Estudo da ordem da reação peróxido de hidrogênio com auxílio de um manômetro

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA 
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I 
 
 
 
 
 
 
CARLA LORENA SILVA CARDOSO 
 
 
 
 
 
ESTUDO DA DECOMPOSIÇÃO QUÍMICA DO PERÓXIDO DE 
HIDROGÊNIO (𝑯𝟐𝑶𝟐) 
(Ordem da reação) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM-PA 
2018 
CARLA LORENA SILVA CARDOSO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DA DECOMPOSIÇÃO QUÍMICA DO PERÓXIDO DE 
HIDROGÊNIO (𝑯𝟐𝑶𝟐) 
(Ordem da reação) 
 
 
 
 
Relatório 2 apresentado à disciplina: 
Laboratório de Engenharia Química I do curso 
de Engenharia Química pela Universidade 
Federal do Pará. 
Docente: Prof. José Carlos de Araújo Cardoso 
Filho 
 
 
 
 
 
BELÉM-PA 
2018 
SUMÁRIO 
 
 
1. INTRODUÇÃO.........................................................................................................3 
2. OBJETIVOS.............................................................................................................3 
3. MATERIAIS E MÉTODOS.......................................................................................3 
3.1 MATERIAIS............................................................................................................3 
3.2 MÉTODOS.............................................................................................................5 
4. RESULTADO E DISCUSSÕES...............................................................................6 
5. CONCLUSÃO..........................................................................................................9 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1. INTRODUÇÃO 
O H2O2 é instável, incolor, tem um odor característico, totalmente miscível 
em água, de rápida decomposição não inflamável e vendido como solução aquosa. 
Cuidados devem ser tomados no manuseio de tal componente pois a inalação de 
vapores causa inflamação das vias respiratórias. 
Não sendo considerado naturalmente explosivo, quando combinado com 
substâncias orgânicas a determinadas concentrações, pode, sim, se transformar num 
componente explosivo e, portanto, bastante perigoso. 
O peróxido de hidrogênio é um dos oxidantes mais versáteis que existe, 
superior ao cloro, dióxido de cloro e permanganato de potássio; através de catálise, 
H2O2 pode ser convertido em radical hidroxila (•OH) com reatividade inferior apenas 
ao flúor.(de Mattos et al, 2002.) 
Podendo ser usado na forma combinada ou na isolada, ele tem diversas 
aplicações, com para tratamento de água, onde pode ser utilizado para oxidar um 
determinado poluente ainda que na presença de outro, sendo utilizado para tal há, 
pelo menos, 25 anos. Na forma isolada, pode ser utilizado para controle de odores e 
controle de corrosão. Na forma combinada, pode ser utilizado para procedimentos de 
floculação ou precipitação, por exemplo. 
 
2. OBJETIVOS 
Estudar ordem da decomposição do peróxido de hidrogênio, com base na 
leitura da variação da altura em função do tempo. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 MATERIAIS 
• 5 mL de solução de KI 
• 30 mL de solução de 𝐻2𝑂2 33% 
• Água destilada 
• Pipeta 
• Tubo manométrico 
• Cronômetro 
• Balão volumétrico 
 
4 
 
 
Figura 1: Especificações do peróxido de hidrogênio 
 
 
Figura 2: Especificações do iodeto de potássio 
 
 
 
 
 
 
5 
 
3.2 MÉTODOS 
Experimento: 
𝐻2𝑂2 →
1
2
𝑂2 + 𝐻2𝑂2 
Mecanismo proposto: 
𝐾𝐼 + 𝐻2𝑂2 → 𝐾𝐼𝑂 + 𝐻2𝑂 
𝐾𝐼 + 𝐻2𝑂2 → 𝐾𝐼 + 𝑂2 + 𝐻2𝑂 
(Etapa1)No laboratório, inicialmente, foi colocado na pipeta 30 mL de 𝐻2𝑂2 30% 
e diluiu-se com água destilada até a mistura atingir 500 mL. Em seguida, pegou-se 
100 mL de 𝐻2𝑂2 e adicionou-se 5 mL de KI a 0,5 mol/L, formando-se uma mistura 
amarelada.(Etapa2) Fechou-se a válvula eu permitia a entrada e controle de pressão 
e, a cada centímetro que ia aumentando a coluna de água no manômetro, olhava-se 
no cronômetro quanto tempo demorou para isso acontecer. Na repetição, abriu-se a 
válvula e esperou-se nivelar o nível de água, posteriormente, fechou-se a válvula para 
começar de novo a Etapa2. 
Figura 3: aparato experimental montado 
 
 
 
 
 
 
6 
 
4. RESULTADO E DISCUSSÕES 
No sistema CGS, a unidade de pressão padrão é o bar, onde 1 atm= 1,01325 bar; 1 
bar=106dyn/cm²=106g/cm.s². Usando como referência (no sistema CGS) a massa 
específica da água ρágua = 1
g
cm3
, a gravidade 𝑔 = 981 𝑐𝑚/𝑠2, 𝑃𝑂2
0 = 1013250 g/cm.s². 
Para calcular cada 𝑃𝑂2, será utilizada a equação: 
𝑃𝑂2 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + ρáguagh (Equação 1) 
 
