¿QUÉ LIMITA UNA REACCIÓN?
Reactivo limitante
Imagina que tienes una docena de refrescos para repartirlos entre tus compañeros de curso; si hay doce compañeros, a cada uno le corresponde un refresco; pero si solamente hay ocho, los refrescos hay ocho, los refrescos están en exceso, porque sobran cuatro; y si hay quice compañeros, ellos están en exceso, porque tres quedarían sin refresco. Algo similar sucede en los procesos químicos que se realizan en las industrias y en los laboratorios, cuando en una reacción química uno de los reactivos se agota antes que el otro. El reactivo que se consume completamente y está en menor cantidad molar de acuerdo con la proporción estequiométrica se denomina reactivo limitante, porque limita la cantidad de nuevos productos que se pueden formar. El reactivo sobrante se llama reactivo en exceso; el cual, a nivel industrial, es el reactivo más económico. Por esta razón, es importante que el reactivo más costoso se consuma en su totalidad.
Para determinar el reactivo limitante en una reacción química, deben tenerse en cuenta los siguientes pasos:
Utilizar las cantidades conocidas, para establecer el número de moles de cada reactivo.
Establecer cuál sustancia es el reactivo limitante; para ello, basta con dividir el número de moles dado de cada reactivo por su respectivo coeficiente en la ecuación balanceada y, luego, comparar los resultados obtenidos: el menor resultado corresponde al reactivo limitante.
Utilizar el número de moles del reactivo limitante para calcular la cantidad de cualquier producto de la reacción, según se requiera.
Ilustración para hallar el reactivo limitante:
Donde n = moles de sustancia
c = coeficiente que balancea la ecuación
Ejemplo:
El peróxido de sodio (Na2O2) sólido se emplea en los aparatos de respiración, para capturar el gas carbónico (CO2) exhalado. Con base a la ecuación química, determinamos cuál sustancia es el reactivo limitante cuando reaccionan 70 g de peróxido de sodio con 50 g de gas carbónico, y establece cuántos gramos de oxígeno se producen.
Solución:
Debemos utilizar las cantidades conocidas para establecer el número de moles de cada sustancia:
Masa molecular del Na2O2 = 78 g/mol.
Masa molecular del CO2 = 44 g/mol.
Convertimos los gramos de Na2O2 en moles:
Convertimos los gramos de CO2 en moles:
Para establecer cuál sustancia es el reactivo limitante, dividimos la cantidad de moles hallados para cada sustancia por el respectivo coeficiente que balancea la ecuación:
La sustancia que se encuentra en menor relación (proporción) molar es el Na2O2 y, por lo tanto, es el reactivo limitante.
El reactivo limitante lo empleamos para establecer la cantidad de O2 que se produce.
A partir del factor molar entre el Na2O2 y el O2, según la ecuación estequiométrica:
Convertimos los moles de O2 en gramos, para dar la respuesta.
Masa molecular del O2 = 32 g/mol.
En la reacción se obtienen 14,08 g de oxígeno.
PREGUNTA: El óxido de titanio (IV) (TiO2) es un pigmento usado en la fabricación de pinturas; se obtiene al hacer reaccionar cloruro de titanio (TiCl4) con oxígeno, según la ecuación:
Si 5 moles de TiCl4 reaccionan con 3,5 moles de O2, ¿cuál es el reactivo limitante?