4.5 Cálculos masa-masa
En muchos procesos químicos, las cantidades de reactivos que se emplean son tales que uno de ellos se encuentra en exceso, en esos casos, la cantidad de producto que se forma depende del reactivo que no está en exceso. Este reactivo recibe el nombre de reactivo limitante, porque limita la cantidad de producto que se puede formar.
Consideremos un ejemplo químico a nivel molecular en el cual se combinan 7 moléculas de H2 con 4 moléculas de cl2. ¿Cuántas moléculas de HCl se pueden formar de conformidad con esta ecuación?
H2 + Cl2 ---à 2 HCl
Si separamos las moléculas de H2 y Cl2 y luego las combinamos de nuevo para dar HCl, veremos que pueden formarse 8 moléculas de HCl debido a que todo Cl2 se terminó. Por tanto, el Cl2 es el reactivo limitante y el H2 está en exceso: 3 moléculas de H2 no reaccionaron.
Cuando en el enunciado de un problema se dan las cantidades de dos reactivos, uno de ellos suele ser el reactivo limitante. Este último se identifica con el método siguiente:
1. Calculamos la cantidad de producto (moles o gramos según se necesite) que puede formarse a partir de cada reactivo.
2. Determinamos cual reactivo es el limitante. (es el reactivo que da la menor cantidad de producto; los demás reactivos están en exceso.)
Una vez que identificamos el reactivo limitante, podemos determinar la cantidad de producto que se puede formar.
Algunas veces debemos calcular la cantidad del reactivo en exceso que no reaccionó, así que añadimos un tercer paso:
3. Calculamos la cantidad de reactivos en exceso que se requiere para reaccionar con el reactivo limitante. Restamos el resultado de la cantidad inicial de reactivo. Esta diferencia es la cantidad de esa sustancia que permanece son reaccionar.
Las cantidades de los productos que hemos calculado a partir de las ecuaciones químicas representan el rendimiento máximo (100%) de producto con base en la ecuación que representa la reacción. Muchas reacciones, en especial donde participan sustancias orgánicas, no dan un rendimiento de producto de 100%. La razón principal de este rendimiento menor es que en las reacciones secundarias se forman productos distintos al principal y también porque muchas de estas reacciones son reversibles. Además se pueden perder parte del producto en la manipulación y transferencia de un recipiente a otro.
El rendimiento teórico de una reacción es la cantidad calculada de producto que se puede obtener a partir de una determinada cantidad de reactivo dada, con base en la ecuación química. El rendimiento real es la cantidad de producto que finalmente se obtuvo.
El rendimiento porcentual es la relación entre el rendimiento real y el rendimiento teórico, multiplicada por 100. Para obtener el porcentaje, tanto el rendimiento teórico como el real deben expresarse en las mismas unidades:
Rendimiento real X 100 = rendimiento porcentual
Rendimiento teórico
Consideremos un ejemplo químico a nivel molecular en el cual se combinan 7 moléculas de H2 con 4 moléculas de cl2. ¿Cuántas moléculas de HCl se pueden formar de conformidad con esta ecuación?
H2 + Cl2 ---à 2 HCl
Si separamos las moléculas de H2 y Cl2 y luego las combinamos de nuevo para dar HCl, veremos que pueden formarse 8 moléculas de HCl debido a que todo Cl2 se terminó. Por tanto, el Cl2 es el reactivo limitante y el H2 está en exceso: 3 moléculas de H2 no reaccionaron.
Cuando en el enunciado de un problema se dan las cantidades de dos reactivos, uno de ellos suele ser el reactivo limitante. Este último se identifica con el método siguiente:
1. Calculamos la cantidad de producto (moles o gramos según se necesite) que puede formarse a partir de cada reactivo.
2. Determinamos cual reactivo es el limitante. (es el reactivo que da la menor cantidad de producto; los demás reactivos están en exceso.)
Una vez que identificamos el reactivo limitante, podemos determinar la cantidad de producto que se puede formar.
Algunas veces debemos calcular la cantidad del reactivo en exceso que no reaccionó, así que añadimos un tercer paso:
3. Calculamos la cantidad de reactivos en exceso que se requiere para reaccionar con el reactivo limitante. Restamos el resultado de la cantidad inicial de reactivo. Esta diferencia es la cantidad de esa sustancia que permanece son reaccionar.
Las cantidades de los productos que hemos calculado a partir de las ecuaciones químicas representan el rendimiento máximo (100%) de producto con base en la ecuación que representa la reacción. Muchas reacciones, en especial donde participan sustancias orgánicas, no dan un rendimiento de producto de 100%. La razón principal de este rendimiento menor es que en las reacciones secundarias se forman productos distintos al principal y también porque muchas de estas reacciones son reversibles. Además se pueden perder parte del producto en la manipulación y transferencia de un recipiente a otro.
El rendimiento teórico de una reacción es la cantidad calculada de producto que se puede obtener a partir de una determinada cantidad de reactivo dada, con base en la ecuación química. El rendimiento real es la cantidad de producto que finalmente se obtuvo.
El rendimiento porcentual es la relación entre el rendimiento real y el rendimiento teórico, multiplicada por 100. Para obtener el porcentaje, tanto el rendimiento teórico como el real deben expresarse en las mismas unidades:
Rendimiento real X 100 = rendimiento porcentual
Rendimiento teórico