Presenta información y ejemplos sobre reactivo limitante y rendimiento teórico.

1. CÁLCULOS BASADOS EN ECUACIONES QÚÍMICAS Patricia R. A. 2010

2. Reactivo Limitante: Una reacción química se detiene cuando se consume totalmente cualquiera de los reactivos, dejando los reactivos en exceso como sobrantes. El reactivo que se consume por completo en una reacción se conoce como reactivo limitante . Los cálculos de ejercicios que involucran reacciones químicas se basan en la sustancia de la que hay menor cantidad, denominada "reactivo limitante".

3. Reactivo Limitante: El reactivo limitante es aquel que limita la reacción. Es decir: una vez que este reactivo se acaba, termina la reacción. El reactivo que sobra se llama reactivo excedente. Por lo tanto, la cantidad de producto que se forme depende de la cantidad de reactivo limitante. Este depende de la reacción y es distinto para cada una de ellas. Antes de estudiar el concepto de reactivo limitante en estequiometría, vamos a presentar la idea básica mediante algunos ejemplos sencillos no químicos.

4. HACIENDO EMPAREDADOS… Si debemos hacer un emparedado de queso, y para ello disponemos de siete panes y sólo cinco rebanadas de queso, ¿cuántos emparedados podré hacer? Sólo podré hacer cinco emparedados y por tanto las rebanadas de queso serán el reactivo limitante de este proceso, mientras que el pan será el reactivo excedente.

5. OTRO EJEMPLO … Suponga que una caja contiene 93 pernos, 102 tuercas y 150 arandelas. ¿Cuántos grupos de un perno, una tuerca y dos arandelas pueden formarse? Setenta y cinco, ya que se emplean todas las arandelas. Por tanto, éstas serán el "reactivo limitante". Aún quedarían 18 pernos y 27 tuercas, que son los reactivos en "exceso".

7. PARA CALCULAR EL REACTIVO LIMITANTE… Ejemplo: ¿Qué masa de CO 2 se producirá al reaccionar 8,0 gramos de CH 4 con 48 gramos de O 2 en la combustión del metano? Reproduzcamos la reacción ajustada: 1 mol 2 moles 1 mol 2 moles 16 g/mol 32 g/mol 44 g/mol 18 g/mol Para obtener los gramos de CO 2 que se forman, debemos saber cuál es el reactivo limitante, ya que es a partir de éste del que haremos los cálculos posteriores.

8. PARA CALCULAR EL REACTIVO LIMITANTE… Solución – Método 1: Con nuestros datos se calcula el número de moles de cada uno de los reactivos. La ecuación ajustada indica la relación de los reactivos al reaccionar: 1 mol de CH 4 a 2 moles de O 2 0,5 mol de CH 4 a 1 mol de O 2 pero como realmente tenemos: 0,5 mol de CH 4 a 1,5 de O 2 Entonces una vez que han reaccionado 0,5 moles de CH4 con 1 mol de O2, la reacción se detiene por agotamiento del CH4, y quedarían 0,5 moles de O2 de exceso.

9. PARA CALCULAR EL REACTIVO LIMITANTE… Solución – Método 2: Calculamos la cantidad de CO 2 que se forma a partir de cada uno de los reactivos. (Es importante señalar que aún cuando nos están pidiendo la masa de CO 2 que se forma, primero calculamos los moles que se obtienen a partir de cada reactivo, la finalidad es saber cuál es el Reactivo Limitante, ya que es a partir de éste del que haremos los cálculos posteriores). El reactivo que da la menor cantidad de producto es el reactivo limitante

10. PARA CALCULAR EL REACTIVO LIMITANTE… Solución A partir de cualquiera de los métodos, obtuvimos que el metano es el reactivo limitante. El CH 4 es el reactivo limitante y sobre éste deben basarse los cálculos:

12. PARA CALCULAR EL REACTIVO LIMITANTE… 2) Calcular la cantidad de reactivo en exceso que se requiere para reaccionar con la cantidad dada del otro reactivo y restarlo a la cantidad inicial: 48 g O 2 - 32 g O 2 = 16 g O 2

13. RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS La cantidad de producto que se forma cuando reacciona todo el reactivo limitante se llama Rendimiento Teórico . La cantidad de producto que realmente se obtiene en una reacción se denomina Rendimiento Real. El rendimiento real casi siempre es menor que (y nunca puede ser mayor que) el rendimiento teórico. Esta diferencia tiene muy diversas causas.

14. RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Por ejemplo, es posible que una parte de los reactivos no reaccione, o que reaccione de una forma diferente de la deseada (reacciones secundarias). Además, no siempre es posible recuperar todo el producto de la mezcla de reacción. En resumen, muchas reacciones no se efectúan en forma completa; es decir, los reactivos no se convierten completamente en productos. El término "rendimiento" indica la cantidad de productos que se obtiene en una reacción. % Rendimiento ( %R) = (Rendimiento Real / Rendimiento Teórico) * 100 El rendimiento real es el producto obtenido realmente cuando se lleva a cabo la reacción. El rendimiento teórico es el producto obtenido teóricamente.

15. RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS… EJEMPLO Consideremos la preparación de nitrobenceno, C 6 H 5 NO 2 , por reacción de ácido nítrico, HNO 3 , en exceso con una cantidad limitada de benceno, C 6 H 6 . La ecuación ajustada de la reacción es: Una muestra de 15,6 gramos de C6H6 reacciona con HNO3 en exceso y origina 18,0 g de C6H5NO2. ¿Cuál es el rendimiento de esta reacción con respecto al C6H5NO2? Calcúlese en primer lugar el rendimiento teórico del C6H5NO2 de acuerdo a la ESTEQUIOMETRIA.

16. RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS… EJEMPLO Esto significa que si todo el C 6 H 6 se convirtiera en C 6 H 5 NO 2 , se obtendrían 24,6 g de C 6 H 5 NO 2 (rendimiento del 100%); sin embargo, la reacción produce solamente 18,0 gramos de C 6 H 5 NO 2 , que es mucho menos que el 100%.