Água Oxigenada

1. INTRODUÇÃO

A água oxigenada, nomenclatura comercialmente conhecida, trata-se de uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio (H2O2). No comércio é encontrada geralmente em uma solução a 3%. Quando pura, é um líquido viscoso, de densidade 1,46 g/mL, incolor e de cheiro semelhante ao do ácido nítrico. Seu ponto de fusão é de 2°C, seu ponto de ebulição é85°C. É solúvel em água comum, em todas as proporções.

É um composto instável, decompondo-se com liberação de gás oxigênio (O2) à temperaturas ordinárias, principalmente em meio básico. A solução á sempre comercializada em meio ácido (geralmente acidulada com ácido fosfórico, H3PO4). Em presença de metais, carvão, ou bióxido de manganês finamente pulverizado, ela se decompõe com facilidade e com efervescência, em um processo bastante exotérmico. Obtém-se pela ação de ácidos sobre peróxidos.

No laboratório a água oxigenada possui diversas aplicabilidades, sendo geralmente empregada como oxidante de reações químicas estabelecidas, na indústria é utilizada como alvejante, na medicina como desinfetante, na arte, na restauração de quadros enegrecidos e papéis amarelados.

Como já mencionado, tais soluções são oferecidas no comércio, em várias concentrações, expressas em volume, isto é, ao decompor-se, a solução fornece tantos volumes de oxigênio quanto o indicado no rótulo do frasco. A concentração das soluções aquosas comerciais de peróxido de hidrogênio é indicada pelo número de volumes de O2 que se obtém pela decomposição de 1,0 cm3 da solução considerada. Dessa forma, a água oxigenada 10 volumes é aquela que, ao se decompor totalmente, libera uma quantidade de gás oxigênio (O2) 10 vezes maior do que da água usada em volume. Assim, 1,0 mL de água oxigenada a 10 volumes produz, ao se decompor, 10,0 mL de O2 nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP).

A decomposição do peróxido de hidrogênio com liberação de O2 ocorre de acordo com a equação abaixo, havendo relação massa-volume indicada:

2 H2O2 → 2 H2O + O2↑

2 . 34,02 gde H2O2 produz 22,4 litros de O2 nas CNTP

A determinação do calor de decomposição do peróxido de hidrogênio em água oxigenada comercial a 10 volumes (3% m/V) constitui uma das práticas de laboratório da disciplina Química Fundamental, oferecida para os cursos de Farmácia e de Nutrição da União de Ensino Superior de Viçosa, UNIVIÇOSA. Os resultados obtidos pelos estudantes foram sempre muito próximos de - 95 kJ/mol.

Figura 1 – Água Oxigenada

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo Geral

Determinacao da entalpia padrao de decomposicao do peroxido de hidrogenio.

2.2. Objetivos Específicos

- Determinar a entalpia de decomposição do peróxido de hidrogênio, e por fim comparar o valor com a literatura e explicar o ocorrido e suas diferenças.

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. Materiais

Calorimetro composto por frasco de Dewar,

Termômetro;

Cronometro;

Agitador magnético;

1 bequer de 600 mL;

1 proveta de 200 mL;

1 balao volumetrico de 1L;

Balao volumetrico de 250 mL;

1 bureta de 50 mL;

1 pipeta volumetrica de 25 mL;

3.2. Reagentes

1 litro de solucao de H2O2 0,2 M;

500mL de solucao de H2SO4 2,0N;

500mL de solucao de KMnO4 0,1N;

Oxalato de sodio (~5g) e MnO2 (~15g).

3.2. Procedimento Experimental

Determinou-se o equivalente em agua do calorímetro, utilizando o mesmo procedimento das praticas anteriores. Depois, preparou-se 500 mL de uma solução 0,2M (0,4N) de uma solução de peroxido de hidrogênio partindo de uma solução 3% em peso de H2O2. Titulou-se uma amostra dessa solução com 0,1N de KMnO4 para determinar sua concentração exata e adicionou-se no calorímetro 200 mL da solução de H2O2 padronizada. Logo, agitou-se a solução e anotou-se a temperatura ate que o equilíbrio térmico seja atingido e adicionou-se cerca de 4g de dióxido de manganês no calorímetro. Depois, agitou-se e iniciou-se a leitura da temperatura da mistura ate que permanecesse constante.

A solução de KMnO4 pode ser padronizada pela sua titulação com oxalato de sódio:

A reacao entre o H2O2 e MnO4 é:

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Devemos primeiro calcular a entalpia de decomposicao de H2O2, lembrando que:

Q = (m.C + W). ΔT e ΔH = Q/n onde n e o numero de moles de H2O2

Para saber o valor de W, recorreremos a cálculos feitos em relatórios anteriores de uma forma diferente. O calorímetro no relatório 3 teve sua capacidade variando entre esses respectivos valores: 0,146085 KJ/K, 0,1617413 KJ/K, 0,1706455 KJ/K, 0,1559491 KJ/K, 0,15832 KJ/K, 0,1232023 KJ/K. Então para obter um resultado universal, e sabendo que a capacidade do calorímetro não varia, é uma propriedade típica do material independente do experimento a ser feito, tira-se a media para obter tal valor único:

(0,146085 + 0,1617413 + 0,1706455 + 0,1559491 + 0,15832 + 0,1232023)/6 =

0,1526572 KJ/K

Precisaremos uma vez mais da tabela de calores específicos da água a uma dada temperatura:

Calor Específico da Água na pressão de saturação

Temperatura Calor Específico (Cp) à pressão constante

°F K °C kJ/kg.K

32 273 0 4,226

41 278 5 4,206

50 283 10 4,195