Reactivo limitante

En el campo de la química conocemos con el nombre de reactivo a la sustancia que se encarga de generar una reacción química. Es una sustancia que permite mostrar la presencia de una sustancia diferente la cual por medio de una interacción, puede llegar a generar un nuevo producto. Los reactivos son entonces elementos químicos que se encargan de establecer una interacción con otras sustancias en una reacción química, dando como resultado una sustancia con propiedades diferentes que recibe el nombre de producto. Existen varios tipos de reactivos, en este caso, explicaremos el reactivo limitante.

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Reacción química

¿Qué es el reactivo limitante?

En una reacción química el reactivo limite es la sustancia que se consume de manera completa cuando se da una determinada reacción química, y que limita la cantidad de producto que se forma.

Definición

Muchas veces, cuando se genera una reacción química en el laboratorio, uno de los reactivos que reacciona durante el proceso, siempre reaccionará por completo para que la ecuación química pueda estar balanceada con sus correspondientes coeficientes estequiométricos, en este caso nos referimos al reactivo limitante. El reactivo limitante es entonces la sustancia que se consume de primero y la cual limita la formación de otros productos.

El reactivo limitante es el reactivo que se consume completamente cuando sucede una reacción y, por lo tanto, es el que se encarga de determinar cuándo se detiene la reacción. A partir de la estequiometría de la reacción, se puede llegar a calcular la cantidad exacta de reactante que se necesita para reaccionar con otro elemento. Si los reactivos no se mezclan en las proporciones estequiométricas correctas, en otras palabras, de la forma como lo indica la ecuación química balanceada, entonces uno de los reactivos se consumirá por completo, mientras que otro no podrá hacerlo. El reactivo limitante es el que está totalmente consumido; impide que la reacción continúe porque no queda nada para reaccionar con el reactivo en exceso.

Para poder identificar cuál es el reactivo limitante dentro de una ecuación química se pueden utilizar los siguientes dos métodos:

• Tanteo: por medio de este proceso se elige uno de los reactivos como supuesto limitante y éste será entonces el que reaccione de forma absoluta o completa. Luego se debe de calcular la cantidad necesaria del otro reactivo y comprobamos que sea menor que la masa que se tiene. En caso de no tener suficiente, como no podemos gastar más de lo que tenemos el reactivo limitante será el otro.
• Proporción: se debe de calcular la proporción en gramos o en moles en los que reaccionan los reactivos y la comparamos con los datos. Estudiamos de cuál deberíamos tener más cantidad para que se cumpla la relación estequiométrica y éste es el limitante.

Cómo calcular el reactivo limitante

La forma de calcular el reactivo limitante es utilizando la siguiente ecuación:

aX + bY → cZ

ecuación en la cual:

• X y Y son los reactivos
• Z son los productos
• a, b y c son los respectivos coeficientes estequiométricos

Si:

mol X disponible / mol Y disponible < a / b

De manera que, X será el reactivo limitante.

Otra manera de poder encontrar el reactivo limitante sería aplicando los siguientes pasos:

• Determinar la ecuación química balanceada para la reacción química en estudio.
• Se debe convertir toda la información dada en moles (lo más probable, a través del uso de la masa molar como factor de conversión).
• Calcular la relación molar a partir de la información dada. Se debe comparar la relación calculada con la relación real.
• Utilice la cantidad de reactivo limitante para calcular la cantidad de producto producido.
• Si es necesario, calcule cuánto queda en exceso del reactivo no limitante.

La tercera forma de encontrar el reactivo limitante:

• Equilibrar la ecuación química para la reacción química.
• Convertir la información dada en moles.
• Use estequiometría para cada reactivo individual para encontrar la masa del producto producido.
• El reactivo que produce una menor cantidad de producto es el reactivo limitante.
• El reactivo que produce una mayor cantidad de producto es el exceso de reactivo.
• Para encontrar la cantidad de exceso de reactivo restante, reste la masa de exceso de reactivo consumido de la masa total de reactivo en exceso dado.

Para qué sirve el reactivo limitante

El reactivo limitante es el que se encarga de delimitar la cantidad de producto que se puede formar en una reacción química. Es el que se encarga de limitar la posibilidad que tiene una reacción de poder seguir adelante o de seguir su curso, por lo que al mismo tiempo, se encarga de limitar la cantidad del producto que es producido por la reacción. Entonces, podemos decir que el reactivo limitante detiene la reacción.

Ejemplo

Sea la reacción de síntesis del metanol: CO + 2H₂ → CH₃OH.

Si se tienen 3 moles de CO y 5 moles de , calcular cuál es el reactivo limitante y la cantidad de metanol producida.

Calculamos cual es el reactivo limitante:

• b moles de X =2 · 3 = 6
• a moles de Y =1 · 5 = 5

Como b · moles X > a · moles Y → Y es el reactivo limitante, es decir el H₂

La cantidad de metanol que se forma será por lo tanto:

• moles de Z = moles de Y · (c/b) = 5 · (1/2) = 2,5 moles de metanol