Reactivo Limitante

Supongamos que tenemos que preparar 10 pebetes de jamón y queso. Para preparar un pebete se necesitan un pan, una feta de jamón y otra de queso. Hay 10 panes, 10 fetas de queso y 8 de jamón. Podremos preparar solamente 8 pebetes de jamón y queso y ni uno más porque no hay más jamón. Decimos entonces que el jamón es el ingrediente limitante del número de pebetes a preparar.

En una reacción química la situación es similar: una vez se haya consumido uno de los reactivos la reacción se para.

CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O (l)

Así si queremos obtener 2 moles de agua necesitaremos partir de 1 mol de metano y dos moles de oxígeno (porque la estequiometría de la reacción es 1 moles de metano reaccionan con 2 moles de oxígeno para dar dos moles de agua).

Que pasaría si en lugar de dos moles de oxigeno tenemos solo 1 mol??

Una vez haya reaccionado todo el oxigeno nos quedara sobrando metano sin reaccionar y se habrán obtenido solo un mol de agua, es decir, entonces la reacción se terminara cuando medio (1/2) mol de metano haya reaccionado un mol de oxigeno (todo el oxigeno presente).

Al reactivo que se ha consumido en su totalidad en una reacción química se le denomina reactivo limitante, ya que limita la cantidad de producto formado. Así en el ejemplo anterior el oxigeno era el reactivo limitante, ya que con los 1 mol de oxígeno solo medio mol de metano reacciona (y sobra medio mol de metano)


¿Cómo hacer para saber cuál es el reactivo limitante de una reacción?

Calculando los moles de producto que se obtienen con cada reactivo, suponiendo que el resto de reactivos están en cantidad suficiente. Aquel reactivo que nos dé el menor número potencial de moles de producto es el reactivo limitante. Al resto de reactivos, presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad del reactivo limitante, se les denomina reactivos en exceso.


Ejemplo:
Considere la siguiente reacción:

CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O (l)

Suponga que se mezclan 2 g de CH4 con 10 g de O2. Quien es el reactivo limitante?? Cuanto se puede obtener de agua y dióxido de carbono?

1. Primero tenemos que convertir los gramos de reactivos en moles:

1 mol de CH4 pesa 16 gramos (12 del C + 4 del H) por lo que 2 gramos serán (por regla de tres) 0,125 moles

1 mol de O2 pesa 32 gramos por lo que 10 gramos serán (por regla de tres) 0,3125 moles

2. Luego definimos la proporción estequiométrica entre reactivos y productos:

1 mol de metano reacciona con dos moles de oxigeno

3. Calculamos el número de moles de reactivos que se consumirían si cada reactivo se consumiese en su totalidad:

0,125 moles de metano reaccionarían con 0,125x2 moles de oxigeno = 0,25 moles de oxigeno

0,3125 moles de oxigeno reaccionaría con 0,3125/2 moles de metano = 0,15625 moles de metano
Entonces:

4. El reactivo limitante es el metano y podremos obtener como máximo 0.125 moles de dióxido de carbono (relación 1 mol de metano 1 mol de dióxido) y 0.25 moles de agua (relación 1mol de metano dos de agua). Además, sobraran 0,0625 moles de oxigeno (0,3125 moles iniciales menos 0,25 moles que reaccionaron).