H (cm) 
Experimento 
1 (s) 
Experimento 
2 (s) 
 PO2 
(dyn/cm²) 
Ln(PO2/PO2°) 1/PO2(cm²/dyn) 
1 7,51 10,46 1014231 0,0009677 9,8597E-07 
2 16,14 20,96 1015212 0,00193447 9,8502E-07 
3 24,1 30,48 1016193 0,00290031 9,8407E-07 
4 34,47 41,06 1017174 0,00386521 9,8312E-07 
5 42,81 51,25 1018155 0,00482918 9,8217E-07 
6 52,1 63,53 1019136 0,00579222 9,8122E-07 
7 60 74,52 1020117 0,00675434 9,8028E-07 
Tabela 1: dados utilizados para calcular as ordens das reações 
 
 
• Teste para a reação de ordem zero: 
𝑑𝑃𝑂2
𝑑𝑡
= 𝐾 (Equação 2) 
∫ 𝑑𝑃𝑂2
𝑃𝑂2
𝑃𝑂2
0 = 𝐾 ∫ 𝑑𝑡
𝑡
𝑡0
 (Equação 3) 
𝑃𝑂2 = 𝐾𝑡 + 𝑃𝑂2
0 (Equação 4) 
7 
 
 
Gráfico 1: Gráfico do teste para reação de ordem 0 
 
 
• Teste para a reação de primeira ordem: 
𝑑𝑃𝑂2
𝑑𝑡
= 𝐾𝑃𝑂2 (Equação 5) 
∫
𝑑𝑃𝑂2
𝑃𝑂2
𝑃𝑂2
𝑃𝑂2
0 = 𝐾 ∫ 𝑑𝑡
𝑡
𝑡0
 (Equação 6) 
𝐿𝑛𝑃𝑂2 − 𝐿𝑛𝑃𝑂2
0 = 𝐾𝑡 → 𝐿𝑛 (
𝑃𝑂2
𝑃𝑂2
0 ) = 𝐾𝑡 (Equação 7) 
 
 
Gráfico 2: Gráfico do teste para reação de ordem 1 
 
 
 
y = 110,63x + 1E+06
R1² = 0,9992241 y = 92,037x + 1E+06
R2² = 0,998103
1013000
1014000
1015000
1016000
1017000
1018000
1019000
1020000
1021000
0 20 40 60 80
P
O
2
 (
d
yn
/c
m
²)
TEMPO (s)
ORDEM ZERO
Experimento 1
Experimento 2
Linear (Experimento 1)
Linear (Experimento 1)
Linear (Experimento 2)
Linear (Experimento 2)
y = 0,0001x + 0,0002
R1² = 0,9992281
y = 9E-05x + 9E-05
R2² = 0,998758
0
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
0 20 40 60 80
Ln
(P
O
2
/P
O
2
°)
TEMPO (S)
ORDEM UM
Experimento 1
Experimento 2
Linear (Experimento 1)
Linear (Experimento 1)
Linear (Experimento 2)
Linear (Experimento 2)
8 
 
• Teste para a reação de segunda ordem: 
𝑑𝑃𝑂2
𝑑𝑡
= 𝐾𝑃𝑂2
2 (Equação 8) 
∫
𝑑𝑃𝑂2
𝑃𝑂2
2
𝑃𝑂2
𝑃𝑂2
0 = 𝐾 ∫ 𝑑𝑡
𝑡
𝑡0
 (Equação 9) 
1
𝑃𝑂2
= 𝐾𝑡 +
1
𝑃𝑂2
0 (Equação 10) 
 
 
Gráfico 3: Gráfico do teste para reação de ordem 2 
 
 
De acordo com os gráficos 1, 2 e 3, que representam os testes como se fosse uma 
reação de ordem zero, ordem um e ordem dois, é possível verificar que o gráfico em 
que os R² mais se aproximaram de 1, onde, para o Experimento 1 foi de R1² = 
0,9992281 e para o Experimento 2 R2² = 0,998758, foi o gráfico dois, que representa 
uma reação de primeira ordem, comprovando, assim, quese trata de uma reação de 
primeira ordem, com as constantes de velocidades K1 e K2, respectivamente, 10−4 
𝑠−1 e 9.10−5 𝑠−1. 
 
 
 
 
 
 
 
y = -1E-10x + 1E-06
R1² = 0,9992
y = -9E-11x + 1E-06
R2² = 0,9987
9,79E-07
9,8E-07
9,81E-07
9,82E-07
9,83E-07
9,84E-07
9,85E-07
9,86E-07
9,87E-07
0 20 40 60 80
1
/P
O
2
(c
m
²/
d
yn
)
TEMPO(s)
ORDEM 2
Experimento 1
Experimento 2
Linear (Experimento 1)
Linear (Experimento 1)
Linear (Experimento 2)
Linear (Experimento 2)
9 
 
5. CONCLUSÃO 
Através da realização do procedimento experimental do estudo da 
decomposição do peróxido de hidrogênio pôde-se classificar como sendo uma reação 
de primeira ordem, com base na leitura da variação da altura em função do tempo, 
pôde-se ter conhecimento de como calcular as constantes de velocidades, ditas K1 e 
K2. 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
SKOOG, D. A., WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R..Fundamentos de 
química analítica. Tradução da 9ª edição norte-americana. Editora Cengage 
Learning. São Paulo, 2015. 
ATKINS, P.W., Físico-Química e Fundamentos, 3 Ed., Rio de Janeiro: Livros 
Técnicos e Científi cos Editora S.A., 2003. 
DE MATTOS, I. L.; SHIRAISHI,K. A.;BRAZ, A. D.; FERNANDES, J. R..peróxido de 
hidrogênio: importância e determinação. Revista Quimica Nova, Vol. 26, No. 3.