Reactivo limitante – Química –

En una reacción química en la que los reactivos no se encuentren en la misma proporción estequiométrica, uno de ellos se consumirá por completo y limitará la cantidad de producto originado en la reacción, por lo que se denominará reactivo limitante.

Consideremos la siguiente situación:

Para montar un mueble se requieren 5 cajones y 1 puerta. Si tenemos 300 cajones y 90 puertas, ¿cuántos muebles se pueden montar?

300: 5 = 60 muebles

Teniendo en cuenta que cada mueble necesita solo 1 puerta, solo necesitaremos 60 puertas para montar el mueble, quedando 30 de los cajones que teníamos antes (90 – 60 = 30). Tenga en cuenta que la producción de muebles utilizará todos los cajones pero no todas las puertas. Podemos concluir, entonces, que el número de cajones es un factor limitante, ya que la producción se terminó cuando se agotaron los cajones disponibles.

En las reacciones químicas ocurre algo como esto. Vea un ejemplo:

Al mezclar 147 g de ácido sulfúrico y 100 g de hidróxido de sodio, reaccionando de acuerdo con la siguiente ecuación, ¿qué sustancia será el reactivo limitante de la reacción? Dadas las masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32).

H_dosSOLO₄ + 2 NaOH -> Na_dosSOLO₄ + 2 H_dosO

Comenzamos calculando la masa de NaOH, que reaccionaría con 147 g de ácido sulfúrico (H_dosSOLO₄) citado en el comunicado:

H_dosSOLO₄ + 2 NaOH -> Na_dosSOLO₄ + 2 H_dosO

1 mol de H_dosSOLO₄ = 98 g
1 mol de NaOH = 40 g

98 g ——- 2. 40 g
147 gramos ——- x

x = 120 g de NaOH

Llegamos al resultado de 120 g de NaOH, sin embargo, el comunicado informa que solo tenemos 100 g de esta sustancia para reaccionar con el ácido sulfúrico. Por lo tanto, el NaOH es el reactivo limitador de reacción, ya que será el primer reactivo consumido, finalizando la reacción y determinando la cantidad de producto que se originará.

Como prueba de ello, podemos cambiar la sustancia a calcular comprobando ahora la cantidad de H_dosSOLO₄ reaccionar con los 100 g de NaOH mencionados en el enunciado del problema:

H_dosSOLO₄ + 2 NaOH -> Na_dosSOLO₄ + 2 H_dosO

98 g —– 2. 40 g
y —– 100 g

y = 122,5 g de H_dosSOLO₄

Mediante este cálculo obtuvimos el resultado de 122,5 g de H_dosSOLO₄, lo que normalmente puede suceder, ya que aportamos 147 g de la sustancia. El ácido sulfúrico en esta reacción es el reactivo en exceso, porque para que ocurra se utilizarán 122,5 g y todavía quedarán 24,5 g de la sustancia. Una vez más, encontramos que el hidróxido de sodio es el reactivo limitante de la reacción.

Es importante enfatizar que siempre habrá un reactivo limitante (y también un exceso de reactivo) cuando la proporción de reactivos no esté definida o sea constante, según la Ley de Proust. La reacción que produce agua H_dosO, por ejemplo, ocurre en la proporción de 2 moles de H_dos por 1 mol de O_dos. Así, si esta misma reacción ocurre en proporciones diferentes a esta, tendremos un reactivo limitante.

2 horas_dos + O_dos -> 2 H_dosO

Por otro lado, si las cantidades de todos los reactivos están en proporciones definidas, todos los reactivos serán limitantes.

Referencia:
FELTRE, Ricardo. Química 1. São Paulo: Moderna, 2005.