Reactivo limitante y reactivo en exceso: la glucosa en la fotosíntesis
Isidora quiere hacer completos para una junta. Tiene 12 panes y 8 vienesas. ¿Cuántos completos puede armar? ¿Qué le sobra? Las reacciones químicas funcionan igual: siempre se acaba un ingrediente primero. En este apartado aprenderás a saber cuál es, usando la fotosíntesis como ejemplo.
La receta de la fotosíntesis
Las plantas fabrican glucosa a partir de dióxido de carbono y agua, usando la luz del sol. La ecuación balanceada es:
$$6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$$Los coeficientes son la "receta": por cada 6 mol de $\text{CO}_2$ se necesitan 6 mol de $\text{H}_2\text{O}$, y se forman 1 mol de glucosa y 6 mol de oxígeno.
De esa receta sale la razón molar, que compara las cantidades en moles de dos sustancias de la ecuación:
$$\frac{n(\text{CO}_2)}{n(\text{H}_2\text{O})} = \frac{6}{6} = 1$$Es decir, el $\text{CO}_2$ y el agua reaccionan mol a mol. Y entre el $\text{CO}_2$ y la glucosa la razón es $6:1$: se necesitan 6 mol de $\text{CO}_2$ para formar 1 mol de glucosa.
La ecuación balanceada de la fotosíntesis es $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$. Indica cuántos moles de agua reaccionan con 6 mol de dióxido de…
La ecuación balanceada de la fotosíntesis es $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$. Indica cuántos moles de agua reaccionan con 6 mol de dióxido de carbono según esta ecuación, y cuántos moles de glucosa se forman en ese caso. Escribe la razón molar entre $CO_2$ y $H_2O$.
Qué se acaba primero
Volvamos a los completos. Cada uno lleva 1 pan y 1 vienesa. Isidora tiene 12 panes y 8 vienesas.
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Con 8 vienesas arma 8 completos.
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Entonces usa 8 panes y le sobran 4.
Las vienesas se acaban primero y limitan cuántos completos puede armar.
Isidora prepara completos para una junta con amigos. Cada completo lleva 1 pan y 1 vienesa. Tiene 12 panes y 8 vienesas. Usa esta analogía para identificar qué…
Isidora prepara completos para una junta con amigos. Cada completo lleva 1 pan y 1 vienesa. Tiene 12 panes y 8 vienesas. Usa esta analogía para identificar qué ingrediente es el "reactivo limitante" y cuál es el "reactivo en exceso", indicando cuántos completos puede armar y cuántos ingredientes sobran.
Define con tus palabras qué es el reactivo limitante y qué es el reactivo en exceso en una reacción química. Luego explica por qué la cantidad de producto que se puede…
Define con tus palabras qué es el reactivo limitante y qué es el reactivo en exceso en una reacción química. Luego explica por qué la cantidad de producto que se puede formar depende del reactivo limitante y no del reactivo en exceso.
Cómo encontrar el limitante en moles
Con la receta de la fotosíntesis, el método es siempre el mismo. Trabajamos en moles.
Un atajo: divide los moles disponibles de cada reactante por su coeficiente. El menor cociente corresponde al limitante.
$$\frac{n(\text{CO}_2)}{6} = \frac{4}{6} = 0{,}67 \qquad \frac{n(\text{H}_2\text{O})}{6} = \frac{3}{6} = 0{,}5$$El menor es el del agua, y ese cociente (0,5) es justamente los moles de glucosa formados, porque el coeficiente de la glucosa es 1.
En una reacción se mezclan 4 mol de $CO_2$ con 3 mol de $H_2O$, según la ecuación $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$. Determina cuál es el reactivo…
En una reacción se mezclan 4 mol de $CO_2$ con 3 mol de $H_2O$, según la ecuación $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$. Determina cuál es el reactivo limitante, calcula cuántos moles de glucosa se forman y cuántos moles del reactivo en exceso quedan sin reaccionar. Muestra tu razonamiento paso a paso.
Una planta dispone de 5 mol de $CO_2$ y de agua en abundancia. Con la ecuación $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$ y la masa molar de la glucosa, $180$…
Una planta dispone de 5 mol de $CO_2$ y de agua en abundancia. Con la ecuación $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$ y la masa molar de la glucosa, $180$ g/mol, calcula la masa máxima de glucosa que puede formarse. Indica además cuál es el reactivo limitante y justifica tu respuesta.
Cuando los datos vienen en gramos
En el laboratorio del liceo se mide con la balanza, no en moles. Hay que convertir antes de comparar: $n = \dfrac{m}{M}$.
Benjamín estudia una versión simplificada de la fotosíntesis en el laboratorio del liceo. Dispone de 264 g de $CO_2$ y 90 g de $H_2O$. Usa la ecuación…
Benjamín estudia una versión simplificada de la fotosíntesis en el laboratorio del liceo. Dispone de 264 g de $CO_2$ y 90 g de $H_2O$. Usa la ecuación $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$ y las masas molares $CO_2 = 44$ g/mol y $H_2O = 18$ g/mol. Determina el reactivo limitante comparando los moles disponibles con la proporción de la ecuación.
Producto, sobrante y conservación de la masa
Una vez que sabes el limitante, calculas todo lo demás a partir de él: masa de producto y masa de reactivo en exceso que sobra.
Florencia hace reaccionar 220 g de $CO_2$ con 72 g de $H_2O$ según $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$. Las masas molares son $CO_2 = 44$ g/mol,…
Florencia hace reaccionar 220 g de $CO_2$ con 72 g de $H_2O$ según $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$. Las masas molares son $CO_2 = 44$ g/mol, $H_2O = 18$ g/mol, $C_6H_{12}O_6 = 180$ g/mol y $O_2 = 32$ g/mol. Determina el reactivo limitante, calcula la masa de glucosa y de oxígeno que se produce, y calcula la masa del reactivo en exceso que queda sin reaccionar. Comprueba que se cumple la conservación de la masa.
Vicente y Catalina analizan el mismo experimento de fotosíntesis con 132 g de $CO_2$ y 36 g de $H_2O$, usando $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$…
Vicente y Catalina analizan el mismo experimento de fotosíntesis con 132 g de $CO_2$ y 36 g de $H_2O$, usando $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$ ($CO_2 = 44$ g/mol, $H_2O = 18$ g/mol, $C_6H_{12}O_6 = 180$ g/mol). Vicente afirma que el reactivo limitante es el $CO_2$ porque tiene mayor masa que el agua. Catalina dice que hay que comparar moles según la ecuación. Evalúa ambas afirmaciones, determina el reactivo limitante y calcula la masa de glucosa formada y la masa de reactivo sobrante.