Química
Estequiometría: reactivo limitante y rendimiento
Escribe la reacción, ajustada o no, y las cantidades de los reactivos: la calculadora la ajusta, encuentra el reactivo limitante, calcula cuántos gramos de producto se forman y cuánto sobra de los demás reactivos.
El reactivo limitante
Los coeficientes de una ecuación ajustada son proporciones entre moles, no entre gramos: N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ dice que un mol de nitrógeno reacciona con tres de hidrógeno y da dos moles de amoníaco. Para pasar de gramos a moles se divide por la masa molar, y ahí nacen casi todos los errores.
El reactivo limitante es el que se agota primero. Se encuentra dividiendo los moles disponibles de cada reactivo por su coeficiente: gana el cociente más pequeño. Con 28 g de N₂ (cerca de 1 mol) y 10 g de H₂ (4,96 mol), los cocientes son 1 y 1,65: limita el nitrógeno, se forman unos 34,04 g de amoníaco y sobran casi 3,96 g de hidrógeno.
El rendimiento teórico es el producto que se obtendría si reaccionara todo el limitante. En el laboratorio se obtiene menos, por reacciones incompletas o pérdidas: si de esa mezcla se recogen 25 g de NH₃, el rendimiento porcentual es 25 / 34,04 ≈ 73,4 %.
Errores frecuentes
- Comparar los gramos de los reactivos en lugar de los moles divididos por el coeficiente: el reactivo con menos gramos no es necesariamente el limitante.
- Usar una ecuación sin ajustar: las proporciones entre moles salen de los coeficientes, así que sin ajustar las cuentas están mal.
- Olvidar que los elementos diatómicos se escriben H₂, O₂, N₂, Cl₂: la masa molar de O₂ es unos 32 g/mol, no 16.
Preguntas frecuentes
¿Por qué se divide por el coeficiente?
Porque el coeficiente dice cuántos moles de ese reactivo hacen falta en cada «vuelta» de la reacción. El cociente moles/coeficiente cuenta cuántas vueltas puede sostener cada reactivo, y la reacción se detiene en la más pequeña.
¿Hay que ajustar la reacción antes?
No: la calculadora la ajusta sola. Si escribes coeficientes, se ignoran y se recalculan.
¿Qué pasa si dejo vacío un reactivo?
Se considera en exceso, es decir, tan abundante que nunca limita: es el caso típico del oxígeno en una combustión al aire.
Cómo funciona este cálculo
Moles n = m / M, con M la masa molar de la fórmula. Para cada reactivo con cantidad conocida se calcula nᵢ / νᵢ, con ν el coeficiente estequiométrico: el mínimo ξ es el avance de la reacción y su reactivo es el limitante. Consumo del reactivo i: νᵢ·ξ moles; sobrante: nᵢ − νᵢ·ξ. Producto j: νⱼ·ξ moles, es decir, νⱼ·ξ·Mⱼ gramos de rendimiento teórico. Rendimiento porcentual = rendimiento real / rendimiento teórico × 100.
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