Identificar el reactivo limitante, calcular el exceso y separar pureza de rendimiento.
Míralo en un dibujo
Se mezclan 4 mol de H₂ y 3 mol de O₂. Según 2H₂+O₂→2H₂O, H₂ es limitante: se forman 4 mol de agua y sobra 1 mol de oxígeno.
Antes de seguir: ¿Se elige como limitante el que tenga menor masa?
Comprueba tu razonamiento
No. Se comparan las cantidades de sustancia divididas por sus coeficientes estequiométricos.
Antes de empezar
Necesitas manejar: Masa molar; Ajuste de reacciones; Concentración.
Escribe en papel tu respuesta a esta pregunta antes de desplegarla.
¿Qué reactivo limita?
El de menor cociente n/ν.
En un minuto
- El de menor cociente n/ν.
- Cantidad inicial menos cantidad consumida.
- La de muestra del reactivo considerado.
- Revisar humedad, impurezas, modelo o medición; no creación de materia.
Entiende la idea
El concepto
Cuando se conocen cantidades de varios reactivos, no puede elegirse arbitrariamente uno para calcular productos. El reactivo limitante es el que permite el menor avance de la reacción y se agotaría primero bajo el modelo de transformación completa. Comparar masas sin considerar coeficientes y masas molares no sirve: una masa pequeña puede corresponder a muchos moles.
Una forma ordenada de identificarlo es calcular nᵢ/νᵢ para cada reactivo, donde νᵢ es su coeficiente estequiométrico positivo. El menor cociente limita el avance. A partir de él se determina cuánto producto puede formarse y cuánto se consume de cada reactivo. La cantidad sobrante es inicial menos consumida y no puede resultar negativa en un balance correctamente planteado.
Cómo utilizarlo sin errores
La pureza describe qué fracción de una muestra corresponde realmente al reactivo de interés. Antes de convertir a moles se aplica m_puro=m_muestra·fracción de pureza, siempre que las impurezas se supongan inertes en el problema. El rendimiento relaciona producto realmente obtenido con producto teórico calculado a partir del limitante. Son conceptos distintos y no deben combinarse sin identificar a qué masa se refieren.
Un rendimiento calculado superior al 100 % obliga a revisar el modelo o los datos: puede haber producto húmedo, impurezas, otra especie pesada o un error de medición. No significa automáticamente que se haya creado materia. Estos problemas describen balances académicos ideales y no instrucciones de síntesis ni de manejo de mezclas reactivas.
Fórmulas y condiciones de uso
Lee las condiciones junto con cada expresión. Una fórmula sin sus hipótesis puede dar un resultado incorrecto.
Consultar la notación textual original
Avance máximo=min(nᵢ/νᵢ). m_puro=m_muestra·pureza. Rendimiento(%)=100·m_real/m_teórica.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1 · En el balance 2H₂+O₂→2H₂O se parte de 4,0 g H₂ y 16,0 g O₂. Usa M=2,32,18 g/mol. Calcula limitante, agua teórica y exceso.
- n(H₂)=2,0 mol y n(O₂)=0,50 mol. Los cocientes son 2,0/2=1,0 y 0,50/1=0,50: limita O₂.
- Se forman 2·0,50=1,0 mol H₂O, equivalentes a 18,0 g. Se consume 1,0 mol H₂=2,0 g.
- Sobran 2,0 g H₂. La masa inicial 20,0 g coincide con 18,0 g de agua más 2,0 g sobrantes.
Ejemplo 2 · Una muestra de 10,0 g contiene 80 % CaCO₃. Para CaCO₃→CaO+CO₂, calcula CO₂ real al 75 % de rendimiento. Usa masas molares 100 y 44.
- La masa pura de CaCO₃ es 10,0·0,80=8,0 g, equivalentes a 0,080 mol.
- La masa teórica de CO₂ es 0,080·44=3,52 g.
- La masa real al 75 % es 3,52·0,75=2,64 g. La pureza se aplicó al reactivo y el rendimiento al producto teórico.
Practica antes de mirar la solución
Práctica 1 · En N₂+3H₂→2NH₃ se tienen 2 mol N₂ y 3 mol H₂. Calcula limitante, NH₃ y N₂ sobrante.
Primera ayuda
Compara 2/1 y 3/3.
Ver solución razonada
Limita H₂, con avance 1 mol. Se forman 2 mol NH₃ y se consume 1 mol N₂, por lo que sobra 1 mol N₂.
Práctica 2 · Se esperan 12,0 g de producto y se obtienen 9,0 g. Calcula rendimiento.
Primera ayuda
Divide real entre teórico.
Ver solución razonada
Rendimiento=9,0/12,0·100=75 %.
Práctica 3 · Una muestra de 25 g tiene 60 % de sustancia útil. ¿Qué masa se usa para calcular moles de esa sustancia?
Primera ayuda
Separa la muestra total de su componente activo.
Ver solución razonada
m_puro=25·0,60=15 g. Los 10 g restantes no se cuentan como reactivo útil si el enunciado los considera inertes.
El error que debes evitar
No escoger el reactivo de menor masa. No aplicar dos veces la pureza. No confundir porcentaje de rendimiento con fracción sin dividir por cien.
Comprueba lo aprendido
Autoevaluación formativa: no es una nota oficial ni un examen vigilado.
El limitante se decide comparando…
Solución y explicación
Respuesta: n dividido por coeficiente. Los cocientes expresan cuánto avance permite cada reactivo.
Pureza y rendimiento…
Solución y explicación
Respuesta: Describen conceptos diferentes. Una afecta a la composición inicial; el otro compara producto real y teórico.
Si un exceso calculado es negativo…
Solución y explicación
Respuesta: Debe revisarse el planteamiento. Se ha supuesto consumir más reactivo del disponible.
Recupera las ideas de memoria
Antes de revelar cada respuesta, di la tuya en voz alta o escríbela. Marca si la recordabas para programar el siguiente repaso.
¿Qué reactivo limita?
Ya lo he intentado: revelar respuesta
El de menor cociente n/ν.
Intenta responder antes de mirar.
¿Cómo calcular exceso?
Ya lo he intentado: revelar respuesta
Cantidad inicial menos cantidad consumida.
Intenta responder antes de mirar.
¿Qué masa corregir por pureza?
Ya lo he intentado: revelar respuesta
La de muestra del reactivo considerado.
Intenta responder antes de mirar.
¿Qué sugiere rendimiento aparente >100 %?
Ya lo he intentado: revelar respuesta
Revisar humedad, impurezas, modelo o medición; no creación de materia.
Intenta responder antes de mirar.
Explícalo y llévalo a otro problema
Repite el primer ejemplo con 8,0 g de O₂ y comprueba por separado el balance de hidrógeno, oxígeno y masa total.
Cierre en papel: explica el procedimiento, anota una condición de validez y vuelve a resolver un ejercicio que te haya costado sin consultar sus pasos.
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Fuentes y revisión editorial
Material de elaboración propia con asistencia de IA. Revisión docente final pendiente. La comprobación técnica no certifica la adaptación a una convocatoria concreta de PAU.