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UESC – UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ
DCET – DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
LICENCIATURA EM QUÍMICA
COLEGIADO DE QUÍMICA
DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM ÁGUA OXIGENADA COMERCIAL POR PERMANGANIMETRIA
Relatório requerido pelo Prof. Antônio Santana como requisito para obtenção de crédito na disciplina Química Analítica Quantitativa.
Luiz Henrique Sales de Menezes
Roberta Conceição Bomfim
Vinnícius Henrique Cerqueira da Silva
ILHÉUS
Agosto/2015
RESUMO
	Este experimento consistiu em padronizar o Permanganato de Potássio com o Oxalato de Sódio a fim de encontrar a concentração do Permanganato. O KMnO4 padronizado foi utilizado para determinar a porcentagem de peróxido de hidrogênio na água oxigenada comercial. Com isso, foi possível perceber que a quantidade de Peróxido presente na amostra foi superior ao esperado.
INTRODUÇÃO
A Química Analítica envolve métodos voltados para a determinação da composição da matéria. Os métodos qualitativos geram informações sobre a identidade das espécies atômicas ou moleculares ou mesmo grupos funcionais na amostra. Já os métodos quantitativos proporcionam resultados numéricos relacionados à quantidade dos componentes na amostra. Dentre os métodos quantitativos, a titulação é umas das técnicas mais utilizadas (HARRIS, 2005).
Os métodos de titulação, frequentemente chamados métodos titulométricos, incluem um amplo e poderoso grupo de procedimentos quantitativos baseados na medida da quantidade de um reagente de concentração conhecida que é consumida pelo analito em uma reação química ou eletroquímica (SKOOG, 2014).
Na titulação redox o analito precisa estar em um único estado de oxidação, por isso são extremamente dependentes dos potenciais das semi-reações envolvidas no processo. Entretanto, a existência de potenciais favoráveis não é a única condição para se ter uma titulação redox adequada, pois as reações envolvidas em tais processos são, frequentemente, lentas. Assim sendo, além dos potenciais favoráveis, os agentes oxidantes e redutores devem ser estáveis no solvente utilizado (geralmente água) e a substância a ser determinada deve ser colocada sob um determinado estado de oxidação definido e estável antes de a titulação ser iniciada (BACCAN, 2004). 
Os métodos de volumetria de óxido-redução recebem nomes específicos, dependendo da substância utilizada para as determinações: permanganometria, quando se utiliza o permanganato como titulante, reduzindo-o de Mn7+ a Mn2+; iodometria, quando as reações envolvem a redução do iodo, reduzindo-o de Iº a I-; e iodimetria, quando as reações envolvem a oxidação do iodeto a iodo (BACCAN, 2004).
Neste experimento, o método de interesse é a permanganometria. A permanganometria é o método titulométrico de óxido-redução mais importante, e usa o permanganato de potássio, um forte oxidante, como titulante. Este método dispensa o uso de indicadores porque a coloração violeta intensa do íon permanganto indica o ponto final da titulação. Em geral, as titulações permanganométricas são realizadas em meio ácido, para facilitar a oxidação da substância em análise. A desvantagem da permanganometria é que o permanganato de potássio não possui características de padrão primário, além de sofrer autodecomposição quando exposto à luz. (BACCAN, 2004)
O permanganato de potássio (KMnO4), é um sólido marrom-escuro, que produz uma solução violeta quando dissolvido em água, sendo esta uma característica dos íons permanganato. O permanganato de potássio é um forte agente oxidante que age diferentemente de acordo com o pH do meio (VOGEL,1981). Em soluções fortemente ácidas (pH≤1), ele é reduzido a Mn2+ incolor, em solução alcalina ou neutra o produto de redução é um solido marrom, o MnO2, em solução fortemente alcalina (NaOH 2M) forma-se o íon manganato de cor verde. (HARRIS, 2005).
Para a determinação de H2O2, a permanganometria se apresenta como uma técnica eficiente e bastante confiável. O peróxido de hidrogênio é um excelente agente oxidante e é encontrado facilmente em farmácias e supermercados com o nome comercial de água oxigenada. Estas soluções podem conter cerca de 3%, 6%, 12% ou 30% de peróxido de hidrogênio, o que corresponde, na nomenclatura comercial, a água oxigenada a 10, 20, 40 e 100 volumes respectivamente. 
O experimento teve como objetivo determinar através da permanganometria a concentração de H2O2 em água oxigenada comercial.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Preparação da solução de KMnO4 0,06 mol L-1 
Pesou-se em um vidro de relógio 1,0 g de permanganato de potássio, em seguida dissolveu essa massa com água destilada completando o volume de 100,0 mL em um balão volumétrico.
