Reactivo Limitante
Cuando se ha ajustado
una ecuación, los coeficientes representan el número de átomos de cada elemento
en los reactivos y en los productos. También representan el número de moléculas
y de moles de reactivos y productos. Cuando una ecuación está ajustada, la
estequiometría se emplea para saber las moles de un producto obtenidas a partir
de un número conocido de moles de un reactivo. La relación de moles entre
reactivo y producto se obtiene de la ecuación ajustada. A veces se cree
equivocadamente que en las reacciones se utilizan siempre las cantidades
exactas de reactivos. Sin embargo, en la práctica lo normal suele ser que se
use un exceso de uno o más reactivos, para conseguir que reaccione la mayor
cantidad posible del reactivo menos abundante.
Reactivo limitante
Cuando una reacción
se detiene porque se acaba uno de los reactivos, a ese reactivo se le llama
reactivo limitante.
Aquel reactivo que se
ha consumido por completo en una reacción química se le conoce con el nombre de
reactivo limitante pues determina o limita la cantidad de producto formado.
Reactivo limitante es
aquel que se encuentra en defecto basado en la ecuación química ajustada.
Ejemplo 1:
Para la reacción:
2H2O + O ------- 2 H2O
¿Cuál es el reactivo
limitante si tenemos 10 moléculas de hidrógeno y 10 moléculas de oxígeno?
Necesitamos 2 moléculas de H2 por cada molécula de O2
Necesitamos 2 moléculas de H2 por cada molécula de O2
Pero tenemos sólo 10
moléculas de H2 y 10 moléculas de O2.
La proporción
requerida es de 2 : 1
Pero la proporción
que tenemos es de 1 : 1
Es claro que el
reactivo en exceso es el O2 y el reactivo limitante es el H2
Como trabajar con
moléculas es lo mismo que trabajar con moles.
Si ahora ponemos 15
moles de H2 con 5 moles de O2 entonces como la
estequiometría de la reacción es tal que 1 mol de O2 reaccionan
con 2 moles de H2, entonces el número de moles de O2 necesarias
para reaccionar con todo el H2 es 7,5, y el número de moles de
H2 necesarias para reaccionar con todo el O2 es
10.
Es decir, que después
que todo el oxígeno se ha consumido, sobrarán 5 moles de hidrógeno. El O2 es
el reactivo limitante
Una manera de
resolver el problema de cuál es el reactivo es el limitante es:
Calcular la cantidad
de producto que se formará para cada una de las cantidades que hay de reactivos
en la reacción.
El reactivo limitante
será aquel que produce la menor cantidad de producto.
Ejemplo 2:
Considere la
siguiente reacción:
2NH3 + CO2 ---------- (NH2)2CO + H2O
Supongamos que se
mezclan 637,2 g de NH3 con 1142 g de CO2. ¿Cuántos
gramos de urea [(NH2)2CO] se obtendrán?
1) Primero
tendremos que convertir los gramos de reactivos en moles:
637,2 g de NH3 son
37,5 moles
1142 g de CO2 son
26 moles
2) Ahora definimos
la proporción estequiométrica entre reactivos y productos:
· a partir de2 moles de
NH3 se obtiene1 mol de (NH2)2CO
· a partir de 1 mol de
CO2 se obtiene 1 mol de (NH2)2CO
3) Calculamos el
número de moles de producto que se obtendrían si cada reactivo se consumiese en
su totalidad:
· a partir de37,5 moles
de NH3 se obtienen 18,75 moles de (NH2)2CO
· a partir de 26 moles
de CO2 se obtienen 26 moles de (NH2)2CO
4) El reactivo
limitante es el (NH3) y podremos obtener como máximo 18.75 moles de
urea.
5) Y ahora hacemos
la conversión a gramos:
18,75 moles de (NH2)2CO son 1125 g.
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