Conceptos Clave: Reactivo Limitante y Reactivo en Exceso en Química
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Reactivo en Exceso
Es el reactivo que se encuentra en mayor proporción estequiométrica o que no reacciona completamente, sino que "sobra".
En una reacción química no tiene por qué haber reactivo en exceso, ya que puede darse el caso de que todos los reactivos estén en proporción estequiométrica.
Ejemplo de Reactivo en Exceso: Formación de Amoníaco
Consideremos la reacción de formación del amoníaco a partir de hidrógeno y nitrógeno:
H2 + N2 = NH3
Se ajusta la reacción (por tanteo), y quedará de la siguiente manera:
3H2 + N2 = 2NH3
Esto se interpreta como que 3 moléculas o moles de hidrógeno reaccionan con una molécula o mol de nitrógeno para obtener 2 moles o moléculas de amoníaco.
Si tenemos 15 moles de hidrógeno y 10 moles de nitrógeno, entonces, los 15 moles de hidrógeno reaccionarán con 5 moles de nitrógeno, sobrando otros 5 moles de este último elemento. Por lo tanto, en este caso, el hidrógeno es el reactivo limitante, y el nitrógeno, el reactivo en exceso.
Reactivo Limitante
Es aquel reactivo que se ha consumido por completo en una reacción química. El reactivo limitante determina o limita la cantidad de producto formado. Cuando el reactivo limitante se consume, la reacción se detiene.
Ejemplo de Reactivo Limitante: Reacción de Hidrógeno y Oxígeno
Para la reacción: 2H2 + O2 = 2H2O
¿Cuál es el reactivo limitante si tenemos 10 moléculas de hidrógeno y 10 moléculas de oxígeno?
- Necesitamos 2 moléculas de H2 por cada molécula de O2.
- Pero tenemos solo 10 moléculas de H2 y 10 moléculas de O2.
- La proporción requerida es de 2 : 1 (H2 : O2).
- Pero la proporción que tenemos es de 1 : 1 (H2 : O2).
Es claro que el reactivo en exceso es el O2 y el reactivo limitante es el H2.
Es importante destacar que trabajar con moléculas es análogo a trabajar con moles en términos de proporciones estequiométricas.
Proporción Estequiométrica en Reacciones Químicas
La proporción estequiométrica se refiere a cada uno de los coeficientes que indican los moles de los reactivos y los productos de una reacción química balanceada.
Ejemplo de Proporción Estequiométrica: Combustión del Metano
Por ejemplo, en la reacción de combustión de metano (CH4), este se combina con oxígeno molecular (O2) del aire para formar dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
Reacción inicial: CH4 + O2 = CO2 + H2O
Ajustando la reacción (balanceando):
CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O
Esta ecuación balanceada indica que 1 molécula de metano (CH4) reacciona con 2 moléculas de oxígeno molecular (O2) para dar 1 molécula de dióxido de carbono (CO2) y 2 moléculas de agua (H2O).