Padronização com Oxalato de Sódio (Na2C2O4) 
Foi pesado cerca de 0,15 g de Oxalato de sódio em uma balança analítica, e anotou os valores da massa até sua quarta casa decimal. Essa massa foi dissolvida em um erlenmeyer de 50,0 mL com água destilada. A bureta foi ambientada com solução de KMnO4 antes de ser preenchida com a solução para posterior titulação. Em seguida o erlenmeyer contendo a solução de oxalato foi aquecido até cerca de 80ºC e se iniciou a adição da solução de KMnO4 ao erlenmeyer, sob agitação até se observar o aparecimento de uma leve coloração rósea. Este experimento foi realizado em triplicada. E os valores de volume foram anotados.
Titulação da amostra de H2O2 com KMnO4 0,06 mol L-1
Com o auxílio de um micropipetador retirou-se uma alíquota de 1,0 mL da água oxigenada comercial, que foi adicionada a um erlenmeyer juntamente com aproximadamente 30 mL de água destilada e 15,0 mL de solução H2SO4 1:8 v/v. Em seguida verificou se a bureta estava totalmente lavada e preencheu com a solução de KMnO4. A solução foi titulada até que houvesse aparecimento de uma coloração rósea. O procedimento foi realizado em triplicata e os valores foram anotados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Procedimento 1: Padronização da solução de Permanganato de Potássio 0,06M
Para a preparação da solução de KMnO4 pesou-se uma massa de 1,003g de permanganato de potássio numa balança analítica, que foi dissolvida em 100,0mL de água destilada. 
Para o preparo das soluções de oxalato de sódio foram pesadas três alíquotas desse reagente que estão descritas na tabela 1.
Tabela 1- Massas do oxalato de sódio
	Identificação
	Massa (g)
	1
	0,1516
	2
	0,1503
	3
	0,1508
A solução de permanganato de potássio é padronizada utilizando o oxalato de sódio (Na2C2O4) que por sua vez é um excelente padrão primário. Os volumes de permanganato utilizados na titulação do oxalato estão registrados na tabela 2.
Tabela 2- Volume de KMnO4 utilizado para titular o oxalato
	Solução de Na2C2O4
	Volume de KMnO4 (mL)
	1
	5,40
	2
	5,90
	3
	6,00
Vale lembrar que a permanganometria em meio ácido é uma técnica importante baseando-se na redução do permanganato a íon manganês. Neste caso utilizou-se o ácido sulfúrico, sendo este o reagente mais apropriado para acidificar a solução, pois o íon sulfato não sofre a ação do permanganato. Desta forma a oxidação do oxalato pelo permanganato obedece a equação 1. 
Equação 1:
2MnO4- (aq) + 16H+ (aq) + 5C2O42- (aq) 10CO2 (g) + 2Mn2+ (aq) + 8H2O (l)
Baseando-se na estequiometria da reação, foi possível calcular a concentração da solução de permanganato efetuando-se os seguintes cálculos:
Sabendo-se que a massa molar do oxalato de sódio é de 134,0 g mol-1, calculou-se o número de mols de oxalato presentes em cada erlenmeyer:
Erlenmeyer 1:
1 mol de Na2C2O4 ----------- 134,0 g
x mol de Na2C2O4 ----------- 0,1516 g, então x = 1,131x10-3 mol
Erlenmeyer 2:
1 mol de Na2C2O4 ----------- 134,0 g
x mol de Na2C2O4 ----------- 0,1503 g, então x = 1,121x10-3 mol
Erlenmeyer 3:
1 mol de Na2C2O4 ----------- 134,0 g
x mol de Na2C2O4 ----------- 0,1508 g, então x = 1,125x10-3 mol
De acordo com a proporção da equação, calculou-se o número de mols de permanganato necessários parareagir completamente com o oxalato, lembrando que a quantidade matéria de oxalato titulado é a igual a 5/2 (=2,5) da quantidade matéria de permanganato gasto na titulação, então, o número de mol de permanganato será calculado por meio da equação 2.
Equação 2:
Nº de mol de permanganato = Nº mol de oxalato / 2,5.
Erlenmeyer 1:
1,131x10-3 mol de C2O42- / 2,5 = 4,524x10-4 mol de MnO4-
Erlenmeyer 2:
1,121x10-3 mol de C2O42- / 2,5 = 4,484x10-4 mol de MnO4-
Erlenmeyer 3:
1,125x10-3 mol de C2O42- / 2,5 = 4,500x10-4 mol de MnO4-
Tendo-se o número de mols de permanganato necessário para cada titulação e o volume da solução gasta, calculou-se a concentração do permanganato de potássio.
