Colegio
El Valle Sanchinarro
|
Dpto. Ciencias
Asignatura: FyQ 4º ESO
|
Ficha teórica
Reactivo limitante
|
Revisado:
09/01/2016
|
Páginas:
/
|
El reactivo limitante
En una reacción química real, podemos partir de cualquier cantidad de reactivos (medidos, en masa o en volumen y dados así o bien en cantidad de sustancia). Por ello, pueden darse todos los casos en cuanto al agotamiento o necesidad de los mismos: es posible que reaccione todo lo que tenemos y no nos quede nada de ninguno o bien alguno de los reactivos sobre y alguno otro se agote, es decir, “nos falte”.
Las ecuaciones químicas indican las “cantidades justas” de reactivos que reaccionan, de manera que si disponemos precisamente de ellas, o de múltiplos de las mismas, los reactivos se agotan a la vez y no queda nada.
Lectura
(Rendimiento 100%)
|
Reacción
|
Sustancia
|
Mm
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
Na
|
23g/mol
|
En masa
|
46g
|
|
71g
|
|
117g
|
Cl
|
35,5g/mol
|
En moles
|
1
|
|
1
|
|
2
|
NaCl
|
58,5g/mol
|
Esta es la lectura de la ecuación química. Si disponemos de cantidades proporcionales a estas, es decir, si multiplicamos por el mismo número tanto la lectura en cantidad de sustancia como la lectura en masa, siempre se agotarán los reactivos a la vez. Es lo que ocurre en los siguientes tres ejemplos: a es un caso donde partimos justamente de lo dictado por la ecuación; en el caso b partimos del doble, es decir, hemos multiplicado por 2 la situación anterior; y finalmente en c partimos de la mitad.
La i indica situación inicial, es decir, los reactivos aún sin reaccionar y la f indica la situación final, cuando la reacción ha tenido lugar.
Si partimos de cantidades iguales a las que dicta la ecuación química:
En masa
|
En moles
|
a
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
46g
|
|
71g
|
|
|
f
|
|
|
|
|
117g
|
|
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
2
|
|
1
|
|
|
f
|
|
|
|
|
2
|
|
Imaginemos que partimos justamente del doble:
En masa
|
En moles
|
b
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
92g
|
|
142g
|
|
|
f
|
|
|
|
|
234g
|
|
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
4
|
|
2
|
|
|
f
|
|
|
|
|
4
|
|
Imaginemos que partimos de la mitad
En masa
|
En moles
|
c
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
23g
|
|
35,5g
|
|
|
f
|
|
|
|
|
58,5g
|
|
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
1
|
|
0,5
|
|
|
f
|
|
|
|
|
1
|
|
Sin embargo es muy extraño que partamos de las cantidades justas, lo normal es que nos sobre un reactivo, es decir, lo tengamos en exceso; y el otro reactivo se nos agote, es decir, nos limite la reacción, y lo llamaremos reactivo limitante.
MODO DE HALLAR EL REACTIVO LIMITANTE
Puede hacerse de dos modos, totalmente equivalentes:
Trabajando con la proporción de reactivos que dicta la ecuación química.
Realizar cálculos estequiométricos con las cantidades iniciales de reactivo
Trabajando con la proporción de reactivos
Si observamos la ecuación química, vemos que para que se agoten todos los reactivos a la vez y no sobre ni falte nada, se ha de cumplir que las cantidades de reactivos sean proporcionales a los valores en masa o en cantidad de materia de la ecuación química, como explicábamos en los ejemplos anteriores. De este modo, la relación entre las cantidades nos dará una constante de referencia a la que poder comparar otras relaciones experimentales. Resulta más sencillo trabajar en cantidad de materia, pues los números son más sencillos, pero también se puede trabajar en masa:
Proporción en cantidad de sustancia
|
Proporción en masa
|
|
|
Colocar un reactivo arriba o abajo no importa; lo importante es que al calcular la proporción real se haga colocando los reactivos en la misma posición de la proporción.
Si la proporción de las cantidades reales es mayor que la que dicta la ecuación química, entonces será mayor la cantidad del reactivo colocado en el numerador, en este caso el sodio, por lo que el reactivo limitante será el cloro molecular y nos sobrará algo de sodio.
Si la proporción de las cantidades reales es menor que la que dicta la ecuación química, entonces será menor la cantidad del reactivo colocado en el numerador, en este caso el Na, luego será el Na el reactivo limitante y tendremos un exceso de Cl2, del que sobrará algo.
Pongamos unos ejemplos: Partimos de 3 moles de sodio y 1 de cloro molecular. ¿Qué ocurre?
En masa
|
En moles
|
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
69g
|
|
71g
|
|
|
f
|
23g
|
|
|
|
117g
|
|
Por tanto hay exceso de sodio y el reactivo limitante es el cloro molecular
|
|
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
3
|
|
1
|
|
|
f
|
1
|
|
|
|
2
|
|
Por tanto hay exceso de sodio, y el reactivo limitante es el cloro molecular
|
Partimos de 0,75 moles de sodio y 0,96 de cloro molecular. ¿Qué ocurre?
En masa
|
En moles
|
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
17,25g
|
|
68,16g
|
|
|
f
|
|
|
|
|
|
|
Por tanto hay exceso de cloro y el reactivo limitante es el sodio
|
|
|
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
i
|
0,75
|
|
0,96
|
|
|
f
|
|
|
|
|
|
|
Por tanto hay exceso de cloro y el reactivo limitante es el sodio
|
Como vemos, no importa trabajar en moles o en masa, lo importante es relacionar bien las cantidades con el valor hallado en la lectura de la ecuación.
Trabajando directamente con cálculos estequiométricos
Partimos de la siguiente situación:
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
0,36mol
|
|
0,15mol
|
|
|
¿Cuál es el reactivo limitante y cuál se encuentra en exceso?
Establecemos la relación de proporciones leída en la ecuación y la igualamos a la proporción real usando cualquiera de los dos reactivos, da igual:
Usando el sodio
|
Usando el cloro
|
|
|
Disponemos de 0,15 moles de cloro, luego el limitante es el cloro.
|
Disponemos de 0,36 moles de sodio, luego nos sobra algo, de manera que limita el cloro.
|
A continuación unos ejemplos donde damos casos posibles de cantidades de sustancia de la que partimos:
2Na(s)
|
+
|
Cl2(g)
|
=
|
2NaCl(s)
|
Reactivos:
|
Na
|
Cl2
|
|
Reactivo en
exceso
|
Reactivo
limitante
|
Lectura en n
|
2
|
1
|
2
|
ninguno
|
ninguno
|
Caso a
|
3
|
1
|
3
|
Na
|
Cl2
|
Caso b
|
1
|
4
|
¼=0,25
|
Cl2
|
Na
|
Caso c
|
0,1
|
0,3
|
0,1/0,3=0,33
|
Cl2
|
Na
|
Es evidente que los cálculos sobre lo que ocurre en la realidad se han de hacer basados en el reactivo limitante, sería absurdo trabajar con el reactivo en exceso, pues estaríamos suponiendo que tenemos todo el reactivo (limitante) necesario para reaccionar con el reactivo en exceso cuando no es cierto: ¡no lo tenemos!
  |
