El reactivo limitante se convierte en algo más sencillo de entender

Exposición de Muncyt - Museo de ciencia y tecnología A Coruña

Este artículo del blog se lo dedico a mi primer profesor de química. Gracias a él se me despertó el gusto por la química. Su ejemplo para explicar la idea de una reacción química lo utilizo en este artículo del blog.

Elena se despertó a las siete de la mañana muy nerviosa, se había olvidado de hacer algo importante. La profesora de física y química les había mandado buscar el concepto de reactivo limitante y se le había olvidado por completo. Se levantó de un salto y corrió hacia el ordenador, a ver si era capaz de entenderlo ella sola, la verdad era que gracias a su tía estaba progresando mucho.

Buscó en google "reactivo limitante", le dio al primer resultado que encontró que ponía lo siguiente "El reactivo limitante es el reactivo que en una reacción química determina, da a conocer o limita, la cantidad de producto formado, y provoca una concentración especifica o limitante a la anterior.

Cuando una ecuación está balanceada, la estequiometria se emplea para saber los moles de un producto obtenido a partir de un número conocido de moles de un reactivo. La relación de moles entre reactivo y producto se obtiene de la ecuación balanceada.

Generalmente cuando se efectúa una reacción química los reactivos no se encuentran en cantidades estequiometricamente exactas, es decir, en las proporciones que indica su ecuación balanceada. En consecuencia, algunos reactivos se consumen totalmente, mientras que otros son recuperados al finalizar la reacción. El reactivo que se consume en primer lugar es llamado reactivo limitante, ya que la cantidad de éste determina la cantidad total del producto formado. Cuando este reactivo se consume, la reacción se detiene. El o los reactivos que se consumen parcialmente son los reactivos en exceso.
La cantidad de producto que se obtiene cuando reacciona todo el reactivo limitante se denomina rendimiento teórico de la reacción.
El concepto de reactivo limitante, permite a los químicos asegurarse de que un reactivo, el más costoso, sea completamente consumido en el transcurso de una reacción, aprovechándose así al máximo".

-Buf no entiendo nada - susurró Elena por lo bajo

Entonces su tía entró en la habitación:

-¿Elena, que haces levantada tan pronto? - preguntó su tía

Elena giró la cabeza hacia atrás y contestó:

-La profesora de física y química nos mandó buscar el concepto de reactivo limitante y se me olvidó por completo. Dijo que iba a mandar salir a una persona al encerado a explicarlo, que es evidente que me va a sacar a mi porque me tiene manía. Estoy buscando en internet pero no entiendo nada.

-¿Por qué no viniste a avisarme? Habrías acabado antes 

-Bueno ... no quería despertarte, era muy pronto

-Lo cierto es que me levanto siempre a las siete de la mañana, es a la hora a la que entro a trabajar en Suiza. Vi la luz de tu habitación encendida y entré a ver a que se debía. Bueno dejémonos de charla. El reactivo limitante.

-Ahora entiendo por qué siempre cuándo nos levantamos a la mañana tenemos el desayuno preparado. Sí mejor.

-Para una ecuación química: A+B→C+D. Sabes que el esquema de una reacción química es Reactivos → Productos. 

-Sí- dijo Elena - Eso es lo básico en una reacción química

-Hasta ahora todos los ejercicios que habéis hecho en clase de reacciones químicas os daban la cantidad de uno de los reactivos y a partir de ese calculabais los productos. - repasó su tía - Bueno, en una reacción química lo normal es que reaccione una cantidad de un reactivo A, con otra cantidad de un reactivo B. Tienes que hacer los cálculos acerca de los productos a partir de uno de los reactivos, tienes que escoger un reactivo para hacer los cálculos a partir de uno de los reactivos, tienes que escoger y esta decisión no puede ser arbitraria.

-Tienes que hacerlo todo a partir del reactivo limitante - Dijo Elena de repente

Su tía sonrió al ver que se estaba enterando de la definición.

-Exacto - contestó su tía - ¿Qué es el reactivo limitante? Se llama reactivo limitante al reactivo que se acaba primero y reactivo en exceso al que no se consume completamente. Como ya dijimos antes los cálculos estequiométricos deben realizarse a partir de la cantidad inicial de reactivo limitante.

-Vale ahora vete al ejemplo cotidiano que será el que entienda por favor pidió Elena

-Imagínate que tienes una caja en la que hay 50 tornillos y otra caja en la que hay 10 tuercas. Yo te pido que enrosques los tornillos en las tuercas pero sólo puedes obtener 10 conjuntos tornillo tuerca y te sobrarán 40 tornillos. El reactivo limitante serían las tuercas porque es el que se acaba antes y el reactivo en exceso serían los tornillos porque sobran tornillos ¿Lo entiendes?

