Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
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  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Reactante limitante y reactante en exceso


En el mundo de la química, el concepto de reactantes limitantes y reactantes en exceso es fundamental para entender las reacciones y sus resultados. Este tema es importante para predecir cuánto producto se formará en una reacción química. Vamos a profundizar en este concepto explorando explicaciones detalladas, ejemplos y ejercicios.

Entendiendo los conceptos básicos

Cuando las sustancias reaccionan químicamente, lo hacen según proporciones estequiométricas particulares determinadas por la ecuación química balanceada de la reacción. Estas proporciones determinan cuánto de cada sustancia se necesita para reaccionar completamente con las otras.

Sin embargo, en escenarios prácticos, los reactivos no siempre están presentes en cantidades estequiométricas exactas. Un reactivo se usa a menudo antes que los otros, y este reactivo se conoce como el reactante limitante. El reactante limitante determina la cantidad máxima de producto que se puede formar en la reacción.

Definiendo reactantes limitantes y en exceso

Reactante limitante

El reactante limitante es la sustancia que se consume completamente en una reacción química. La reacción no puede continuar una vez que el reactante limitante se ha consumido, y por lo tanto, limita la cantidad de producto que se puede formar.

Reactante en exceso

Reactante en exceso es la sustancia que sobra después de que la reacción ha terminado. La cantidad de este reactivo es más de lo necesario para reaccionar completamente con el reactante limitante.

Analogía ilustrativa: haciendo un sándwich

Para aclarar este concepto, tomemos un ejemplo simple de hacer un sándwich. Supongamos que estás haciendo un sándwich con los siguientes ingredientes:

  • Rebanadas de pan
  • Rebanadas de queso
  • Rebanadas de jamón

Supongamos que para hacer un sándwich completo necesitas:

  • 2 rebanadas de pan
  • 1 rebanada de queso
  • 1 rebanada de jamón

Esto es lo que deberías tener en tu despensa:

  • Rebanadas de pan: 10
  • Rebanadas de queso: 4
  • Rebanadas de jamón: 6

En este escenario, las rebanadas de queso son el factor limitante porque solo puedes hacer 4 sándwiches completos, lo cual está limitado por la falta de queso disponible. El pan y el jamón están en exceso.

Ejemplo de reacción

Considera la reacción química entre el gas nitrógeno (N 2) y el gas hidrógeno (H 2) para producir amoníaco (NH 3):

    N 2 + 3H 2 → 2NH 3

Si empiezas con 1 mol de gas nitrógeno y 4 moles de gas hidrógeno, identifica el reactante limitante y la cantidad de amoníaco producido.

Paso 1: Calcular los moles requeridos

  • De la ecuación, 1 mol de N 2 requiere 3 moles de H 2.
  • Tienes 4 moles de H 2 disponibles.

Paso 2: Determinar el reactante limitante

  • Para reaccionar con 1 mol de N 2, necesitas 3 moles de H 2, dejando 1 mol de H 2 sin reaccionar.
  • N 2 es el reactante limitante.

Paso 3: Calcular el producto fabricado

  • Usando la ecuación balanceada: 1 mol N 2 produce 2 mol NH 3.
  • La cantidad de amoníaco formada es de 2 mol.

Cómo identificar el reactante limitante

El método para encontrar el reactante limitante implica comparar la proporción de moles de los reactantes utilizados en la mezcla real con la proporción de moles en la ecuación balanceada. Aquí hay una guía paso a paso:

  1. Escribe la ecuación balanceada para la reacción.
  2. Convierte las cantidades de reactivos disponibles en moles.
  3. Usa la ecuación balanceada para determinar la proporción estequiométrica de los reactantes.
  4. Calcula la cantidad teórica de cada reactante necesaria para reaccionar completamente con los otros reactantes.
  5. Identifica el reactante que se usará primero: este es tu reactante limitante.

Ejemplo

Veamos un ejemplo de la fabricación de cloruro de aluminio (AlCl 3) a partir de la reacción entre aluminio (Al) y gas cloro (Cl 2), con la ecuación balanceada:

    2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3

Tienes 5 moles de aluminio y 6 moles de gas cloro. Para encontrar el reactante limitante, haz lo siguiente:

Cálculo paso a paso

Paso 1: Adquirir comparación

  • De acuerdo con la ecuación, 2 moles de Al reaccionan con 3 moles de Cl 2.

Paso 2: Determinar el reactivo necesario

  • Para reaccionar completamente 5 moles de Al necesitas: 
                (5 moles Al) * (3 moles Cl₂ / 2 moles Al) = 7.5 moles Cl₂
  • Como solo tienes 6 moles de Cl 2, Cl 2 es el reactante limitante.

Paso 3: Calcular la fabricación del producto

  • De 6 moles de Cl 2 se forma: 
                (6 mol Cl₂) * (2 mol AlCl₃ / 3 mol Cl₂) = 4 mol AlCl₃

Importancia en la química industrial

En la química industrial y la fabricación, determinar el reactante limitante es esencial para una producción económica y eficiente. Usar la proporción correcta de reactivos puede ahorrar costos y reducir desperdicios.

  • Esto asegura que los reactivos costosos no se desperdicien.
  • Ayuda a escalar la reacción desde el laboratorio hasta la escala industrial.
  • Ayuda a proteger el medio ambiente minimizando los desechos químicos.

Problemas de práctica

Intenta resolver los siguientes problemas para reforzar tu comprensión:

  1. Para la combustión de propano (C 3 H 8), la ecuación balanceada es: 
            C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
    Tienes 5 moles de C 3 H 8 y 18 moles de O 2. Identifica el reactante limitante.
  2. En la síntesis de agua, H 2 + O 2 → H 2 O, comenzando con 3 moles de H 2 y 5 moles de O 2, ¿cuál es el reactante limitante y cuántos moles de agua se producen?

Conclusión

Entender los reactantes limitantes y en exceso en la estequiometría es importante para predecir la formación de productos y optimizar las reacciones químicas. Al dominar este concepto, podrás resolver problemas químicos complejos con confianza.


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Reactante limitante y reactante en exceso

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