Erlenmeyer 1:
5,40 mL de MnO4- ----------- 4,524x10-4 mol de MnO4-
1000 mL de MnO4- -------- x mol de MnO4-, então x = 8,38x10-2 mol (0,0838 mol)
[MnO4-] = 0,0838 M
Erlenmeyer 2:
5,90 mL de MnO4- ----------- 4,484x10-4 mol de MnO4-
1000 mL de MnO4- -------- x mol de MnO4-, então x = 7,60x10-2 mol (0,0760 mol)
[MnO4-] = 0,0760 M
Erlenmeyer 3:
6,00 mL de MnO4- ----------- 4,500x10-4 mol de MnO4-
1000 mL de MnO4- -------- x mol de MnO4-, então x = 7,50x10-2 mol (0,0750 mol)
[MnO4-] = 0,0750 M
Seguindo-se estes passos, chegou-se aos seguintes resultados expostos na tabela 3.
Tabela 3 – Número de mol de oxalato, número de mol de permanganato e a concentração de permanganato em cada erlenmeyer
	Erlenmeyer
	Nº de mol C2O42-
	Nº de mol MnO4-
	Vol. de MnO4- (mL)
	[MnO4- ] (M)
	1
	1,131x10-3
	4,524x10-4
	5,40
	0,0838
	2
	1,121x10-3
	4,484x10-4
	5,90
	0,0760
	3
	1,125x10-3
	4,500x10-4
	6,00
	0,0750
Calculando-se a média, obtiveram do permanganato o número de mol médio = 4,503x10-4, o volume médio = 5,77mL e a concentração média = 0,0782M.
Procedimento 2: Titulação da água oxigenada com o Permanganato de Potássio
Para a titulação da água oxigenada em triplicata utilizou três volumes aproximados da solução de permanganato de potássio conforme a tabela 4.
Tabela 4 – Volume de KMnO4 utilizado para cada amostra de água oxigenada
	Amostra de água oxigenada
	Volume de KMnO4 (mL)
	1
	5,70
	2
	5,50
	3
	5,30
Assim como no procedimento 1, neste procedimento 2 utilizou-se o ácido sulfúrico pelas mesmas razões. A oxidação do peróxido de hidrogênio está descrita na equação 3.
Equação 3:
2 MnO4- (aq) + 5H2O2 (l) + 6H+ (aq) → 2Mn2+ (aq) + 5O2 (g) + 8H2O (l)
Baseando-se na estequiometria da reação, foi possível calcular a concentração de peróxido presente na amostra de água oxigenada comercial efetuando-se os seguintes cálculos:
Sabendo-se que a concentração do permanganato de potássio é 0,0782M, calculou-se o número de mols de permanganato presentes em cada titulação:
Titulação 1:
1000 mL de MnO4- ----------- 0,0782 mol de MnO4- 
5,70 mL de MnO4- ----------- x mol de MnO4- , então x = 4,46x10-4 mol
Titulação 2:
1000 mL de MnO4- ----------- 0,0782 mol de MnO4- 
5,50 mL de MnO4- ----------- x mol de MnO4- , então x = 4,30x10-4 mol
Titulação 3:
1000 mL de MnO4- ----------- 0,0782 mol de MnO4- 
5,30 mL de MnO4- ----------- x mol de MnO4- , então x = 4,14x10-4 mol
De acordo com a proporção da equação, calculou-se o número de mols de peróxido necessários para reagir completamente com o permanganato, lembrando que a quantidade matéria de peróxido de hidrogênio titulado é a igual a 5/2 (=2,5) da quantidade matéria de permanganato gasto na titulação. Desta forma o número de mol de peróxido é calculado a partir da equação 4.
Equação 4:
Nº de mol de peróxido de hidrogênio = Nº mol de permanganato x 2,5
Titulação 1:
4,46x10-4 mol de MnO4- x 2,5 = 1,12x10-3 mol de H2O2
Titulação 2:
4,30x10-4 mol de MnO4- x 2,5 = 1,08x10-3 mol de H2O2
Titulação 3:
4,14x10-4 mol de MnO4- x 2,5 = 1,04x10-3 mol de H2O2
Tendo-se o número de mols de peróxido de hidrogênio em cada titulação e o volume da amostra, calculou-se a concentração do peróxido de hidrogênio.
