Cuando el reactivo
limitante es desconocido, surge la necesidad de abordar el problema en
varias etapas: (1) identificar el reactivo limitante, (2) calcular
las concentraciones empleando la cantidad real de reacción (o, en su
defecto, un producto clave conocido) y (3) determinar la
concentración remanente del reactivo en exceso. En estos casos es
fundamental prestar especial atención a la diferencia entre los volúmenes
acuosos iniciales de las disoluciones que se mezclan y el volumen de
equilibrio de la disolución resultante. Un manejo cuidadoso de estos
volúmenes es esencial para evitar errores en el cálculo de concentraciones
finales y para mantener la coherencia estequiométrica del sistema.
Identificando la cantidad de reacción teórica
La cantidad de reacción teórica \(\xi_r\) representa
el avance máximo de reacción que puede impulsar un reactivo determinado a
partir de su cantidad inicial, sin necesidad de compararlo con los demás
reactivos del sistema. Dado que una reacción química se detiene cuando se
agota el reactivo que produce el menor avance posible, se asumirá siempre
que la cantidad de reacción verdadera \(\xi\)corresponde a la menor
cantidad de reacción teórica \(\xi_r\) entre todos los reactivos
involucrados. Este criterio permite identificar de manera directa el reactivo
limitante y establecer el alcance real de la reacción. A continuación, se
analizará cómo calcular la cantidad de reacción teórica cuando la
información inicial se expresa en términos de concentración molar,
vinculando dicha concentración con el volumen de la disolución y la
estequiometría de la reacción.
Lo primero que haremos es tener en cuenta el [Axioma
de la molaridad] pero despejando la cantidad de reactante.
Y el [Axioma
de la cantidad de reacción] definido para el reactante y para la cantidad
de reacción teórica.
Concentración de un producto
Para calcular la concentración de un producto, se
asumirá que, en el teorema [4], la cantidad de reacción teórica
coincide con la cantidad de reacción verdadera. Bajo esta suposición, se
procede a reemplazar el reactivo por el producto en la expresión
correspondiente y, a continuación, se despeja la concentración del producto.
Dado que el volumen acuoso asociado al producto clave
coincide con el volumen de equilibrio, se lo expresará explícitamente de
ese modo.
Esta elección de notación evita el uso indebido de volúmenes
acuosos iniciales para el cálculo de concentraciones de productos, lo cual
constituye un error frecuente en problemas de estequiometría en
disolución. Al trabajar siempre con el volumen de equilibrio, se
garantiza que la concentración calculada refleje correctamente el estado final
del sistema una vez completada la reacción.
Concentración del reactivo en exceso
Combinaremos la forma [1] de [Teorema
del reactivo en exceso que no reacciona] entre el volumen de equilibrio.
Y dado que \(Delta n_r\) es la cantidad de reactivo en
exceso remanente, su dispersión en el volumen de equilibrio la definimos como
la concentración remanente del reactivo en exceso.
Masas precipitadas o gases evaporados.
No requerimos teoremas nuevos, dado que asumimos que ya conocemos
la cantidad de reacción verdadera, entonces podemos aplicar las formas [4]
y [6] de [Teorema
del reactivo limitante]
[Teoremas Estq. molaridad de reactivo limitante desconocido]
