Reactivo limitante

En los problemas de química, muchas veces van a aparecer cantidades en 2 de los reactivos. En estos casos, para resolver el problema hay que considerar cuál de los 2 reactivos es el limitante, es decir, cuál se va a gastar primero. Cuando eso ocurra la reacción se parará y no se podrá seguir formando productos, por lo que las operaciones habrá que realizarlas con el reactivo limitante.

 Los dos ejemplos siguientes ilustran este fenómeno:

  •  Estequiometría 1:1

Se quiere montar bolígrafos. Cada bolígrafo está compuesto por el cuerpo del bolígrafo y su capuchón. Si se tienen 12 cuerpos y 9 capuchones, ¿cuántos bolígrafos completos se pueden construir?

En este ejemplo, está claro que al tener sólo 9 capuchones, el número total de bolígrafos que se pueden montar son 9. El reactivo limitante son los capuchones.

  •  Estequiometría diferente a 1:1

Se quiere vender packs de bolígrafos en estuches. Cada estuche tiene 3 bolígrafos. Si se disponen de 70 bolígrafos y 20 estuches, ¿cuántos packs se pueden hacer?

Con 70 bolígrafos se pueden hacer (70/3) 23,3 packs, y con los 20 estuches 20 packs. Como el número máximo de packs que se pueden hacer son 20, los estuches van a ser el reactivo limitante.

 Estos problemas se pueden resolver utilizando 2 estrategias distintas. Las mismas se detallan en los ejemplos siguientes:

En un matraz de 250 mL se añaden 50 g de hidróxido de sodio y 44 g de ácido clorhídrico. ¿Cuál es la concentración de la sal formada?

Datos: Masas atómicas:  Na=23;   Cl=35,5;   H=1;   O=16

Parte común a los dos métodos:

a) Escribimos la ecuación química ajustada:

NaOH + HCl  →  NaCl + H2O

b) Calculamos los moles de cada compuesto:

MM(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol    NaOH → 50/40 = 1,25 moles de NaOH

    MM(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 g/mol       HCl → 44/36,5 = 1,21 moles de HCl

Una vez conocidos los moles, se puede seguir 2 caminos:

Trabajando con el producto.

Se calculan los moles que se forman con cada uno de los reactivos. El reactivo con el que se obtengan menos es el limitante:

moles NaCl

Como se obtienen menos moles con el HCl, éste es el reactivo limitante. Por lo tanto, los moles que se obtienen de cloruro sódico son: 1,21 moles.

 Conociendo los moles, se calcula la concentración:

molaridad_NaCl

 

Trabajando con los reactivos

Se determina el reactivo limitante trabajando con los reactivos. Este método es útil si en el problema piden la cantidad del reactivo en exceso.

Se elige cualquiera de los reactivos y se calcula cuanto se necesita del otro, en función del valor obtenido se determina cuál es el reactivo limitante:

 Por ejemplo, se determina cuanto HCl se necesita para que reaccione todo el NaOH.

HCl_por_NaOH

Como sólo se tienen 1,21 moles de HCl, no va a poder reaccionar toda el NaOH, y por lo tanto la base va a ser el limitante.

Sabiendo ya cual es el limitante, se calculan los moles de la sal con éste y posteriormente, la molaridad
molaridad_NaCl_2

Cuando la estequiometría entre los reactivos es 1:1, es fácil saber cuál es el limitante fijándose solamente en los moles iniciales, aquella especie que tenga menor número de moles, será la limitante.

Todos los problemas de reactivo limitante se pueden resolver por cualquiera de las 2 formas.

Un problema más complejo, junto con el del ejemplo, se recoge en el documento: Problemas resueltos reactivo limitante.

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