Reactivo limitante

El reactivo limitante es aquel que, en una reacción química (donde existen reactivos y productos), se acaba antes. La reacción depende del reactivo limitante (o R.L.), pues, según la ley de las proporciones definidas, los demás reactivos no reaccionarán cuando uno se haya acabado.

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Cuando se ha balanceado 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 en menor cantidad.

Ejemplos

Combustión del metano

Imaginemos que tenemos 3 L de metano CH₄ y 5 litros de oxígeno O₂, en condiciones normales. La reacción ajustada es:

CH4 + 2O2 ---> CO2 + 2H2O   

¿Cuál es el reactivo limitante?

Pues aquel que se consuma antes. Una manera de saberlo es transformar mediante factores de conversión la cantidad de uno en la que le corresponde el otro.

Empezamos con el metano y vemos cuanto oxígeno necesita para reaccionar completamente. Los factores de conversión necesarios para el cálculo son:

22,4 L (CN)=1 mol de gas
1 mol de CH₄=2 moles de O₂

3 l CH₄ X 1 mol CH₄/22,4 l CH₄X 2 moles O₂/1 mol CH₄ X 22.4 l O₂/1 mol O₂= 6 l O₂

Necesitamos 6 L de oxígeno para quemar 3 L de metano. Como sólo tenemos 5 L de oxígeno, éste se consume completamente antes de que se queme todo el metano. Por tanto el reactivo limitante es el oxígeno.

Precipitación de cloruro de plata

Imaginemos que disolvemos 1 g de Nitrato de Plata (Trioxonitrato (V) de Plata) AgNO₃ y 2 g de Cloruro de Sodio NaCl. Dado que el Cloruro de Plata es muy insoluble se producirá la siguiente reacción:

AgNO₃(Aq) + NaCl(Aq) ---> AgCl(s)+NaNO₃(Aq)

¿Cuál es reactivo limitante?

Procedemos como en el ejemplo anterior. Mediante factores de conversión obtenemos los gramos de cloruro de sodio necesarios para que precipite toda la Plata del Nitrato de Plata. Los factores de conversión necesarios para el cálculo son los pesos moleculares del nitrato de plata y de cloruro de sodio; así como los coeficientes estequiométricos de la reacción ajustada:

1 mol AgNO₃=108+14+3X16 g=170 g
1 mol NaCl=23+35,5)=58,5 g
1 mol AgNO₃=1 mol NaCl

1 g AgNO₃X1 mol de AgNO₃/170 AgNO₃X 1 mol NaCl/1 mol AgNO₃ X 58 g NaCl/1 mol NaCl=0,34 g NaCl

Necesitamos 0,34 g de Cloruro de Sodio para que reaccione 1 g de Nitrato de Plata. Como tenemos 2 g precipitará toda la Plata antes de que se consuma el Cloruro. Por tanto el reactivo limitante es el Nitrato de Plata.

Para poder sacar el reactivo limitante se necesitan encontrar el peso de las 2 reacciones a evaluar, dado que las reacciones no siempre nos la darán en gramos deberán convertirlas a gramos, luego dicha cantidades se multiplica × el mol que haya de este reactivo en la reacción, después por los moles que representa el compuesto que da como resultado la unión de los reactivos, luego se multiplicara por el peso de dicho reactivo que se formo y a continuación se divide entre el peso del reactivo del cual buscamos su limitante o su peso, después se divide entre el número de moles que se utilizan en el reactivo para formar el compuesto y por último entre uno.(para poder realizar dicha operación se necesita antes ya haber balanceado por el método de tanteo)

Este caso sirve de ejemplo:

la siguiente reacción me dice que el hierro se hace reaccionar con el oxigeno para producir óxido de hierro 3 (Fe2O3) si el peso es de 12.68 g ¿cuántos serán los gramos del óxido de hierro 3 (Fe2O3) que se pueden obtener a partir de ese clavo?

Balanceo por método de tanteo 4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3

12.68 g Fe (1 mol fe) (2 mol Fe2O3) (160 g Fe2O3) /56 g Fe/4 mol Fe/ 1 mol Fe2O3 = 18.81 g Fe