-Sí - contestó Elena asintiendo

-Ahora nos vamos a acercar más al ámbito de la química. Para la reacción - Adriana cogió un papel y un boli y escribió:

2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g)

-Sí tu partes de cuatro moles de NO, por estequiometría de la reacción ¿Cuántos moles de oxígeno y de dióxido de nitrógeno tienes? 

-Dos moles de oxígeno porque por cada dos moles de NO, reacciona un mol de oxígeno y uno es la mitad de dos, y dos es la mitad de cuatro. De dióxido de nitrógeno cuatro porque por cada 2 moles de NO se obtienen dos moles de dióxido de nitrógeno y dos es lo mismo que dos.

-Bien, pero ahora además de partir de 4 moles de monóxido de nitrógeno vas a partir de 10 moles de oxígeno. ¿Cuántos moles de oxígeno reaccionarían a partir de los moles de NO? se hace exactamente igual que cuándo sólo te dan la cantidad de un reactivo, haz como si la cantidad de oxígeno que te dan no existiera y te diesen sólo la de NO.

-Hago reaccionar dos moles de oxígeno por relaciones estequiométricas - contestó Elena

-Bien - Dijo su tía - ahora parte de los 10 moles de oxigeno ¿Cuántos moles de NO reaccionarían a partir de los 10 moles de oxígeno?

-Por relaciones estequiométricas se harían reaccionar 20 moles de NO. 

-Bien ahora fíjate: tienes 10 moles de oxígeno, pero para 4 moles de NO, necesitas 2 moles de oxígeno. Por lo que es el reactivo en exceso, te sobran 8 moles de oxígeno. Tienes 4 moles de NO, pero para 10 moles de oxígeno, necesitas 20 moles de NO, tienes menos moles de NO de los que te hacen falta para hacer reaccionar a los moles de oxígeno que tienes, el NO se acaba antes que el oxígeno por lo tanto es el reactivo limitante.

-En esta parte me he perdido un poco tía - Dijo Elena

-Volvamos al ejemplo de los tornillos y las tuercas ¿Vale?

-Sí mejor - contestó Elena


-Tenías una caja con 50 tornillos y otra caja con 10 tuercas ¿Si tuvieses solamente la caja de tuercas cuántos tornillos necesitarías para conseguir el conjunto tornillo-tuerca? 


-10 tornillos - contestó Elena


-¿Si tuvieses solamente la caja de tornillos cuántas tuercas necesitarías para conseguir el conjunto tornillo-tuerca? 


-50 tuercas - contestó Elena


-Para 50 tornillos necesitas 50 tuercas y para 10 tuercas 10 tornillos. Pero tienes 50 tornillos y 10 tuercas, las tuercas son el reactivo limitante porque se agotan antes que los tornillos, una vez que se nos acaben las tuercas ya no podemos seguir formando conjuntos tornillo-tuerca.


-Ah vale ya lo entendí - dijo Elena


-Bueno pues ahora escribe todo esto mientras yo voy a preparar el desayuno - Dijo su tía - Creo que lo mejor es que hoy tomes café, sino te vas a dormir en clase, te has levantado muy pronto.


-Vale - contestó Elena


Elena escribió el concepto de reactivo limitante, le quedó bastante bien y cuando acabó su tía vino a llamarla para desayunar y fue para la cocina.


-¡Adriana Elena no toma café! - Le dijo la madre de Elena a Adriana


-Hoy si que toma café, que se ha levantado a las siete de la mañana - Contestó Adriana


-¿Y eso? - preguntó la madre - ¿Se encontraba mal? ¿O la contagiaste con tu horario?


-Bueno es que se había olvidado de buscar una cosa de química y se despertó sobresaltada. Pero ya está todo bajo control le estuve ayudando.


-Esta mujer que cabeza más despistada tiene - dijo el padre


-Si, ¿A quién habrá salido? - Contestó la madre


Entonces llegó Elena:


-Buenos días - Dijo Elena


-Buenos días - le dijeron los padres y la tía



Elena prosiguió a untarse las tostadas de mermelada. Entonces su tía saltó con una pregunta.




-¿Si te quieres untar tres tostadas y el bote de mermelada está lleno, supongamos que te llega para hacer 20 tostadas, quién es el reactivo limitante?

-Pues el reactivo limitante serían las tostadas ya que se acaban antes que la mermelada - contestó Elena

-Bien - contestó su tía - Con esto debería ser suficiente si tu profesora te saca al encerado.

Elena acabó de desayunar, se duchó se vistió y se fue a clase. Su profesora de física y química como ya suponía la sacó al encerado para explicar el concepto de reactivo limitante, pero lo explicó bien y supo responder a todas las preguntas por lo que ganó un punto para aprobar la asignatura.

Descubrirlaquimica. Estudiante de química en la USC.


29/08/2014



Esta entrada participa en el XXXIX Carnaval de Química alojado en el blog "gominolasdepetróleo"







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