domingo, 12 de junio de 2016

7 REACTIVO LÍMITE Y EFICIENCIA DE LA REACCIÓN

7.1 Reactivo límite

Cuando se acaba el reactive en una reacción química pueden suceder dos cosas, la primera es que la reacción termine de tajo y la segunda es que la reacción se haga gradualmente más lenta hasta detenerse del todo, en cualquiera de los dos casos el reactivo límite se define como aquel que se encuentra en menor cantidad limitando la producción de la reacción química.

De acuerdo con lo anterior, los ejercicios de lápiz y papel por lo general nos piden determinar cuál es el reactivo límite en una reacción determinada. Para hacerlo hay que convertir a moles toda la información que se presenta y luego comparar con la cantidad de moles mínima de la reacción determinada por la ecuación de la reacción balanceada.

7.1.1 Ejemplo 1

Determinar el reactivo límite de la reacción de respiración celular aeróbica, cuando se hacen reaccionar 25 gramos de glucosa y 40 gramos de oxígeno.

Primero que nada hay que tener la reacción balanceada.

El radio de reacción es de 1 : 6 es decir uno de glucosa contra 6 de oxígeno. Sabiendo esto debemos saber con cuantas moles de cada reactivo contamos.

Ahora viene la parte analítica, Para que la reacción se dé se necesita 6 veces más moles de oxígeno que de glucosa. Para determinar el límite comenzamos con los moles de glucosa, si lo multiplicamos por 6 debe dar el valor de moles de oxígeno necesario. Al realizar la multiplicación nos damos cuenta que 0,14 moles de glucosa necesitan solo 0,84 moles de oxígeno, pero tenemos 1,25 por lo que claramente el oxígeno se encuentra en exceso y la glucosa es el reactivo límite.

7.2 Eficiencia de la reacción

Los cálculos estequiométricos que hemos visto hasta el momento tienen trampa cuando los comparamos con sus correspondientes experimentales, y es que cuando realizamos los procedimientos nos damos cuenta que el producto real es siempre menor al producto teórico, ¿Por qué sucede esto?

Algunos presupuestos que empleamos en los capítulos introductorios de estequiometria son falsos, por ejemplo, asumimos que las reacciones son completas, que no hay equilibrio químico, que no hay reacciones secundarias, que las transferencias de las sustancias son perfectas y sin pérdida de materia, y que los reactivos son absolutamente puros.

En la realidad tenemos muchas reacciones que son incompletas o demasiado lentas para que todos los reactivos se consuman en el lapso de tiempo que dura la práctica de laboratorio. Por otra parte muchas reacciones son reversibles por lo que nunca se consumen todos los reactivos.

Algunos reactivos pueden tener varias rutas de reacción lo cual implica la formación de otros productos que no estamos considerando en la ecuación de reacción.

Existen errores experimentales en la medida de la masa y la transferencia de las sustancias de un lugar a otro, especialmente debido a que el polvo –que es el estado en que medimos la masa de muchos reactivos –tiende a quedarse pegado en la superficie de los recipientes de medición, como los vidrios de reloj, por lo que hay perdida de reactivos.

Finalmente, la calidad del reactivo determina mucho, si el reactivo es de menor calidad, ya sea porque es más barato o porque es muy viejo, las impurezas pueden afectar los presuntos de medida de masas y de resultado de la reacción.

Todos estos procesos se conjugan para hacer que la cantidad de producto experimental sea inferior a la cantidad de producto teórico. Y la diferencia entre ambos valores se denomina eficiencia de la reacción, la cual es un valor adimensional que se representa en fracciones, frecuencias o porcentajes.

Una eficiencia del 90 % o superior se denomina excelente; hasta el 80% como muy buena; hasta el 70% buena; hasta el 50% es aceptable; y por debajo de eso se clasifica como una eficiencia pobre. Cabe destacar que estos porcentajes son arbitrarios, y muchas reacciones de importancia manifiestan porcentajes ridículamente pequeños bajo la mayoría de las condiciones.

Debido a que es un valor adimensional se puede calcular tanto con gramos como con moles, y en reacciones donde hay exceso de uno de los reactivos, la eficiencia se calcula con respecto al reactivo límite.

Fuentes: (Bell, 2005; Brady & Humiston, 1986; Chang & Overby, 2011; Chang, 2006; Ebbing & Gammon, 2008; Matamála, M., & Gonzalez, 1976; McMurry et al., 2007; Petrucci et al., 2010; Timberlake, 2015).


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