Cálculo del Reactivo Limitante de una Reacción Química

Las reacciones químicas rara vez ocurren cuando la cantidad exacta de reactivos reaccionará entre sí para formar productos. Un reactivo se consumirá antes de que se agote otro. Este reactivo se conoce como reactivo limitante.

Estrategia

Esta es una estrategia a seguir cuando se determina qué reactivo es el reactivo limitante.
Considere la reacción:
2 Horas₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O (l)
Si 20 gramos de H₂ el gas se hace reaccionar con 96 gramos de O₂ gas,

• ¿Qué reactivo es el reactivo limitante?
• ¿Cuánto del reactivo en exceso permanece?
• Cuánto H₂O se produce?

Para determinar qué reactivo es el reactivo limitante, primero determine cuánto producto se formaría por cada reactivo si se consumiera todo el reactivo. El reactivo que forma la menor cantidad de producto será el reactivo limitante.

Calcular el rendimiento de cada reactivo.

Las relaciones molares entre cada reactivo y el producto son necesarias para completar el cálculo:
La relación molar entre H₂ y H₂O es 1 mol H₂/1 mol H₂O
La relación molar entre O₂ y H₂O es 1 mol de O₂/2 mol H₂O
También se necesitan las masas molares de cada reactivo y producto:
masa molar de H₂ = 2 gramos
masa molar de O₂ = 32 gramos
masa molar de H₂O = 18 gramos
Cuánto H₂O se forma a partir de 20 gramos de H₂?
gramos H₂O = 20 gramos H₂ x (1 mol H₂/2 g H₂) x (1 mol H₂O / 1 mol H₂) x (18 g H₂O / 1 mol H₂O)
Todas las unidades excepto gramos H₂O cancelar, dejando
gramos H₂O = (20 x 1/2 x 1 x 18) gramos de H₂O
gramos H₂O = 180 gramos H₂O
Cuánto H₂O se forma a partir de 96 gramos de O₂?
gramos H₂O = 20 gramos H₂ x (1 mol O₂/32 g de O₂) x (2 mol H₂O / 1 mol de O₂) x (18 g H₂O / 1 mol H₂O)
gramos H₂O = (96 x 1/32 x 2 x 18) gramos de H₂O
gramos H₂O = 108 gramos de O₂O

Se forma mucha más agua a partir de 20 gramos de H₂ de 96 gramos de O₂. El oxígeno es el reactivo limitante. Después de 108 gramos de H₂O formas, la reacción se detiene. Para determinar la cantidad de H en exceso₂ restante, calcule cuánto H₂ se necesita para producir 108 gramos de H₂O.
gramos H₂ = 108 gramos H₂O x (1 mol H₂O / 18 gramos H₂O) x (1 mol H₂/1 mol H₂O) x (2 gramos H₂/1 mol H₂)
Todas las unidades excepto gramos H₂ cancelar, dejando
gramos H₂ = (108 x 1/18 x 1 x 2) gramos H₂
gramos H₂ = (108 x 1/18 x 1 x 2) gramos H₂
gramos H₂ = 12 gramos H₂
Se necesitan 12 gramos de H₂ para completar la reacción. La cantidad restante es
gramos restantes = gramos totales-gramos utilizados
gramos restantes = 20 gramos - 12 gramos
gramos restantes = 8 gramos
Habrá 8 gramos de exceso de H₂ gas al final de la reacción.
Hay suficiente información para responder a la pregunta.
El reactivo limitante fue O₂.
Habrá 8 gramos H₂ restante.
Habrá 108 gramos H₂O formado por la reacción.

Encontrar el reactivo limitante es un ejercicio relativamente sencillo. Calcule el rendimiento de cada reactivo como si se consumiera por completo. El reactivo que produce la menor cantidad de producto limita la reacción.

Más

Para obtener más ejemplos, consulte Problema de Ejemplo de Reactivo Limitante y Problema de Reacción Química en Solución Acuosa. Pon a prueba tus nuevas habilidades respondiendo preguntas Teóricas de Rendimiento y Pruebas de Reacción Limitantes.

Fuentes

• Vogel, A. I.; Tatchell, A. R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A. J.; Smith, P. W. G. Libro de Texto de Vogel de Química Orgánica Práctica, 5ta Edición. Pearson, 1996, Essex, Reino Unido.
• Whitten, K. W., Gailey, K. D. y Davis, R. E. Química General, 4ta Edición. Saunders College Publishing, 1992, Filadelfia.
• Zumdahl, Steven S. Principios Químicos, 4ta Edición. Houghton Mifflin Company, 2005, Nueva York.