Relatório da decomposição do peróxido com dióxido de manganês

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INTRODUÇÃO
O peróxido de hidrogênio, em baixa concentração, é um composto usado como base pela indústria farmacêutica para a produção de antisséptico de uso tópico para tratamento de ferimentos e feridas em humanos, conhecido popularmente como água oxigenada. O peróxido de hidrogênio, ainda numa baixa concentração, é usado como base pela indústria de cosméticos para a fabricação de produtos de beleza, principalmente oxidantes para coloração e descoloração capilares.
O peróxido de hidrogênio decompõe-se facilmente produzindo água (no estado líquido) e oxigênio (no estado gasoso), liberando calor, de acordo com a seguinte equação química:
2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) + O2(g)
A velocidade de decomposição depende da temperatura, da concentração do peróxido da presença da luz, do valor de pH e da presença de impurezas e estabilizantes. Geralmente o processo é lento, mas essa reação pode ser acelerada se usarmos alguns catalisadores. Um catalisador que pode ser usado nesse caso é o dióxido de manganês (MnO2), para acelerar a decomposição da água oxigenada.
Um catalisador está profundamente envolvido no decurso de uma reação química, formando e quebrando ligações à medida que os reagentes se transformam em produtos, mas não sofre uma alteração permanente.
OBJETIVO
Observar como as variações de temperatura e concentração alteram a velocidade das reações e verificar o quanto um catalisador positivo pode aumentar a velocidade das reações químicas.
MATERIAIS E REAGENTES
Suporte universal
Suporte de tubos de ensaio
Garra
Tubos de ensaio
Espátula
Isqueiro
Água oxigenada 3%, 6%, 9% e 11,42%
Dióxido de manganês
Água gelada
Água quente
Pavio
PROCEDIMENTO
4.1 TESTE DA CHAMA COM CATALIZADOR PARA O HIDROGÊNIO A 3%
Adicionou-se uma pequena quantidade de água oxigenada volume 10 em um dos tubos de ensaio, o mesmo foi adaptado com uma garra no suporte universal, introduziu na boca do tubo um pavio em brasa.
Em outro tubo de ensaio foi adicionado aproximadamente a mesma quantidade de água oxigenada, em seguida uma espátula de dióxido de manganês, posteriormente um pavio em brasa.
4.2 TESTES DE CONCENTRAÇÃO PARA OS PERÓXIDOS DE HIDROGÊNIO 6%, 9% E 11,42%
Colocou-se três tubos de ensaio em uma estante, adicionou-se 20 gotas de detergente, 5mL de água, enumerou os tubos 1, 2 e 3, no tubo 1 foi adicionado 10mL de água oxigenada volume 20, no tubo 2 foi adicionado 10mL de água oxigenada volume 30 e no tubo 3 10mL de água oxigenada volume 40, em seguida adicionou-se uma espátula de dióxido de manganês nos três tubos.
TESTE DE TEMPERATURA PARA O PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO 6%
Adaptou-se dois tubos de ensaio em uma estante, adicionou-se 10mL de água quente em um tubo, e 10mL de água gelada no outro,10mL de água oxigenada volume 10 nos dois tubos e uma espátula de dióxido de manganês.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Mesmo não sendo aparente a água oxigenada estava em decomposição lenta, portanto ao realizar o teste com o pavio a chama permaneceu quase imperceptível.
Quando o dióxido de manganês foi adicionado a água oxigenada, notou-se uma rápida decomposição. A liberação intensa de “bolhas” gasosas de gás de oxigênio na mistura, o que não se notava na água oxigenada sem a presença do catalisador, evidenciou que a reação ocorre em maior velocidade.
Realizando o teste do pavio em brasa observou-se a chama mais viva, que indica a presença de oxigênio molecular em maior quantidade, que a quantidade existente no primeiro teste da água oxigenada sem catalisador, mostrado na figura abaixo. Sendo assim é possível afirmar que a presença de um catalisador positivo aumenta a velocidade das reações químicas.
 
Figura 1 Com a presença do catalisador Figura 2 Sem a presença do catalisador
No segundo experimento foi utilizado três tubos de ensaio com diferentes concentrações de água oxigenada, observou-se que nas maiores concentrações sendo (volume de 30 e 40) a reação era mais rápida, como é mostrado na figura abaixo. Se aumenta a concentração de reagentes, aumenta o número de moléculas dos reagentes, aumentando o número de colisões e aumentando também a velocidade da reação; está associada à Lei Cinética (Lei de Guldber Waage).
Figura 3 Efeito da concentração
No teste de temperatura para a água oxigenada 6%, constatou-se que na reação com água quente ocorreu mais rápido, porque a temperatura está ligada à agitação das moléculas, quanto mais calor, mais agitadas ficam as moléculas.
Se aumenta a temperatura, aumenta a energia cinética das moléculas (movimento). Se as moléculas se movimentam mais, elas se chocam mais e com mais energia, diminuindo a energia de ativação e em consequência, aumenta o número de colisões efetivas e portanto a velocidade da reação também aumenta, por este motivo ao aumentar a temperatura, aumenta a velocidade da reação.
CONCLUSÃO
O dióxido de manganês (MnO2) é um clássico catalisador da decomposição da água oxigenada (peróxido de hidrogênio, H2O2). Ou seja, o MnO2 faz com que a água oxigenada libere oxigênio sem ocorrer transformação química do MnO2.
A reação usada no experimento necessita de um catalisador, pois a decomposição é extremamente lenta sem o uso deste, os catalisadores aceleram as reações.
Nos experimentos realizados observou-se os fatores que alteram a velocidade de uma reação como temperatura, catalisador e concentração.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: A ciência central. 9 ed. São Paulo: Prentice Hall, 2005.
RUSSEL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books, 1994.
DIAS, D. L. Cinética Química Disponivel em: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/cinetica-quimica-.htm. Acesso em jun. 2017
ANEXOS
Que tipo de catálise está sendo feita?
No processo pôde-se observar uma catalise heterogênea, pois os reagentes estão em diferentes estados físicos. 
Por que a água oxigenada comercial é vendida em volumes diferentes e possui cremosidade?
A água oxigenada é vendida comercial é vendida em volumes diferentes porque liberam diferentes quantidades de O2 na reação de despigmentação dos pêlos, quanto maior a quantidade de O2 liberada, maior o poder de degeneração da proteína dos fios. Possui cremosidade para obter estabilidade do peróxido, como sabemos o peróxido tende a sofrer decomposição naturalmente, logo é colocado estabilizantes na formulação para não ter perda para a atmosfera de O2, tornando o produto ineficaz ao consumidor. 
Por que a reação é exotérmica?
 Porque libera O2 de forma brusca devido a ação do catalisador.