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El reactivo limitante

En una célula los aminoácidos, vitaminas o enzimas pueden actuar como reactivos limitantes en los procesos metábolicos
Célula. Aminoácidos, vitaminas, enzimas... actúan como reactivos limitantes en procesos metabólicos.

Si los reactivos se consumen por completo en una reacción, entonces se dice que se encuentran en proporciones estequiométricas. Sin embargo esto no suele ser así en la práctica, y siempre hay algún reactivo que se encuentra en menor proporción respecto al resto, que se consume antes que el resto y  en consecuencia la reacción se detiene y concluye; este reactivo es el reactivo limitante.

Tutorial. Cómo determinar el reactivo limitante.

Se tienen 10 g de aluminio que se vierten en un recipiente con 100 cm3 de una disolución acuosa 10 M de ácido nítrico y se quiere saber cuál es el reactivo limitante y la cantidad en moles de cada producto que se producirá. La reacción que se produce es la siguiente:

2·Al (s) + 8·HNO3 (aq) → 2·Al(NO3)3 (aq) + 2·NO (g) + 4·H2O (l)

Datos:

Pesos atómicos: Al = 26,982 g/mol, H = 1,008 g/mol, O
= 15,999 g/mol,
N = 14,007 g/mol

m Al = 10 g

vol = 100 cm3, [HNO3] = 10 M,

1º Cálculo de datos intermedios. Masas molares de cada uno de los
reactivos y productos

M HNO3 = 1 x mH + 1 x mN + 3 x mO3 = 1,008 + 14,007 + 3 x 15,999 = 63,012 g/mol

M Al(NO3)3 = mAl + 3 x (1 x m N + 3 x m O3) = 26,982 + 3 x (14,007 + 3 x 15,999) = 213 g/mol

M NO = 1 x m H + 1 x m N + 1 x m O = 14,007 + 15,999 = 30,006 g/mol

M H2O = 2 x mH + 1 x mO = 2 x 1,008 + 15,999 =
18,015 g/mol

 

PARTE I Determinar el reactivo limitante

1º Cálculo del número de moles presentes de cada reactivo.

  • Moles del ácido nítrico: vol = 100 cm3 = 100 cm3 x 1 L / 1000 cm3 = 0,1L;      n HNO3 = vol x [HNO3] = 0,1 L x 10 moles / L = 1 mol de HNO3
  • Moles de aluminio Al: n Al = m Al / M Al = 10 g / 26,982 g/mol = 0,37 moles de Al

 

2º Factor estequiométrico de los reactivos.

Fac HNO3/Al = coef. HNO3 / coef Al = 8 / 2 = 4

 

3º Hallar qué reactivo es el limitante.

Relación molar presente entre los reactivos: Rel HNO3/Al = nHNO3
/ nAl = 1 / 0,37 = 2,7

Rel HNO3/Al = 2,7 < Fac HNO3/Al = 4

Como la relación molar presente es inferior al factor estequiométrico, el reactivo que se encuentra en menor proporción estequiométrica es el ácido nítrico HNO3 y por tanto es el limitante.

 

PARTE II Determinar la masa de los productos producidos

1º Hallar los factores estequiométricos de los productos respecto
al reactivo limitante.

Fac Al(NO3)3/HNO3 = coef. Al(NO3)3 / coef. HNO3 = 2 /
8 = 1 / 4 = 0,25

Fac NO/HNO3 = coef. NO / coef. HNO3 = 2 / 8 = 1 / 4 = 0,25

Fac H2O/HNO3 = coef. H2O / coef. HNO3 = 4 / 8 = 1 / 2 = 0,5

 

2º Calcular los moles de productos producidos.

Se debe usar el factor estequiométrico correspondiente a cada producto y los moles totales de reactivo limitante consumidos.

n Al(NO3)3 = Fac Al(NO3)3/HNO3 x nHNO3 = 0,25 x 1 = 0,25 moles de Al(NO3)3

n NO = Fac NO/HNO3 x n HNO3 = 0,25 x 1 = 0,25 moles de NO

n H2O = F H2O/HNO3 x n HNO3 = 0,25 x 1 = 0,5 moles de H2O

 

3º Determinar la masa de los productos producidos.

Se debe usar el factor estequiométrico correspondiente a cada producto y los moles totales de reactivo limitante consumidos.

m Al(NO3)3 = nAl(NO3)3 x MAl(NO3)3 = 0,25 x 213 = 53,3 g de Al(NO3)3

m NO = nNO x MNO = 0,25 x 30,006 = 7,5 g de NO

mH2O = nH2O x MH2O = 0,5 x 18,015 = 9 g de H2O

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