Relatório - Decomposição do Peróxido de Hidrogênio

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS - CAMPUS GOIÂNIA[pic 1]

DEPARTAMENTO DE ÁREAS ACADÊMICAS 2

BACHARELADO EM QUÍMICA

DECOMPOSIÇÃO CATALÍTICA DO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO

Guilherme Malaquias

Rayany Wenes

Vinicius Caldas

Dra. Lidiaine Santos
Cinética Química Experimental

Goiânia, 2023

Sumário

1.        INTRODUÇÃO        2

2.        OBJETIVOS        3

3.        MATERIAIS E REAGENTES        3

3.1.        Materiais        3

3.2.        Reagentes        3

4.        PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL        3

5.        RESULTADOS  E DISCUSSÕES        3

6.        CONCLUSÃO        7

7.        REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS        7

APÊNDICES         8

        

1. INTRODUÇÃO

A decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio é um processo químico importante que envolve a quebra de moléculas de peróxido de hidrogênio em água e oxigênio, utilizando um catalisador. Esse processo é amplamente utilizado em diversas aplicações industriais, tais como na produção de produtos químicos, no tratamento de água e no branqueamento de tecidos.

O peróxido de hidrogênio é uma substância química instável, composta por dois átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio, representada pela fórmula H2O2. Quando exposto a certos catalisadores, como o dióxido de manganês, o peróxido de hidrogênio se decompõe em água e oxigênio, sem a necessidade de um fornecimento externo de energia.

Essa reação é conhecida como decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio, e é altamente exotérmica, ou seja, libera calor durante o processo. A energia liberada é geralmente suficiente para manter a reação em andamento, tornando-a auto-sustentável.

A decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio é amplamente utilizada na indústria química como um método eficaz e seguro para a produção de diversos produtos químicos, como ácido peracético e peróxido de hidrogênio concentrado. Também é utilizada em processos de tratamento de água, onde o peróxido de hidrogênio é adicionado à água para eliminar bactérias e outras impurezas.

Além disso, a decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio é usada no branqueamento de tecidos, onde o peróxido de hidrogênio é aplicado às fibras do tecido para remover manchas e descolorir a peça. Nesse processo, o peróxido de hidrogênio é decomposto em água e oxigênio, que evaporam, deixando a peça branca e limpa.

Em resumo, a decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio é um processo químico importante e amplamente utilizado na indústria química, no tratamento de água e no branqueamento de tecidos. Sua eficácia e segurança tornam-no uma escolha popular para essas aplicações, e sua capacidade de ocorrer sem a necessidade de um fornecimento externo de energia torna-o uma opção econômica e sustentável.

1. OBJETIVOS

Determinar a constante de velocidade e o tempo de meia-vida da decomposição do peróxido de hidrogênio, reação de primeira ordem.

1. MATERIAIS E REAGENTES

1. Materiais

• 1 Bureta de 50 mL

• 2 Pipetas de 5 mL  
• 1 Proveta de 50 mL
• 1 Proveta de 5 mL
• 5 Erlenmeyers de 125 mL

1.  Reagentes

• Solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,1 mol/L
• Solução de permanganato de potássio (KMnO4) 8x10-3 mol/L
• Solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) 0,16 mol/L
• Solução de cloreto férrico (FeCl3) 0,37 mol/L

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Colocou-se 5 mL de solução de ácido sulfúrico em cinco erlenmeyers de 125 mL, enumerou-os de 1 a 5;
2. Preencheu-se a bureta com a solução de permanganato de potássio 8x10-3 mol/L.
3. Colocou-se 50 mL da solução de peróxido de hidrogênio em um erlenmeyer de 250 mL;
4. Transferiu-se para o erlenmeyer do peróxido 5 mL da solução de cloreto férrico, utilizou-se uma pipeta graduada. Acionou-se o cronômetro assim que a solução de cloreto férrico foi adicionada. Agitou-se, manualmente, a mistura durante 10 minutos.
5. Colocou-se 5 mL da mistura reativa, usando uma pipeta, no erlenmeyer de número 1, anotou-se o tempo em que aconteceu essa mistura, e procedeu-se a titulação, rapidamente, com o permanganato. Obs: FeCl3 perde o efeito na presença de um ácido forte e, portanto, o processo catalisado deixou de ser efetivo.
6. Seguiu-se o progresso da reação anotando os tempos (tempo da adição da mistura reativa ao ácido sulfúrico) e titulando, como no item anterior, sucessivamente, 5 mL das amostras das misturas reativas com intervalos de 5 minutos (manteu esse tempo entre todas as titulações), até que se completou as cinco titulações.

1. RESULTADOS  E DISCUSSÕES

A Tabela 1 a seguir apresenta os valores referentes a decomposição catalítica do Peróxido de Hidrogênio.

Tabela 1 – Resultados obtidos no experimento

Erlenmeyer	Tempo (s)	V KMnO4 (mL)	nH2O2	[H2O2]/mol.L-1	ln [H2O2]
1	10:00	5.2	1,4.10-4	0,0208	-3,87280
2	15:00	4.4	8,8.10-5	0,0176	-4,03985
3	20:00	3.3	6,6.10-5	0,0132	-4,32753
4	25:03	2.6	5,2.10-5	0,0104	-4,56594
5	30:00	2.0	4,0.10-5	0,008	-4,82831

Fonte: Autores, 2023

A reação realizada no experimento tem a cinética de primeira ordem, sugerindo que a velocidade é proporcional à concentração de peróxido de hidrogênio. Significando que a reação ficou cada vez mais rápida na medida em que se extraia 5mL progressivamente de 5 em 5 min.