En la publicación “Cálculos de la balances de materia”, establecimos que, dado un problema relacionado con un proceso químico, una vez organizada la información pueden determinarse las variables faltantes, a partir de los balances de materia. Vemos un ejemplo en donde se determinan los conceptos establecidos en el artículo “Reacciones químicas y estequiometria”:
El antimonio se obtiene calentando estibnita pulverizada con hierro de desperdicio y extrayendo el antimonio fundido del fondo del reactor:
Sb2S3 + 3 Fe ———– > 2 Sb + 3 FeS
Suponga que 0,600 Kg de estibnita y 0.250 Kg de virutas de hierro se calientan para obtener 0,200 Kg de antimonio metálico. Calcule:
- El reactivo limitante
- El porcentaje de reactivo en exceso
- El grado de conversión (fracción)
- El porcentaje de conversión de la estibnita
- El rendimiento
En primer lugar se determina el reactivo limitante. Para ello se parte, por ejemplo, de la cantidad de estibnita con la que se cuenta y se calcula la cantidad estequiométrica de virutas de hierro necesarias para que reaccione toda la estibnita presente. Podría realizarse el cálculo de la manera inversa.
Determinamos que para que la estibnita reaccione completamente se necesitan 295,67 gramos (0,295 Kg) de virutas de hierro. Por lo tanto el reactivo limitante es el hierro.
El porcentaje de reactivo en exceso se calcula para la estibnita (reactivo en exceso), suponiendo que reacciona todo el reactivo limitante. Como el reactivo limitante es el hierro, determinamos la cantidad estequiométrica de estibnita necesaria para reaccionar con los 250 gramos de hierro.
El porcentaje en exceso de estibnita es del 18,27%. Debe tenerse presente que si se tiene gran cantidad de reactivo en exceso, el porcentaje puede ser superior al 100%.
En tercer lugar se calcula el grado de conversión. Dado que no se aclara en función de que componente se pretende el grado de conversión, se lo calcula en función del reactivo limitante. Dado que se obtienen 200 gramos de antimonio, en primer lugar se calcula la cantidad de hierro necesaria para dar esa cantidad de antimonio. Luego se calcula el grado de conversión al relacionar la cantidad que reacciona con la que ingresa al reactor.
El grado de conversión del hierro para dar 200 gramos de antimonio es 0,5498.
A continuación se pide el cálculo de el porcentaje de conversión de la estibnita, teniendo en cuanta los 200 gramos de antimonio obtenidos.
El grado de conversión respecto a la estibnita es de. 46,48%.
Por último, se calcula el rendimiento, en relación a los moles obtenidos de antimonio en función de la cantidad teórica que podría haberse obtenido si reaccionara completamente el reactivo limitante.
El rendimiento de la reacción es del 54,98%.