Reacciones químicas y cálculos estequiométricos

9. Reactivo limitante y reactivo en exceso

Retomemos la ecuación correspondiente a la combustión del metano. Ya sabemos que los productos de la combustión completa de este gas son dióxido de carbono y agua, de manera que la ecuación balanceada es:                         

CH₄   +    2  O₂ -----------------> CO₂   +   2 H₂O

Podemos leer esta ecuación de la siguiente manera: “una molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno para producir una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua”.

Pero  en la realidad nunca se trabaja con una molécula sino con grandes cantidades de ellas. La ecuación nos indica la proporción entre las diferentes sustancias que intervienen en la reacción, sea una molécula o millones de ellas. Y es aquí donde interviene el CONCEPTO DE MOL: podemos interpretar la ecuación en función de moles de moléculas, leyendo “un mol de moléculas de metano reacciona con dos moles de moléculas de oxígeno produciendo un mol de moléculas de dióxido de carbono y dos moles de moléculas de agua”. Ahora nos estamos refiriendo a enormes cantidades de moléculas, con una gran ventaja: podemos traducir estas cantidades de moléculas a masas de sustancia, puesto que sabemos (o podemos calcular) la masa molar de cada sustancia, a partir de los datos de masas atómicas que aparecen en la Tabla periódica. Recordemos que 1 MOL contiene 6,02.10²³ partículas (moléculas, iones, átomos).

En conclusión:

• Desde el punto de vista molecular podemos leer esta ecuación de la siguiente manera: 1 molécula de metano reacciona con 2 moléculas de oxígeno para producir 1 molécula de dióxido de carbono y 2 moléculas de agua.
• Desde el punto de vista molar, la reacción se puede leer: 1 mol de moléculas de metano reacciona con 2 moles de moléculas de oxígeno para producir 1 mol de moléculas de dióxido de carbono y 2 moles de moléculas de agua. ESTA FORMA ES LA MÁS UTILIZADA.

Como podemos ver las ecuaciones químicas no solo nos indican quienes son los reactivos y quienes son los productos, sino que además nos dan información CUANTITATIVA, ya que por medio de las ecuaciones BALANCEADAS podemos saber en QUE PROPORCIÓN REACCIONAN LOS REACTIVOS Y CUANTO OBTENEMOS DE CADA PRODUCTO. 

Ahora bien, en los laboratorios o en las industrias no siempre se realizan las reacciones usando las cantidades exactas de reactivos que indican la ecuación balanceada. Generalmente, se usa uno de ellos (el más barato, por ejemplo) en exceso. En este caso, el otro reactivo, el que se encuentre en menor proporción, limitará la cantidad de producto que vamos a obtener, de allí que se llame REACTIVO LIMITANTE.

Veamos el concepto de reactivo limitante con una analogía gastronómica:

Supongamos que está armando alfajores. Los reactivos son las tapas de masa, el dulce de leche, el coco. El producto obtenido, son los alfajores terminados. Para cada alfajor, se necesitan dos tapas de masa, cierta cantidad de dulce de leche (para los golosos una cantidad grande!!!) y cierta cantidad de coco. Suponemos que tenemos dulce de leche y coco en exceso (porque nos han regalado varios tarros de dulce y varios paquetes de coco),…esto quiere decir que terminaras de armar los alfajores (y de esto dependerá el número de alfajores que puedas armar) cuando se terminen las tapas de masa. En este caso, diremos que las tapas son el reactivo limitante. 

Recordemos algo más sobre la información que se puede obtener a partir de las ecuaciones químicas:

• al final de la reacción tendremos la misma masa de sistema, aunque las sustancias que lo forman sean diferentes de las iniciales (Ley de Conservación de la masa).
• a partir del modelo atómico-molecular y el concepto de mol, es posible interpretar un cambio químico a diferentes niveles: la ecuación correspondiente nos permite visualizar cómo se reordenan los átomos de los reactivos para dar lugar a los productos y también nos permite realizar cálculos con masas de sustancia, que podemos medir en una balanza.