Reactivo limitante

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El reactivo limitante es el reactivo que en una reacción química determina, o limita, la cantidad de producto formado, y provoca una concentración limitante a la anterior.

Cuando una ecuación está balanceada, la estequiometria se emplea para saber los moles de un producto obtenido a partir de un número conocido de moles de un reactivo. La relación de moles entre reactivo y producto se obtiene de la ecuación balanceada.

Generalmente cuando se efectúa una reacción química los reactivos no se encuentran en cantidades estequiometricamente exactas, es decir, en las proporciones que indica su ecuación balanceada. En consecuencia, algunos reactivos se consumen totalmente, mientras que otros son recuperados al finalizar la reacción. El reactivo que se consume en primer lugar es llamado reactivo limitante, ya que la cantidad de éste determina la cantidad total del producto formado. Cuando este reactivo se consume, la reacción se detiene. El o los reactivos que se consumen parcialmente son los reactivos en exceso.

La cantidad de producto que se obtiene cuando reacciona todo el reactivo limitante se denomina rendimiento teórico de la reacción.

El concepto de reactivo limitante, permite a los químicos asegurarse de que un reactivo, el más costoso, sea completamente consumido en el transcurso de una reacción, aprovechándose así al máximo.

Método 1[editar]

Este método se basa en la comparación de la proporción de cantidades de reactivo con la relación estequiométrica. Así, dada la ecuación general:

a X + b Y \rightarrow  c Z \,

Siendo X e Y reactivos, Z productos y a, b y c, sus respectivos coeficientes estequiométricos.

Si

\frac{mol \,X \,disponible}{mol \,Y \,disponible} < \frac{a}{b} entonces X es el reactivo limitante.

Si

\frac{mol \,X \,disponible}{mol \,Y \,disponible} > \frac{a}{b} entonces Y es el reactivo limitante.

Ejemplo[editar]

La ecuación balanceada para la oxidación del monóxido de carbono a dióxido de carbono es la siguiente:

2 CO(g) +  O_2(g) \rightarrow  2 CO_2(g) \,

Si se tienen 4 moles de monóxido de carbono y 3 moles de oxígeno, ¿cuál es el reactivo limitante?

Aplicando el procedimiento anterior tenemos que

\frac{4mol \, CO}{3mol \,O_2} < \frac{2}{1}, por lo tanto CO es el reactivo limitante. En efecto, cuatro moles de CO sólo necesitan dos moles de O2 para reaccionar, por lo que un mol de O2 quedará como exceso una vez finalizada la reacción.

Este procedimiento puede hacerse extensivo a reacciones químicas con más de dos reactivos aplicando la fórmula:

\frac{mol \,X \,disponible}{a}

para todos los reactivos. El reactivo con el cociente más bajo es el reactivo limitante.

Método 2[editar]

Este método consiste en el cálculo de la cantidad esperada de producto en función de cada reactivo.

Se permite que reaccionen 3g de dióxido de silicio y 4,5g de carbono a altas temperaturas, para dar lugar a la formación de carburo de silicio según la ecuación:

SiO_2 (s)+ 3 C(s) \rightarrow  SiC(s) + 2 CO(g)\,

Para encontrar el reactivo limitante debemos comparar la cantidad de producto que se obtiene con la cantidad dada de reactivo por separado. El reactivo que produzca la menor cantidad de producto es el reactivo limitante.

 \ \mbox{3g} SiO_2 \times \frac{1 \ \mbox{mol}\,SiC}{1 \ \mbox{mol}\,SiO_2}\times \frac{1 \ \mbox{mol}\,SiO_2}{60 \ \mbox{g}\,SiO_2} \times \frac{40 \ \mbox{g}\,SiC}{1 \ \mbox{mol}\,SiC}= 2\ \mbox{g}\,SiC \
 \ \mbox{4,5g} C \times \frac{1 \ \mbox{mol}\,SiC}{3 \ \mbox{mol}\,C} \times \frac{40 \ \mbox{g}\,SiC}{1 \ \mbox{mol}\,SiC}\times \frac{3 \ \mbox{mol}\,C}{36\ \mbox{g}\,C}= 5\ \mbox{g}\,SiC \

El reactivo limitante es, en este caso, el dióxido de silicio.

Véase también[editar]

Referencias bibliográficas[editar]

  • Chang, Raymond (2002). Química. 7ª edición. Mc Graw Hill. ISBN 970-10-3894-0.
  • Kotz , John C; Treichel, Paul M. (2005). “Química y reactividad química”. 6ª edición. Cengage Learning. ISBN 9706865527