Turma BI - trabalho 4 - Zander e Felipe V

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
NITERÓI, 18 DE NOVEMBRO DE 2013 
DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL III 
PROFESSOR: FRANSCISCO BUSTAMANTE 
ALUNOS: FELIPE VINAGRE E ZANDER MENDES 
 
PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO 
O Peróxido é a espécie em que há dois oxigênios ligados entre si por uma ligação 
simples. Por causa disso, em peróxidos, cada oxigênio apresenta número de oxidação 
igual a -1. A cada átomo de oxigênio, liga-se uma espécie, através de ligação simples. [1] 
 
Figura 1 – Estrutura do Peróxido 
[4]
 
A ligação entre oxigênios é longa e muito instável, sendo quebrada pela 
incidência de luz, calor ou mudanças no ambiente, ocorrendo o desproporcionamento 
do peróxido. Dentre todos os peróxidos, destaca-se o peróxido de hidrogênio, 
comumente denominado água oxigenada. O peróxido de hidrogênio (H2O2) é uma 
substância líquida em condições ambientes. Apresenta comprimentos de ligação O-H é 
de 98,8 pm, e a ligação O-O de 146,8 pm, com angulação de 98° entre as ligações O-H e 
O-O. Essa angulação auxilia na quebra da já instável ligação O-O, fazendo com que o 
peróxido de hidrogênio apresente o desproporcionamento abaixo. [2] [3] 
H2O2 (l) → ½ O2 (g) +H2O (l) (1) 
Geralmente, o peróxido de hidrogênio é informado, quanto a sua concentração, 
em volume total de oxigênio gerado a cada litro de solução produz, em 1 atm e 0° C. [1] 
O peróxido de hidrogênio é habitualmente utilizado como agente sanificante, 
esterelizante e clarificante, devido sua produção de oxigênio, além do vasto uso em 
produtos de beleza, dentre outros. 
 
PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO 
O Peróxido de Hidrogênio é obtido a partir do processo Riedl-Pfleiderer, que 
consiste num ciclo de oxidação de uma antraquinona, onde o H2O2 é gerado como 
produto. Completa-se o ciclo a partir da redução da quinona, reformando o antraceno, 
sendo possível a sua reutilização. [2] 
 
Figura 2 – Reação da geração de peróxido de hidrogênio 
[5]
 
Essa produção se divide nas seguintes etapas: 
1. HIDROGENAÇÃO – A solução orgânica é introduzida num reator vertical, 
onde há alta concentração de hidrogênio, sobre pressão. Logo, há a hidrogenação do 
reagente orgânico, com o auxílio de um catalisador (geralmente o paládio), que é 
introduzido junto ao fluxo de gás hidrogênio, mantendo-se em distribuição uniforme 
em praticamente todo o reator. Após ser hidrogenada, a mistura de solução orgânica e 
catalisador é filtrada; o catalisador é retido e reenviado para o sistema, para que possa 
ser utilizado mais uma vez, e a solução orgânica em si é enviada para a etapa seguinte; 
2. OXIDAÇÃO – Vinda da Hidrogenação, a solução orgânica é oxidada pelo 
O2, gerando peróxido de hidrogênio, então dissolvido em solução. Esse processo 
ocorre também em coluna vertical, sob condições de pressão e temperatura que 
auxiliem a boa oxidação. Visando a recuperação de subprodutos que podem ser 
gerados, há uma unidade de carvão ativado na coluna, para que se captem os 
produtos, podendo recuperá-los e reutilizá-los; 
3. EXTRAÇÃO – O peróxido é extraído da solução oxidada com água 
desmineralizada, onde possui maior afinidade (em comparação aos compostos 
orgânicos). A extração ocorre em colunas de pratos perfurados, reinserindo a solução 
orgânica na primeira etapa, para que se reinicie o ciclo; 
4. DESTILAÇÃO – O peróxido produzido é separado da água, em colunas de 
pratos perfurados, sob vácuo, sendo que essa destilação permite obter soluções de 
peróxido de diferentes concentrações; 
5. REGENERAÇÃO – Pelas reações de hidrogenação e oxidação, há a formação 
de subprodutos degradados, incapazes de participar do re-ciclo de produção. Dessa 
forma, parte da solução orgânica sobressalente é enviada, em fluxo contínuo, para a 
seção de regeneração, onde esses compostos serão regenerados, a partir de 
tratamento químico, sendo possível reutilizá-los. O gás residual também é reavaliado e 
tratado, sendo possível tratá-lo e reutilizá-lo também. 
 