Titulação 1:
1,00 mL de H2O2 ----------- 1,12x10-3 mol de H2O2
1000 mL de H2O2 -------- x mol de H2O2, então x = 1,12 mol
[H2O2] = 1,12 M
Titulação 2:
1,00 mL de H2O2 ----------- 1,08x10-3 mol de H2O2
1000 mL de H2O2 -------- x mol de H2O2, então x = 1,08 mol
[H2O2] = 1,08 M
Titulação 3:
1,00 mL de H2O2 ----------- 1,04x10-3 mol de H2O2
1000 mL de H2O2 -------- x mol de H2O2, então x = 1,04 mol
[H2O2] = 1,04 M
Seguindo estes passos, chegou-se aos seguintes resultados expostos na tabela 5.
Tabela 5 – Número de mol de permanganato, número de mol de peróxido de hidrogênio e a concentração de peróxido de hidrogênio em cada amostra
	Amostra
	Nº de mol MnO4-
	Vol. de MnO4- (mL)
	Nº de mol H2O2
	[H2O2] (M)
	1
	4,46x10-4
	5,70
	1,12x10-3
	1,12
	2
	4,30x10-4
	5,50
	1,08x10-3
	1,08
	3
	4,14x10-4
	5,30
	1,04x10-3
	1,04
Calculando-se a média, obtiveram do peróxido de hidrogênio o número de mol = 1,08x10-3, o volume médio = 5,50 mL e a concentração média = 1,08 M.
Porém, a unidade de concentração mais utilizada para o peróxido de hidrogênio é o volume. O peróxido de hidrogênio é usualmente encontrado na forma de solução aquosa contendo cerca de 6%, 12% e 30%; comercialmente chamadas, respectivamente, de 20 volumes, 40 volumes e 100 volumes. Essa terminologia é baseada no volume de oxigênio nas CNTP que é liberado quando a solução é decomposta por aquecimento. Assim, foi necessário calcular também a concentração em volumes da solução de peróxido de hidrogênio em análise.
	Os cálculos neste caso baseiam-se na equação 5.
Equação 5
2H2O2 (l) → 2H2O (l) + O2 (g)
Conforme a equação 5, 2 mol de água oxigenada produz 1 mol de oxigênio, ou seja, 22,4 L (CNTP). Sabendo que a concentração de peróxido de hidrogênio é 1,08 M podemos calcular quantos litros de O2 é produzido para 1 L da solução.
2 mol de H2O2 ------------ 22,4L de O2
1,08 mol de H2O2 -------- x L de O2, então x = 12,1 L de O2 ou 12,1 Volumes.
	Calculando a concentração em % (m/v), considerando-se que a massa molar e a concentração do peróxido de hidrogênio são respectivamente, 34,0 g mol-1 e 1,08 M, obtiveram-se como resultado o valor de:
1 mol de H2O2 ----------------- 34,0 g
1,08 mol de H2O2 ---------------- X g, então x = 36,7 g
1000 mL de H2O2 ---------------------- 36,7 g de H2O2
100 mL de H2O2 ----------------------- x g de H2O2, então x = 3,67 g
Sendo assim, a concentração %(m/v) é 3,67%.
	Os possíveis erros podem ser atribuídos a impurezas contidas na solução de permanganato utilizada, pois o permanganato se decompõe facilmente quando exposto à luz, formando MnO2, que produz o processo de autocatálise, acelerando a decomposição e diminuindo a concentração da solução utilizada como padrão, e também podem ser atribuídos ao pequeno volume da solução de peróxido de hidrogênio utilizado, o que aumenta a possibilidade de erro.
CONCLUSÃO
Com os experimentos realizados foi possível concluir que o permanganato de potássio é muito utilizado a fim de determinar substâncias presentes em soluções devido a sua capacidade forte de oxidar. O permanganato, devido à sua intensa coloração violeta pode atuar como indicador.
De acordo com os resultados obtidos, a concentração da solução de H2O2 analisada é de 12,1 Vol. e 3,67%. No entanto, um outro método é indicado para fazer essa determinação, que é a iodometria.
REFERÊNCIAS
[1] BACCAN, N., ANDRADE, J. C. de, GODINHO, O. E. S., BARONE, J. S. Química Analítica Quantitativa Elementar. 3. ed. rev. São Paulo: Edgard Blücher, 2004.
[2] HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005.
[3] SKOOG, D. A., WEST, D. M., HOLLER, F. J., CROUCH, S. R. Fundamentos da Química Analítica. 9. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2014.
[4] VOGEL, A. I. Química Analítica Qualitativa. 5. ed. São Paulo: Mestre Jou, 1981.