 / 1 mol) = 1,1 g de NH3

2. Clculo do Rendimento Percentual

A quantidade de produto que voc deveria isolar a partir de uma reao qumica denominada rendimento terico. Entretanto, nem sempre os mtodos usados para purificar reagentes so capazes de permitir a separao completa do produto desejado, a partir da mistura reacional. Logo, o rendimento real de um composto pode ser menor do que o terico. Para julgar a eficincia da reao qumica e as tcnicas usadas para obter o composto desejado na sua forma pura, os qumicos comparam os rendimentos real e terico atravs da razo entre eles e calculam o rendimento percentual. Utilizando o exemplo da cisplatina, pode-se calcular o rendimento percentual. Considerando que tenham sido formados 5,20 g do produto, qual o rendimento percentual da reao?

De acordo com os clculos do item b, tem-se de massa esperada do produto, ou seja, a quantidade que pode ser formada ou rendimento terico, 12,5 g. Logo, o rendimento percentual :

Massa obtida / Massa esperada = (5,20 g / 12,5g) x 100 = 41,6 %

Fonte: KOTZ, John C.; PURCELL, Keith F. Chemistry & Chemical Reactivity. 2 ed. Saunders College Publishing, 1991, pg. 117-122.