Reactivo limitante

Nuevo vídeo en youtube, y nueva entrada en el blog. Vamos a tratar nada mas y nada menos que de un concepto importante en la química de bachillerato, el de reactivo limitante.

Para explicar el concepto de reactivo limitante, utilizaremos dos reacciones de combustión de butano. En una de ellas añadiremos 10 ml de butano y en la otra 60 ml de butano. Utilizaremos jeringas LUER LOCK, de las que ya hablamos en el post sobre electròlisis del agua, una bombona de oxígeno, gas para mechero (butano), un pote de vidrio resistente (sirve perfectamente el de yogures...no diremos marcas, aunque se ve en el vídeo), cerillas, y una tapa de cartón con agujero de entre 1-2 cm de diámetro. 

EL EXPERIMENTO

Podéis ver todo el experimento en el siguiente vídeo (recomendado en HD):

¿Que es lo que ha pasado? ¿Por que explota con 10 ml de butano, y no lo hace con 60 ml de butano? ¿Por que arde entonces?

EXPLICACIÓN DEL EXPERIMENTO

¿Como podemos explicarlo? Para explicarlo es necesario introducir el concepto de reactivo limitante. Un buen ejemplo sería el de fabricación de hamburguesas con queso. Imaginemos que tenemos que hacer hamburguesas para una fiesta, y tenemos 7 panes, con 7 hamburguesas, pero tan solo tenemos 5 lonchas de queso. Es obvio que si en la fiesta somos 7 hay dos personas que se van a quedar sin comer hamburguesa con queso... quizás solo hamburguesas. Las lonchas de queso son el reactivo limitante, es el ingrediente que nos limita para la realización de las hamburguesas.

Un ejemplo tan sencillo como éste puede ser trasladado a una reacción química más compleja. Siempre que se realiza una reacción química en un laboratorio, uno o mas de un reactivo se utiliza en exceso, generalmente el reactivo mas barato y menos importante. La razón es que se procura que el reactivo importante o mas caro reaccione totalmente, o casi totalmente, por esa razón siempre hay reactivo limitante.

En el caso de nuestro vídeo, y nuestro experimento, digamos que para que explote totalmente, no solamente hace falta que haya mas butano, también mas oxígeno...

Toda la explicación al experimento la podéis encontrar en el siguiente vídeo (mejor en HD):

AMPLIACIÓN DEL ARTÍCULO (VERSIÓN INOFENSIVA)

Existen otras versiones menos explosivas que nos pueden hacer comprender el concepto de reactivo limitante de la misma manera. Yo os recomiendo una de ellas totalmente inofensiva. Para poder realizar el experimento necesitaremos:

Material:

1. Vinagre

2. 4 Globos

3. Bicarbonato sódico

4. 4 erlenmeyers, o botellas.

Procedimiento: ( De WebQuemEdu, aquí puedes ver el original)

a. Añadiremos 100 ml de vinagre en cada una de las botellas.

b. Estiraremos los globos con las manos, soplándolos para que funcionen correctamente luego.

c. Añadiremos 1/4 de cucharada de bicarbonato en el primer recipiente con vinagre, y taparemos rápidamente con el globo.

d. Añadiremos 3/4 de cucharada de bicarbonato en el segundo recipiente con vinagre y taparemos rápidamente con el globo.

e. En los recipientes 3 y 4 realizaremos el mismo procedimiento pero con 1 cucharada y media, y en el otro 3 cucharadas.

¿Que observamos?

En los 4 experimentos realizamos la misma reacción. El bicarbonato reacciona con el protón cedido por el ácido acético del vinagre, para formar ácido carbónico, que descompone en dióxido de carbono y agua.

Pero, ¿que observamos en la experiencia? La verdad es que los globos se inflaran por el desprendimiento de CO2, pero lo veremos de la siguiente manera: (foto sacada de fickriver)

En el primer caso, con globo naranja, la cantidad de bicarbonato es escasa, y reacciona poco vinagre (el reactivo limitante es el bicarbonato), en el segundo caso, con globo verde, hay mas bicarbonato y la reacción ha evolucionado mas (el bicarbonato es el reactivo limitante). En el tercer caso, globo azul, se consigue mas o menos las cantidades estequiométricas de los dos reactivos, reaccionando todo el bicarbonato y todo el vinagre. En el último caso (globo amarillo) aunque se ha añadido mas bicarbonato (se puede observar en el fondo), el globo no ha crecido mas. En este caso el reactivo limitante es el vinagre, y el que se encuentra en exceso el bicarbonato. No se ha podido obtener mas CO2, ya que no hay mas vinagre con el que reaccionar.

Espero que haya sido interesante y útil el artículo. La realización de este tipo de vídeos es mas larga y laboriosa, por lo que no se podrán realizar tantos artículos en el blog. Mi objetivo es el de subir un vídeo cada mes, y espero cumplirlo.

¡¡Espero que sigáis siendo fieles al blog, y que esperéis con ganas el vídeo del próximo mes!!!

Un saludo a todos!!

Sergio

PD: Las grabaciones de los experimentos se realizaron en el CDEC en Barcelona, con la ayuda de Fina Guitart y Josep Corominas. Sin su ayuda hubiera sido imposible la grabación de las experiencias.