Figura 3 – Esquema do Processo de Riedl-Pfleiderer
 [6] 
PROCESSOS OXIDATIVOS INDUSTRIAIS 
Industrialmente, os processos oxidativos se resumem aos POA (Processos 
Oxidativos Avançados), utilizados, principalmente, no tratamento de água e efluentes. 
Os POA consistem na produção de intermediários altamente reativos, principalmente 
o radical hidroxila (•OH), capazes de oxidar a maioria das moléculas orgânicas. Os 
radicais hidroxila são altamente reativos, e podem degradar a maioria das moléculas 
orgânicas por reações de oxirredução, onde o radical ataca duplas ou triplas ligações 
dos compostos orgânicos, gerando produtos menos tóxicos ou de separação mais fácil. 
Há a produção de radicais hidroxila pelo sistema de incidência de radição UV em 
moléculas de peróxido, onde há a quebra da ligação O-O, longa e fraca, gerando dois 
radicais hidroxila. 
H2O2 + hν → •OH + •OH (2) 
Como o peróxido de hidrogênio é fotorreativo em uma faixa de comprimento de 
onda entre 185 a 400 nm, comprimentos de onda ultravioleta de baixa energia (200 - 
280 nm) resultam em maiores rendimentos de geração de radical hidroxila. 
O sistema UV/H2O2 tem se mostrado de ótima eficiência na degradação de 
diversos poluentes presentes na água, como compostos aromáticos (benzeno), 
cloroetano, pesticidas e acetonas. Os radicais oxidam as duplas ligações desses 
compostos orgânicos, gerando produtos de menor potencial tóxico, ou até atóxicos, à 
saúde humana. Pela altíssima reatividade dos radicais gerados, possui boa cinética. [6] 
[7] [8] 
A ação dos radicais hidroxila frente aos compostos orgânicos pode se dar das três 
seguintes formas: 
1. ABSTRAÇÃO DE ÁTOMO DE HIDROGÊNIO - Os radicais hidroxila são capazes de oxidar 
compostos orgânicos por abstração de hidrogênio, gerando radicais orgânicos 
(•R). Em seguida, ocorre a adição de oxigênio molecular, formando radical 
peróxido, espécies intermediárias que iniciam reações em cadeia, levando à 
degradação da matéria orgânica até CO2, água e sais inorgânicos.
[6][7] A reação 
por abstração de hidrogênio ocorre geralmente com hidrocarbonetos alifáticos; 
•OH + RH → •R + H2O (3) 
2. ADIÇÃO ELETROFÍLICA - Adição eletrofílica de radical hidroxila a compostos orgânicos 
que contenham ligações π (ligações duplas ou triplas), resultando na formação 
de radicais orgânicos. Ocorre geralmente com hidrocarbonetos insaturados ou 
aromáticos; [6] [7] 
•OH + X2C=CX2 → X2(HO)C-C•X2 (4) 
3. TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRON – Ocorre quando a adição eletrofílica e a abstração de 
hidrogênio são desfavoráveis, como no caso de hidrocarbonetos clorados. [6] [7] 
Há um pequeno aumento do pH do meio, já que há a produção da base hidroxila, 
que é parcialmente compensada pela produção de produtos e subprodutos 
orgânicos de caráter ácido. 
•OH + RX → RX+ + OH- (5) 
 
Todavia, o sistema UV/H2O2 apresenta algumas limitações. A fotólise do peróxido 
pode ser afetada pela presença de espécies e partículas suspensas que absorvem na 
faixa de radiação, em especial os compostos aromáticos, necessitando que em 
algumas vezes haja a fotólise anterior do peróxido para se utilizar na amostra a ser 
tratada. A presença de espécies reativas, como carbonatos, bicarbonatos, substâncias 
húmicas e fosfatos, podem afetar a taxa de degradação de poluentes, pois consomem 
o radical hidroxila produzido; além disso, compostos inorgânicos podem precipitar sob 
incidência de UV, afetando a fonte emissora de UV e atrapalhando a degradação de 
peróxido e poluentes.[7] [8] 
Após o processo, os produtos são separados por diferentes métodos, 
dependendo de suas estruturas e características. 
 Separação de fases - Sedimentação, decantação, filtração, centrifugação e flotação; 
 Transição de fases- Destilação, evaporação e cristalização; 
 Transferência de fases - Adsorção, extração por solventes; 
 Separação molecular - Ultra-fitração, osmose reversa, diálise. 
 
A principal dificuldade industrial é na produção de reatores que maximizem as 
reações. Os emissores de UV são geralmente localizados nas seções mais externas dos 
reatores. Logo, na parte mais central, há ainda muito produto não degradado, já que 
bem mais difícil a penetração da radiação do exterior ao centro. O uso de vortex e 
agitadores auxiliam na degradação, mas há o maior consumo de energia e reagentes. 
Logo, a produção de novos reatores, que consigam contornar tais inconveniências é 
muito visada. 
PROCESSOS OXIDATIVOS BIOLÓGICOS 
Os ensaios de H. Fenton demonstraram ao final do século XIX que as soluções de 
peróxido de hidrogênio e sais de ferro, eram capazes de oxidar os ácidos tartárico, 
málico e outros compostos orgânicos. Posteriormente a Fenton, foi sugerida a 
formação de radicais hidróxi. 
 
