4.2: Reactivo Limitante
Las cantidades relativas de reactivos y productos representados en una ecuación química balanceada se denominan a menudo cantidades estequiométricas. Sin embargo, en realidad, los reactivos no siempre están presentes en las cantidades estequiométricas indicadas por la ecuación balanceada.
En una reacción química, el reactivo que se consume primero y limita la cantidad de producto formado, es el reactivo limitante, mientras que la otra sustancia se convierte en el reactivo en exceso. A menudo se utiliza un exceso de uno o más reactivos para garantizar la conversión completa del otro reactivo en el producto.
Considere la reacción para la formación de agua representada por la ecuación:
La ecuación balanceada muestra la reacción del hidrógeno y el oxígeno en una razón estequiométrica de 2:1. Si estos reactivos son proporcionados en cualquier otra cantidad, uno de los reactivos casi siempre se consumirá por completo, limitando así la cantidad de producto que puede generarse. Esta sustancia es el reactivo limitante y la otra sustancia es el reactivo en exceso. La identificación de los reactivos limitantes y en exceso para una situación determinada requiere calcular las cantidades molares de cada reactivo proporcionado y compararlas con las cantidades estequiométricas representadas en la ecuación química balanceada.
La estequiometría indica que dos moles de hidrógeno y un mol de oxígeno reaccionan para producir dos moles de agua; es decir, hidrógeno y oxígeno se combinan en una proporción de 2:1. Imagine si 5 moles de hidrógeno y 2 moles de oxígeno estuvieran presentes. La proporción de los reactivos es ahora de 5:2 (o 2,5:1), que es mayor que la relación estequiométrica de 2:1. El hidrógeno, por lo tanto, está presente en exceso y el oxígeno es el reactivo limitante. La reacción de todo el oxígeno suministrado (2 mol) consumirá 4 mol de 5 mol del hidrógeno proporcionado, dejando 1 mol de hidrógeno sin reaccionar. Calcular las cantidades molares de cada reactivo proporcionado y compararlas con las cantidades estequiométricas representadas en la ecuación química balanceada es una forma de identificar el reactivo limitante y el reactivo en exceso.
Un enfoque alternativo implica calcular la cantidad de producto formada en moles a partir de cada reactivo, según la estequiometría de la reacción y luego comparar las cantidades. El reactivo que produce una menor cantidad de moles de producto es el reactivo limitante. Por ejemplo, la reacción completa de cinco moles de hidrógeno produciría:
Así mismo, la reacción completa de dos moles de oxígeno produciría:
El oxígeno produce menos moles de agua y, por lo tanto, el oxígeno es el reactivo limitante. El oxígeno se consumirá completamente una vez que se hayan producido 4 moles de H2O. Siendo la estequiometría entre el hidrógeno y el oxígeno de 2:1, se necesitan cuatro moles de hidrógeno para reaccionar con dos moles de oxígeno.
Así, (5 mol H2 − 4 mol H2 = 1 mol H2), un mol de hidrógeno permanecerá sin reaccionar una vez que esta reacción se complete.
Este texto ha sido adaptado de OpenStax, Química 2e, Sección 4.4: Rendimiento de la Reacción.
