Medicina 2022
20 mL di CH4(g) vengono bruciati insieme con 80 mL di O2(g), misurati nelle stesse condizioni di temperatura e pressione. Al termine della reazione
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
qual è la composizione percentuale in volume della miscela gassosa?
Quando in una razione completamente spostata verso i prodotti, come appunto la combustione del metano, vengono date le quantità esatte dei reagenti, bisogna controllare se i reagenti sono presenti in proporzioni stechiometriche oppure se c'è un reagente in eccesso.
Utilizziamo i coefficienti stechiometrici della reazione
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
1 : 2 → 1 : 2
I coefficienti stechiometrici rappresentano i rapporti tra moli delle sostanze e possono essere utilizzati anche come rapporti tra volumi di sostanze gassose se si trovano alla stessa temperatura (Principio di Avogadro)
20mL di CH4 reagiscono, in base al rapporto stechiometrico, con 40 mL di O2 in virtù del rapporto stechiometrico 1 : 2 tra i due reagenti. Di ossigeno ne abbiamo però una quantità maggiore. A questo punto possiamo dire che CH4 è presente in difetto e O2 è presente in eccesso. Possiamo anche affermare che CH4 è il reagente limitante e O2 è il reagente limitato.
Di ossigeno O2 ne utilizzeremo soltanto 40 mL e ne rimarranno inutilizzati 80–40=40 mL.
Per calcolare le quantità dei prodotti facciamo riferimento ai rapporti stechiometrici tra CH4 e i prodotti. Avremo così 20 mL di CO2 (rapporto CH4 → CO2 1→1 ), e 40 mL di H2O (rapporto CH4 → H2O 1→2 )
CH4 | O2 | CO2 | H2O | ||
inizio | 20 mL | 80 mL | |||
si consuma | – 20 mL | – 40 mL | |||
si produce | + 20 mL | + 40 mL | |||
fine | 0 | 40 mL | 20 mL | 40 mL | |
gas totali finali | 40 + 20 + 40 = 100 mL |
Le percentuali della composizione del gas finale sono facilmente ricavabili:
40% di O2 (40mL/100mL)
20% di CO2 (20mL/100mL)
40% di H2O (40mL/100mL)