No entanto, quando está em excesso, o radical hidroxila pode oxidar o íon Fe2+ 
prejudicando o processo de reação do radical OH e matéria orgânica 
 
O pH < 3 impede a formação de Fe(OH)3, sendo assim o Fe+3, pode formar um 
complexo com o H2O2 (complexo hidroperoxil), o qual se decompõe para formar 
posteriormente o Fe2+ e radical hidroperóxido. ). Assim como também o Fe+3 
pode reagir com o hidroperóxido e formar mais Fe2+, Fe3+ e deste modo tem-se um 
reação autocatalítica. 
 
Se o peróxido de hidrogênio estiver em excesso, pode reagir com os radicais OH, 
possibilitando a formação do radical hidroperoxila (HO2•) ,cujo potencial de 
redução (Eo = 1,70 V) é menor do que o potencial de redução do radical OH (Eo 
 = 2,8 V) . [11] 
 
 
PERCARBONATOS 
O Percarbonato é um aduto do carbonato e peróxido, sendo gerado pela reação 
entre os mesmos. O percarbonato mais utilizado é o percarbonato de sódio, que é 
produzido por reação de peróxido de hidrogênio de alta concentração com carbonato 
de sódio anidro, gerando o aduto na proporção de dois carbonatos para três peróxidos 
(2 Na2CO3 • 3 H2O2).
[10] É um meio estável de se ter a produção de oxigênio ativo, ao 
contrário dos peróxidos, altamente sensíveis a luz, calor, pH e outros parâmetros.[9] 
Em meio aquoso, decompõe-se em carbonato de sódio e oxigênio ativo. Por essa 
razão, é tão utilizado como principio alvejante em produtos de limpeza, tendo ação 
bifuncional, onde gera oxigênio, que tem ação de limpeza e branqueamento, e o 
carbonato, que alcaliniza o meio, o que auxilia na retirada de detritos orgânicos. O 
percarbonato de sódio pode ser convertido em até 13% de oxigênio ativo, [9] tendo alta 
ação de limpeza. É o principal ativo de produtos como Vanish e Ariel, já que se 
apresenta numa forma muito mais estável do que o peróxido de hidrogênio em si, 
sendo também ecofriendly, pois não agride o meio ambiente, além de poder de 
desinfecção e é apropriado a roupas, pois não reage com a maioria dos corantes de 
roupas utilizados. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] MUNDO EDUCAÇÃO. Peróxidos. Disponível em 
<http://www.mundoeducacao.com/quimica/peroxidos.htm>. Acessado em 18 de 
Novembro de 2013. 
[2] SOCIEDADE BRASILEIRA DE QUÍMICA (SBQ). Peróxido de Hidrogênio. Disponível em 
<http://qnint.sbq.org.br/qni/popup_visualizarMolecula.php?id=527IjZBp17_USIcPl2n1
E5fvYIPEpsrivAsNPlv9G_aqTlNaFLP1HgvSsP46dSHhiZ-bzSSX_OSxKx_gd-x9DA==>. 
Acessado em 17 de Novembro de 2013. 
[3] GREENWOOD, N.N; EARNSHAW, A. Chemistry of the Elements. 2ª Edição, Reino 
Unido. Editora Butterworth-Heinemann, páginas 607-612. 
[4] Figura disponível em <http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:PeroxidoROOR.png>. 
Acessado em 17 de Novembro de 2013. 
[5] Figura disponível em <http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/agua-
oxigenada/>. Acessado em 18 de Novembro de 2013. 
[6] SOLVAY DE PORTUGAL. Peróxido de Hidrogênio. Disponível em 
<http://www.solvay.pt/PT/solvayemportugal/complexoindustrial/produtosaplicacoes/
home/peroxidohidrogenio.aspx>. Acessado em 18 de Novembro de 2013. 
[7] TELÊMACO, E. P.; CHIAVONE-FILHO, O.; WILL, I. B. S.; NASCIMENTO, C. A. O.; 
GUARDANI, R. . Fotodegradação através do Processo Oxidativo Avançado em um 
Efluente Industrial. Disponível em 
<http://www.portalabpg.org.br/PDPetro/3/trabalhos/IBP0579_05.pdf>. Acessado em 
17 de Novembro de 2013. 
[8] N. N.; Silva, V. B. M. .PROCESSO OXIDATIVO AVANÇADO E SUA APLICAÇÃO 
AMBIENTAL. Revista Eletrônica de Engenharia Civil, número 3, volume 1, páginas 36 – 
47. 
[9] POLIORGANIC TECNOLOGIAS. Percarbonato de Sódio. Disponível em 
<http://www.polyorganic.com.br/produto/alvejante-percarbonato-de-sodio>. 
Acessado em 17 de Novembro de 2013. 
[10] ORGANIC CHEMISTRY PORTAL. Sodium Percarbonate. Disponível em 
<http://www.organic-
chemistry.org/chemicals/oxidations/sodiumpercarbonate.shtm>. Acessado em 17 de 
Novembro de 2013. 
[11] BARBUSIŃSK, Krzysztof . Fenton Reaction – Controversy Concerning the 
Chemistry. Disponível em 
<http://tchie.uni.opole.pl/freeECE/S_16_3/Barbusinski_16(3).pdf >. Acessado em 17 
de Novembro de 2013.