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Rendimiento de reacción y reactivo limitante

El producto de una reacción química y el reactivo limitante son conceptos importantes en química que se utilizan para explicar cómo tiene lugar una reacción y cuánto producto se puede obtener.Rendimiento de la reacción:

El rendimiento de una reacción química se refiere a la cantidad de producto obtenido en una reacción en comparación con la cantidad teórica máxima de producto que se puede obtener en función de las proporciones estequiométricas de los reactivos. Generalmente expresado como porcentaje. El rendimiento se calcula utilizando la siguiente fórmula:

Un rendimiento del 100% significa la máxima cantidad posible de producto obtenido, mientras que un rendimiento inferior al 100% indica que no se obtuvo la cantidad máxima debido a pérdidas durante la reacción, reacciones secundarias, etc.

Reactivo limitante: El reactivo limitante es el reactivo que se consume por completo en una reacción química y, por tanto, determina la cantidad máxima de producto que se puede obtener.

Para identificar el reactivo limitante, debes comparar la cantidad del reactivo inicial y su coeficiente estequiométrico en una ecuación química balanceada.

El reactivo con menor cantidad en comparación con su coeficiente estequiométrico será el reactivo limitante.Por ejemplo, la siguiente reacción desequilibrada:A+B→CSi tienes 2 moles de A y 3 moles de B, y la ecuación química balanceada es:2A+2B→C

Entonces, el reactivo A es el reactivo limitante porque el reactivo A se consumirá antes de que se agote todo el reactivo B.

La relación entre el rendimiento y el reactivo limitante es que el rendimiento máximo teórico se basa en el reactivo limitante.

Si conoce la cantidad de reactivo limitante utilizada y su relación estequiométrica, puede calcular el rendimiento teórico máximo de la reacción. Sin embargo, el rendimiento real puede ser menor debido a pérdidas y condiciones experimentales.

Los reactivos en exceso son reactivos que quedan sin usar después de que se han utilizado todos los reactivos limitantes.

Ejemplos de rendimiento de reacción y reactivos limitantes

Para comprender mejor el concepto de producto de reacción y reactivo limitante, aquí hay dos ejemplos prácticos:

Ejemplo 1: Combustión de metano (CH4) con oxígeno (O2) para formar dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O):Ecuación química balanceada:

Digamos que tienes 5 moles de metano (CH4) y 10 moles de oxígeno (O2). Para determinar el reactivo limitante, primero debemos comparar la cantidad inicial con el coeficiente estequiométrico de la ecuación balanceada.

Para CH4, la relación es 5 mol (reactivo) / 1 mol (coeficiente estequiométrico) = 5.Para O2 la relación es 10 mol (reactivo) / 2 mol (coeficiente estequiométrico) = 5.

Las dos proporciones son iguales, lo que significa que los dos reactivos están en una proporción estequiométrica. Sin embargo, dado que la relación entre CH4 y O2 es 1:2 en la ecuación balanceada, CH4 es el reactivo limitante en este caso.

Supongamos que, después de la reacción, se obtienen 4 moles de CO2 y 8 moles de H2O. Ahora puedes calcular el rendimiento de la reacción:Rendimiento (%) = (Número real de productos obtenidos) / (Número máximo teórico de productos) x 100%

Para CO2:Rendimiento de CO2 (%) = (4 mol) / (5 mol teórico) x 100% = 80%

En este ejemplo, el rendimiento de la reacción es del 80 %, lo que significa que se obtiene el 80 % de la cantidad máxima teórica de CO2 debido a pérdidas o limitaciones de reactivos.

Ejemplo 2: Precipitación de cloruro de plata (AgCl) mediante la reacción de nitrato de plata (AgNO3) y cloruro de sodio (NaCl):

Ecuación química balanceada:AgNO3+NaCl→AgCl+NaNO3

​Suponga que tiene 10 moles de AgNO3 y 5 moles de NaCl. Para determinar el reactivo limitante, compare la cantidad inicial con el coeficiente estequiométrico de la ecuación balanceada.

Para AgNO3 la relación es 10 mol (reactivo) / 1 mol (coeficiente estequiométrico) = 10.Para NaCl, la relación es 5 mol (reactivo) / 1 mol (coeficiente estequiométrico) = 5.

Cuanto mayor sea la proporción de AgNO3 significa que hay un exceso de AgNO3 y NaCl es el reactivo limitante. Supongamos que después de la reacción se obtienen 5 moles de AgCl.

Ahora puedes calcular el rendimiento de la reacción:Rendimiento (%) = (cantidad real de producto obtenido) / (cantidad máxima teórica de producto) x 100%Para AgCl:Rendimiento de AgCl (%) = (5 moles) / (5 moles teóricos) x 100% = 100%

En este ejemplo, el rendimiento de la reacción es del 100 %, lo que significa que se obtuvo la cantidad teórica máxima de AgCl y no hubo pérdidas ni exceso de reactivos.

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