Numa reação química em que os reagentes não estão numa mesma proporção estequiométrica, um deles será completamente consumido e limitará a quantidade de produto originado da reação, sendo, por isso, denominado reagente limitante.
Consideremos a seguinte situação:
Para montar um móvel são necessárias 5 gavetas e 1 porta. Se tivermos 300 gavetas e 90 portas, quantos móveis poderão ser montados?
300 : 5 = 60 móveis
Levando em conta que cada móvel precisa de somente 1 porta, necessitaremos de apenas 60 portas na montagem dos móveis, sobrando 30 das gavetas que possuíamos antes (90 – 60 = 30). Note que a produção de móveis utilizará todas as gavetas, mas não todas as portas. Podemos concluir, então, que o número de gavetas é um fator limitante, já que a produção foi finalizada quando acabaram as gavetas disponíveis.
Em reações químicas ocorre algo parecido com isso. Veja um exemplo:
Ao misturar 147 g de ácido sulfúrico e 100g de hidróxido de sódio, reagindo de acordo com a equação abaixo, qual substância será o reagente limitante da reação? Dadas as massas atômicas: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32).
H2SO4 + 2 NaOH --> Na2SO4 + 2 H2O
Começamos calculando a massa do NaOH, que reagiria com os 147 g de ácido sulfúrico (H2SO4) citados no enunciado:
H2SO4 + 2 NaOH --> Na2SO4 + 2 H2O
1 mol H2SO4 = 98 g 1 mol NaOH = 40 g
98 g ------- 2 . 40 g 147 g ------- x
x = 120 g de NaOH
Chegamos ao resultado de 120 g de NaOH, porém, o enunciado informa que temos apenas 100 g dessa substância reagir com o ácido sulfúrico. Logo, o NaOH é o reagente limitante da reação, pois será o primeiro reagente consumido, finalizando a reação e determinando a quantidade de produto que será originada.
Como prova disto, podemos trocar a substância a ser calculada, verificando, agora, a quantidade de H2SO4 a reagir com as 100g de NaOH mencionados no enunciado do problema:
H2SO4 + 2 NaOH --> Na2SO4 + 2 H2O
98 g ----- 2 . 40 g y ----- 100 g
y = 122,5 g de H2SO4
Através deste cálculo obtivemos o resultado de 122,5 g de H2SO4, o que pode acontecer normalmente, visto que disponibilizamos de 147 g da substância. O ácido sulfúrico nesta reação é o reagente em excesso, pois para que a mesma ocorra, serão utilizadas 122,5 e sobrarão ainda 24,5 g da substância. Mais uma vez constatamos que o hidróxido de sódio é o reagente limitante da reação.
É importante ressaltar que sempre haverá um reagente limitante (e um reagente em excesso também) quando a proporção dos reagentes não é definida ou constante, de acordo com a Lei de Proust. A reação que produz água H2O, por exemplo, ocorre na proporção de 2 mols de H2 para 1 mol de O2. Assim, se esta mesma reação ocorrer em proporções diferentes desta, teremos um reagente limitante.
2 H2 + O2 --> 2 H2O
Por outro lado, se as quantidades de todos os reagentes estiverem em proporções definidas, todos os reagentes serão limitantes.
Referência: FELTRE, Ricardo. Química 1. São Paulo: Moderna, 2005.