Estequiometria II

⇝ REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO

Cuando se efectúa una reacción, los reactivos no están presentes en cantidades estequiométricas necesariamente, es decir, en las proporciones que indica la ecuación balanceada. El reactivo que se consume primero en una reacción se denomina reactivo limitante, ya que la máxima cantidad de producto depende de la cantidad de este reactivo. Cuando el reactivo limitante se consume no se puede formar más producto. 

Los reactivos en exceso son los reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad de reactivo limitante. Se determina el reactivo limitante, para hacer los cálculos de cuando producto se forma, utilizando el método del mol. 

● Los cálculos nunca deben efectuarse con los reactivos en exceso ●

EJEMPLO

Balancee la ecuación en la cual el tetrafluoruro de azufre reacciona con el anhídrido yódico para obtener pentafluoruro de yodo y anhídrido sulfuroso. Luego calcule el máximo número de gramos de pentafluoruro de yodo que se puede obtener si se parte de 10.0g de tetrafluoruro de azufre y 10.0g de anhídrido yódico. 

5SF₄ + 2I₂O₅ ➜ 4IF₅ + 5SO₂

10ց SF₄ ∗ 1 mol SF₄ = 0.0925 mol SF₄           丨            10ց I₂O₅ ∗ 1 mol I₂O₅ = 0.0300 mol I₂O₅ 

                 108.06 SF₄                                        丨                               333.8 I₂O₅

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0.0925 mol SF₄ ∗ 2 moles I₂O₅ = 0.037 moles I₂O₅

                                5 moles SF₄

0.0300 mol I₂O₅ ∗ 5 moles SF₄ = 0.075 moles SF₄

                                2 moles I₂O₅

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Analicemos

Se tiene 0.0925 mol SF₄	Se tiene más de lo que se necesita, por lo tanto, el tetrafluoruro de azufre es el reactivo en exceso.
Se necesita 0.075 moles SF₄

Se tiene 0.0300 mol I₂O₅	Se tiene menos de lo que se necesita, por lo tanto, el anhídrido yódico es el reactivo limitante.
Se necesita 0.037 moles I₂O₅

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10ց I₂O₅ ∗ 1 mol I₂O₅ ∗ 4 moles IF₅ ∗ 221.9ց IF₅ = 13.2954ց IF₅

                    333.8 I₂O₅    2 moles I₂O₅    1 mol IF₅ 

⇝ RENDIMIENTO DE REACCIÓN

La cantidad de reactivo limitante determina el rendimiento teórico de una reacción, a través de la aplicación del método del mol. El rendimiento teórico es el rendimiento máximo que se puede obtener cuando la reacción es exitosa en un 100%. 

En la práctica el rendimiento real es menor que el rendimiento teórico, a lo sumo igual pero nunca mayor. El rendimiento real se determina sólo a través de experimentos y es usualmente un dato que los problemas suelen dar.

¿Por qué rendimiento real nunca es igual al rendimiento teórico? 

• Reacciones laterales 

• Reacciones reversibles 

• Difícil purificar el producto

• Difícil recuperar todo el producto 

porcentaje de rendimiento =  rendimiento real  ∗ 100%

                                       rendimiento teórico

EJEMPLO

El titanio se obtiene por la reacción de cloruro de titanio (IV) con magnesio a 950℃ y 1150℃. Escriba la ecuación balanceada que representa la reacción. En cierta operación industrial se hace reaccionar 3.54x10⁷ gramos de cloruro de titanio con 1.13x10⁷ gramos de magnesio. Para esto: 

⇢ Calcule el rendimiento teórico de Ti en gramos. 

⇢ Calcule el porcentaje de rendimiento si en realidad se obtienen 7.91x10⁶ g de Ti.

TiCl₄ + 2Mg ➜ 2MgCl₂ + Ti 

3.54✖️10⁷ց TiCl₄ ∗ 1 mol TiCl₄  ∗  2 mol Mg  ∗  24.31ց Mg  = 9.07✖️10⁶ց Mg

                               189.77ց TiCl₄    1 mol TiCl₄      1 mol Mg

3.54✖️10⁷ց TiCl₄ ∗ 1 mol TiCl₄  ∗  1 mol Ti   ∗  47.90ց Ti = 8.95✖️10⁶ց Ti

                               189.77ց TiCl₄   1 mol TiCl₄      1 mol Ti

% = 7.91x10⁶ = 88.38%

       8.95x10⁶

Raymond Chang, (2009), Quimica I.