¿Qué es el reactivo limitante?
Es el reactivo que se acaba primero. Cuando se agota, la reacción se detiene aunque todavía queden los demás, que se llaman reactivos en exceso. Piensa en armar sándwiches con 10 rebanadas de pan y 3 rebanadas de queso: aunque sobre pan, solo puedes hacer 3 sándwiches. El queso es el limitante.
En la práctica casi nunca se mezclan los reactivos en la proporción exacta de la ecuación. A veces se pone de más uno barato a propósito, como el oxígeno del aire en una combustión, para asegurar que el reactivo caro reaccione por completo.
Cómo encontrar el reactivo limitante
- Balancea la ecuación.
- Convierte la cantidad de cada reactivo a moles.
- Divide los moles de cada reactivo entre su coeficiente en la ecuación.
- El reactivo con el resultado más pequeño es el limitante.
- Calcula los productos a partir del limitante, nunca del que está en exceso.
Cuidado: el reactivo limitante no es el que tiene menos gramos ni menos moles. Es el que tiene menos moles en relación con lo que pide la ecuación. En N2 + 3H2 → 2NH3, 2 mol de H2 se acaban antes que 1 mol de N2, aunque haya más moles de hidrógeno.
Rendimiento teórico, real y porcentual
El rendimiento teórico es la cantidad máxima de producto que permite el reactivo limitante si todo reacciona sin pérdidas. El rendimiento real es lo que realmente se pesa al final del experimento. El rendimiento porcentual los compara:
% rendimiento = (rendimiento real ÷ rendimiento teórico) × 100
En el laboratorio de licenciatura es normal obtener entre 60 y 90 %. Las pérdidas vienen de reacciones incompletas, reacciones secundarias, producto que se queda en el papel filtro o en el vaso, y transferencias entre recipientes. Un rendimiento mayor que 100 % casi siempre significa que el producto está húmedo o contaminado.
Ejemplo resuelto
Se mezclan 28.0 g de N2 con 10.0 g de H2 para producir amoníaco: N2 + 3H2 → 2NH3.
- N2: 28.0 g ÷ 28.014 g/mol = 0.9995 mol; ÷ 1 = 0.9995
- H2: 10.0 g ÷ 2.016 g/mol = 4.960 mol; ÷ 3 = 1.653
El menor valor es el del N2: es el limitante. Se forman 2 × 0.9995 = 1.999 mol de NH3, es decir, 34.05 g. Del hidrógeno se consumen 3 × 0.9995 = 2.999 mol y sobran 1.962 mol (3.95 g).
Preguntas frecuentes
¿El reactivo limitante es siempre el que tiene menos masa?
No. Hay que comparar moles divididos entre el coeficiente de la ecuación. Un reactivo puede estar en mayor masa y aun así ser el limitante, si su masa molar es grande o si la ecuación pide mucho de él.
¿Qué pasa si los dos reactivos dan el mismo valor?
Están en proporción estequiométrica exacta: ambos se consumen al mismo tiempo y no sobra ninguno. Es la situación ideal, pero rara en la práctica.
¿Por qué el rendimiento real es menor que el teórico?
Porque en la práctica hay pérdidas: la reacción puede no completarse, puede haber reacciones secundarias que forman otros productos y siempre se pierde algo de material al filtrar, lavar o cambiar de recipiente.
¿Puedo calcular el reactivo limitante con más de dos reactivos?
Sí. Se hace igual: se divide cada cantidad en moles entre su coeficiente y el menor valor indica el limitante. Si no conoces la cantidad de algún reactivo, déjala en blanco y la calculadora supondrá que está en exceso.
¿Cómo calculo cuánto sobra del reactivo en exceso?
Con el reactivo limitante calcula cuántos moles del reactivo en exceso se consumen, usando la relación molar de la ecuación. Réstalos de los moles iniciales y convierte el resultado a gramos con la masa molar.