Estequiometría con sustancias puras y reactivo limitante

¿Qué ocurre si los reactivos en la reacción no se encuentran en cantidades estequiométricas exactas?

Es decir, el reactivo A no está en la cantidad exacta para reaccionar con el reactivo B.

Existe un reactivo en exceso (queda una cantidad al final) y otro que se consume completamente, el limitante.

Reactivo limitante: reactivo que se consume completamente durante la reacción. Limita la cantidad de productos.

¿Cómo se halla?

El reactivo limitante (R.L) es muy importante porque todo se calcula a partir de él.

Si continuamos con el ejemplo de reacción de benceno y bromo y se tienen cantidades iniciales de acuerdo con el siguiente esquema de proceso:

C6H6(l) + Br2(l) → C6H5Br(l) + HBr(g)
Inicial 0,385 mol
(R.L)		 0,752 mol
(R.E)		 0 mol 0 mol

Se halló el reactivo limitante (R.L.) dividiendo las moles de cada reactivo por su coeficiente estequiométrico y el reactivo que dé el menor valor es el limitante, el otro (s) es el de exceso (R.E.). Este cálculo solo sirve para hallar el reactivo limitante. Las moles del reactivo limitante son las iniciales.

C6H6 = 0,385 mol / 1 = 0,385 mol (R.L)
Br2 = 0,752 mol /1 = 0,752 mol (R.E.)

Con el reactivo limitante se calculan las cantidades de las demás sustancias que reaccionan, con el uso de factores estequiométricos.

Las cantidades que reaccionan para nuestra reacción quedan así:

C6H6(l) + Br2(l) → C6H5Br(l) + HBr(g)
Inicial 0,385 mol
(R.L)		 0,752 mol
(R.E)		 0 mol 0 mol
Reacciona 0,385 mol 0,385 mol 0,385 mol 0,385 mol

Ahora se calculan las cantidades finales de todas las sustancias. A continuación se presentan los resultados.

C6H6(l) + Br2(l) → C6H5Br(l) + HBr(g)
Inicial 0,385 mol
(R.L)		 0,752 mol
(R.E)		 0 mol 0 mol
Reacciona 0,385 mol 0,385 mol 0,385 mol 0,385 mol
Final 0 mol 0,367 mol 0,385 mol 0,385 mol

En azul se presentan las moles de exceso (que hay de más y no reaccionan) del reactivo en exceso.

De esta manera, se halla el reactivo limitante y se calcula todo a partir del mismo.

Hasta aquí se resumen las recomendaciones para resolver problemas de estequiometría con reactivo limitante.

  1. Escribir la ecuación química completa (reactivos, productos, coeficientes estequiométricos, fases, condiciones, todo).
  2. Convertir a moles reactivos o productos. Hallar el reactivo limitante (R.L.) y el de exceso.
  3. Relacionar moles de cada reactivo (o producto), con moles de cada producto (o reactivo), tener en cuenta el factor estequiométrico.
  4. Convertir a gramos (o masa) las moles de cada producto (o reactivo). Hasta aquí se tiene el rendimiento teórico.