Calculadora de rendimiento teórico
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En todos los ejemplos expuestos hasta ahora, se ha supuesto que los reactivos están presentes en cantidades estequiométricas. En consecuencia, no sobraba ningún reactivo al final de la reacción. Esto es a menudo deseable, como en el caso de un transbordador espacial, donde el exceso de oxígeno o de hidrógeno no sólo era una carga extra que había que transportar a la órbita, sino también un peligro de explosión. Sin embargo, lo más frecuente es que los reactivos estén presentes en proporciones molares que no coinciden con la relación de los coeficientes en la ecuación química equilibrada. En consecuencia, uno o varios de ellos no se utilizarán por completo, sino que sobrarán cuando se complete la reacción. En esta situación, la cantidad de producto que puede obtenerse está limitada por la cantidad de uno solo de los reactantes. El reactante que limita la cantidad de producto obtenido se denomina reactante limitante. El reactante que queda después de que una reacción se haya completado está en exceso.
Consideremos un ejemplo no químico. Supongamos que has invitado a unos amigos a cenar y quieres hacer brownies de postre. Encuentras dos cajas de mezcla para brownies en tu despensa y ves que cada paquete requiere dos huevos. La ecuación equilibrada para la preparación de brownies es la siguiente
Mol a g
Una suposición adicional que hemos hecho sobre las reacciones químicas -además de la suposición de que las reacciones proceden hasta su finalización- es que todos los reactivos están presentes en las cantidades adecuadas para reaccionar a los productos. Esto no siempre es así.
Consideremos la figura 5.1 «Fabricación de agua». Aquí estamos tomando átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno (izquierda) para hacer moléculas de agua (derecha). Sin embargo, no hay suficientes átomos de oxígeno para utilizar todos los átomos de hidrógeno. Nos quedamos sin átomos de oxígeno y no podemos hacer más moléculas de agua, por lo que el proceso se detiene cuando nos quedamos sin átomos de oxígeno.
Figura 5.1 «Fabricando agua». En este escenario para hacer moléculas de agua, nos quedamos sin átomos de O antes de utilizar todos los átomos de H. Existen situaciones similares en muchas reacciones químicas cuando un reactivo se agota antes que el otro.
Existe una situación similar en muchas reacciones químicas: normalmente se agota un reactante antes de que haya reaccionado todo el otro. El reactivo que se agota se denomina reactivo limitante; el otro reactivo o reactivos se consideran en exceso. Una habilidad crucial a la hora de evaluar las condiciones de un proceso químico es determinar qué reactante es el reactivo limitante y cuál está en exceso.
Calculadora de composición elemental
Si te dan información sobre los reactivos de una reacción química y necesitas averiguar algo sobre los productos, probablemente tendrás que averiguar qué reactivo se agotará primero. Los químicos llaman al reactivo que se agota primero el reactivo limitante y tienes que ser capaz de encontrarlo. Es más fácil de lo que crees… ¡sólo tienes que seguir estos pasos!
El O2 es el reactivo limitante.Paso 4 – Calcula qué cantidad de cada producto se forma (¿cuál es el que te preguntan?)El O2 es el reactivo limitante, por lo que consumimos todos los 0,15625 mol de él. Este es nuestro valor de referencia. Multiplica este número por el coeficiente del producto que estás resolviendo y divídelo por el coeficiente del reactivo limitante. Alternativamente, mira los dos últimos cálculos aquí…
Calculadora de masa molar
Cuando no hay suficiente cantidad de un reactivo en una reacción química, la reacción se detiene bruscamente. Para averiguar la cantidad de producto que se produce, hay que determinar qué reactivo limitará la reacción química (el reactivo limitante) y qué reactivo está en exceso (el reactivo en exceso). Una forma de encontrar el reactivo limitante es calcular la cantidad de producto que puede formar cada reactivo; el que produce menos producto es el reactivo limitante.
El siguiente escenario ilustra la importancia de los reactivos limitantes. Para montar un coche se necesitan, entre otras cosas, 4 neumáticos y 2 faros. En este ejemplo, imagine que los neumáticos y los faros son reactivos, mientras que el coche es el producto formado por la reacción de 4 neumáticos y 2 faros.
Si tienes 20 neumáticos y 14 faros, ¿cuántos coches se pueden fabricar? Con 20 neumáticos se pueden fabricar 5 coches porque hay 4 neumáticos por coche. Con 14 faros se pueden fabricar 7 coches (cada coche necesita 2 faros). Aunque se pueden fabricar más coches con los faros disponibles, sólo es posible fabricar 5 coches completos debido al número limitado de neumáticos disponibles. En este caso, los faros sobran. Como el número de coches formados por 20 neumáticos es menor que el número de coches producidos por 14 faros, los neumáticos son el reactivo limitante (limitan la finalización completa de la reacción, en la que se agotan todos los reactivos). Este escenario se ilustra a continuación:
