Aspectos cinéticos da reação decomposição do peróxido de hidrogênio em solução aquosa, catalisada por Fe(III)

[pic 1]

Universidade Federal de Minas Gerais

Instituto de Ciências Exatas – ICEx

Departamento de Química

Aspectos cinéticos da reação decomposição do
peróxido de hidrogênio em solução aquosa,
catalisada por Fe(III)

Belo Horizonte

Outubro/2018

Introdução

A ordem da reação de decomposição do peróxido de hidrogênio em solução, às condições de temperatura e pressão ordinárias,

1 H2O2(aq) → H2O(l) + ½ O2(g)

é, a princípio, desconhecida e, portanto, sua elucidação é motivo de estudos experimentais. Nessa prática a cinética de decomposição do peróxido de hidrogênio com o catalisador FeCl3 será estudada.

Objetivos

Determinar a constante de velocidade e tempo de meia-vida da reação de decomposição do peróxido de hidrogênio em solução aquosa, catalisada por cloreto de ferro (III).

Reagentes

Peroxido de hidrogênio 0,1653 mol*Lˉ¹, cloreto férrico 6% V, permanganato de potássio    0,007 mol*Lˉ¹, ácido sulfúrico 1:5.

Procedimento Experimental

Em um erlenmeyer de 250 ml foram adicionados 100 ml da solução de peróxido de hidrogênio e 10 ml da solução de cloreto de ferro (III), o cronometro foi iniciado quando adicionado 5 ml do cloreto de ferro (III). A solução foi agitada por todo o período do experimento.

Foram pipetadas 11 alíquotas de 5 ml, de minuto em minuto, começando aos 6 minutos de reação e terminando aos 16 minutos. As amostras foram reservadas em erlenmeyers de 100 ml contento 5 ml da solução de ácido sulfúrico 1:5.

Foi feita a titulação de cada amostra com a solução de permanganato de potássio (Tabela I)

Resultados e Discussão

A reação de decomposição do peróxido de hidrogênio ocorre segundo a equação descrita a seguir:

[pic 2]    Eq(1)

Essa equação é lenta e por isso utilizamos um catalisador, cloreto férrico, para fazer o estudo da reção de decomposição do peróxido de higrogênio. A equação então pode ser descrita como:

[pic 3] Eq(2)

Deve-se pipetar as alíquotas e coloca-las em recipientes com ácido sulfúrico, pois o ácido sulfúrico interage com o ferro, formadno sulfado de ferro, acabando com o processo catalítico. É importante ressaltar que a decomposição do peróxido continua a acontecer de forma lenta. Alem disso o ácido sulfúrico permite a titulação do perórixo restante, com permanganato de potássio, segundo a equação a seguir:

[pic 4]Eq(3)

Os resultado obtidos estão descritos na Tabela I a seguir, juntamente com os gráficos produzidos com programa computacional.

Amostra	Tempo/ min	V KMnO₄/ ml	ln (V)	1/V	1/V²	1/V³	1/V³	[H2O2]
1	6	8,15	2,098	0,123	0,015	0,002	0,000	0,011
2	7	6,45	1,864	0,155	0,024	0,004	0,001	0,009
3	8	5,56	1,716	0,180	0,032	0,006	0,001	0,008
4	9	4,60	1,526	0,217	0,047	0,010	0,002	0,006
5	10	5,30	1,668	0,189	0,036	0,007	0,001	0,007
6	11	3,60	1,281	0,278	0,077	0,021	0,006	0,005
7	12	3,35	1,209	0,299	0,089	0,027	0,008	0,005
8	13	3,10	1,131	0,323	0,104	0,034	0,011	0,004
9	14	2,85	1,047	0,351	0,123	0,043	0,015	0,004
10	15	3,50	1,253	0,286	0,082	0,023	0,007	0,005
11	16	1,25	0,223	0,800	0,640	0,512	0,410	0,002

Tabela I : resultados obtidos e calculos para os gráficos produzidos