REACTIVO LIMITANTE

Las reacciones químicas tienen lugar por la unión entre átomos: una consecuencia importante de este hecho es que la relación de masas en que se mezclan dos sustancias para dar un compuesto determinado es fija e invariable.

Imagine la siguiente reacción:
Fe + S ----> FeS

con esta ecuación química se expresa que UN átomo de Fe se unirá a UN átomo de S para dar UNA molécula de sulfuro ferroso. O dicho de otra manera, UN mol de Fe se unirá a UN mol de S para dar UN mol de sulfuro ferroso.

Así, si mezclamos un mol de Fe con un mol de S tendremos que reaccionan íntegramente los dos reactivos para dar un mol de FeS. Por supuesto, sabemos que cada sustancia tiene una masa molar: el Fe es 55,8g/mol; el S es 32,1g/mol y el FeS será 55,8+32,1=87,9g/mol. Por lo tanto, si mezclamos 55,8g de Fe (1 mol) con 32,1g de S (1 mol) obtendremos 87,9g de FeS (1 mol) y los reactivos se habrán consumido completamente. Como se puede ver, las masas nos dicen poco sobre si faltará o sobrará de algún reactivo; sin embargo, el número de moles es una magnitud más adecuada para ver si tenemos cantidad suficiente o de sobras de los reactivos. Por ello, SIEMPRE LO PRIMERO QUE HAY QUE HACER (si no está hecho ya) es CONVERTIR LA MASA DE LOS DIFERENTES REACTIVOS A MOLES UTILIZANDO LA MASA MOLAR.

Lo que realmente nos interesa no es el número de moles de cada una de las sustancias, sino la relación en que se encuentran. La ecuación química nos está diciendo que ha de reaccionar un mol de Fe con un mol de S; o 2 moles de Fe con 2 moles de S; o 0,1moles de Fe con 0,1moles de S. Es decir, siempre se cumpla que (moles de Fe)/(moles de S)=1, estarán en proporciones estequiométricas y no sobrará ninguno de los dos.

Ahora bien, imagine que tiene 0,5 moles de Fe y 0,6 moles de S. Calculamos en qué relación que encuentran: 0,5/0,6=0,83<1. Esta relación nos indica que tenemos menos cantidad de hierro de lo que sería necesario para consumir todo el S. Así pues, el hierro es el REACTIVO LIMITANTE puesto que va a ser el que obligue a detener la reacción cuando se acabe. Si el hierro es el reactivo limitante, el S es el REACTIVO EN EXCESO, ya que cuando la reacción haya terminado por haberse consumido el hierro, todavía quedará azufre sin reaccionar. ¿Cuánto azufre quedará? Pues como hay 0,5 moles de Fe y la reacción es mol a mol, se gastarán 0,5 moles de S y quedarán 0,1 moles sin reaccionar.

Veamos una reacción un poco más complicada:
2Al + 6HCl ---> 2AlCl3 + 3H2

La propia ecuación nos dice que reaccionarán 2 moles de Al por cada 6 moles de HCl, o lo que es lo mismo: cada mol de Al reaccionará con 3 moles de HCl. La relación de moles será 2/6=1/3=0,33. Imaginemos que tenemos 0,5 moles de Al y 1,1 moles de HCl. ¿Cuál es el limitante? Calculamos la relación de moles y la comparamos con 0,33: 0,5/1,1=0,45>0,33. Esto nos indica que tenemos mayor cantidad de Al de la necesaria para reaccionar con el HCl: el HCl es el reactivo limitante y el Al está en exceso. ¿Cuánto aluminio sobrará? Ya hemos visto que la relación es de 1 a 3, por tanto, de aluminio reaccionará la tercera parte de moles que de HCl (o de HCl reaccionarán 3 veces más moles que de Al), así si el HCl es el reactivo limitante y tenemos 1,1 moles; de Al reaccionarán 1,1/3=0,37moles y sobrarán 0,5-0,36=0,13moles de Al

Finalmente, vamos a complicar un poco más las cosas:
O2 + 4NO2 + 2CuO ---> 2Cu(NO3)2

En esta reacción tenemos tres reactivos. ¿Cómo calculamos la relación de moles? La relación de moles es 1:4:2 ¿Cómo utilizamos ese dato forma práctica? Pues hay dos caminos, el primero es ir emparejando los reactivos, en este caso tendríamos 3 parejas, y hacer los cálculos para cada pareja. Sin embargo, este método es complicado y bastante largo.

Hay otro método que funciona muy bien y es muy rápido. Imagine que tiene 0,23 moles de O2; 0,90 moles de NO2 y 0,39 moles de CuO. Para saber cuál es el limitante dividimos el número de moles que tenemos de una determinada sustancia por el coeficiente estequiométrico que tiene esa sustancia en la ecuación:
-para el oxígeno: 0,23/1=0,23
-para el NO2: 0,90/4=0,225
-para el CuO: 0,39/2=0,195

El menor valor obtenido nos indica qué sustancia es el reactivo limitante: en este caso el CuO con un valor de 0,195 moles. La siguiente cuestión es ¿cuánto sobra de los demás reactivos? Veamos el oxígeno, reaccionarán la mitad de moles de oxígeno que de CuO, así si reaccionan 0,39moles de CuO, de oxígeno reaccionarán la mitad, es decir, 0,195moles y quedarán sin reaccionar 0,035moles. Para el NO2 operamos de forma similar, de NO2 reaccionarán el doble de moles que de CuO, así si reaccionan 0,39moles de CuO, de NO2 reaccionarán 0,78moles, y quedarán sin reaccionar 0,12moles.

Tomado de http://quimica.ayuda-gratis.com/consulta/Reactivo+Limitante