Sintese do H2O2

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Laboratório de Química Inorgânica Básica – 1º. Semestre de 2012 – Profa. Meiriane Silva
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA OXIGENADA
(Ângella Maris, Diogo Émerson L. Carvalho, Fábio D. N. Rosa).
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Departamento de Química, Av. Amazonas 5253 - Nova Suíça - Belo Horizonte, MG – Brasil.
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Resumo: Sintetizamos uma pequena amostra de Peróxido de Hidrogênio através de procedimentos laboratoriais simples, e realizamos algumas misturas do peróxido obtido com outras substâncias com o objetivo de detectar a presença da água oxigenada através de reações químicas cujos resultados de êxito ou fracasso podem ser vistos.
Palavras chave: (H2O2, reações, síntese, caracterização).
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INTRODUÇÃO
O peróxido de hidrogênio é comercializado como água oxigenada e pode ser encontrado com 20, 40 e 100 volumes. Essa terminologia refere-se ao volume de gás oxigênio liberado no caso de a solução ser aquecida até a completa ebulição. A concentração do peróxido em água relacionado ao volume é respectivamente de 6%, 12% e 30%. [1]
A água oxigenada é incolor, possui densidade de 1,4g/cm³ (0,4g/cm³ mais densa que a água), ponto de fusão de -0,4ºC e ponto de ebulição de 152ºC. O oxigênio presente na água possui nox -2 e os oxigênios presentes na água oxigenada possuem nox -1, o que deixa o composto instável, podendo se decompor em caso de variação de temperatura e concentração.
Este agente oxidante é muito utilizado em tratamento de águas de esgotos, oxidação de cianetos e sulfetos, combustível de foguetes, iniciador de reações de polimerização por adição (PVC e resinas de poliuretanos e epoxi), também é utilizado como princípio ativo de alvejantes, descolorantes e anti-sépticos para ferimentos.
Antigamente o H2O2 era obtido por eletrólise do ácido sulfúrico H2SO4 ou do sulfato de amônio (NH4)2SO4. Atualmente é obtido de acordo com a Figura 1.
Figura 1. Obtenção de H2O2
Para evitar a decomposição e perda de produto, a água oxigenada deve ser armazenada em recipientes de plástico ou vidro revestidos com uma camada de cera. Essas soluções devem ser manuseadas com cuidado, pois podem explodir na presença de pequenas quantidades de material orgânico ou de poeira. [2]
O peróxido de hidrogênio é um liquido viscoso, azul muito pálido. Ele tem um ponto de ebulição mais alto que o da água (150ºC) e uma maior densidade (1,445g cm-3 a 25ºC). ele é miscível com água e geralmente é manipulado em solução aquosa.
A capacidade de oxidação do peróxido de hidrogênio e a natureza inofensiva dos seus subprodutos leva às suas muitas aplicações. Ele é usado no tratamento de água para oxidar poluentes, como antisséptico moderado e como alvejante na indústria têxtil, de papel e em produtos para tratamento de cabelos. [3] 
MATERIAIS E MÉTODOS 
Balança semi-analítica, agitador magnético, erlenmeyer, béqueres, provetas, pipetas volumétricas, funis, papel filtro, tubos de ensaio.
Reagentes e solventes
BaO2, H2SO4, K2CrO4, NaOH, FeCl3, CuSO4, KMnO4, MNO2, KI, éter.
Obtenção do peróxido de hidrogênio
Em um béquer de 50mL foram adicionados 20 mL de ácido sulfúrico a 5% e resfriado em banho de gelo por 10 minutos. Após o resfriamento foi adicionado 1,002g de peróxido de bário o que gerou um precipitado. Para retirar o precipitado a mistura foi filtrada com papel de filtro faixa preta. O filtrado foi transferido para um balão volumétrico de 50mL e seu volume foi completado com água destilada.
H2SO4(aq) + BaO2(s) ( H2O2(aq) + BaSO4(s)
	TUBO
	LIBERAÇÃO DE BOLHAS
	2 FASES
	MUDANÇA DE COR
	NADA OCORREU
	A
	Não
	Sim: transparente (menos densa) e amarela clara (mais densa)
	Sim: transparente para amarelo
	Não
	B
	Não
	Sim: transparente (menos densa) e amarela (mais densa)
	Sim: transparente para amarelo
	Não
	C
	Não
	Não
	Sim: transparente para marrom
	
	D
	Não
	Não
	Sim: transparente para rosa muito claro
	Não
	E
	Não
	Não
	Sim: transparente para marrom escuro
	
	F
	Não
	Não
	Não
	Sim
	G
	Não
	Sim: formou precipitado branco
	
	Não
	H
	Não
	Não
	Sim: transparente para amarelo forte
	
	I
	Sim
	Não
	Sim: transparente – marrom – transparente 
	
	J
	Não
	Não
	Não
	Sim
Técnicas de caracterização
Foram utilizados 10 tubos de ensaio intitulados de A a J para caracterizar o composto obtido como mostra a tabela 1.
	TUBO
	REAGENTES
	A
	10 gotas de K2CrO4 + 5gotas H2SO4 + 20 gotas éter + 10 gotas H2O2, não foi agitado.
	B
	10 gotas de K2CrO4 + 5gotas H2SO4 + 20 gotas éter + 10 gotas H2O, não foi agitado.
	C
	10 gotas KI + 5gotas H2SO4 + 10 gotas H2O2, foi agitado, + 5 gotas de suspensão de amido, foi agitado.
	D
	10 gotas KI + 5gotas H2SO4 + 10 gotas H2O, foi agitado, + 5 gotas de suspensão de amido, foi agitado.
	E
	10 gotas KI + 10 gotas H2O2, foi agitado, + 5 gotas de suspensão de amido, foi agitado.
	F
	10 gotas H2O2 (10 volumes) + 5gotas H2SO4
	G
	10 gotas H2O2 (10 volumes) + 5gotas NaOH
	H
	10 gotas H2O2 (10 volumes) + 5gotas FeCl3
	I
	10 gotas H2O2 (10 volumes) + 5gotas MNO2
	J
	10 gotas H2O2 (10 volumes) + 5gotas CuSO4
Além dos tubos de ensaio a solução também foi caracterizada por titulação onde a água oxigenada obtida foi misturada à 10mL de H2SO4 (1:5) e titulada com 0,2mL de permanganato de potássio de concentração conhecida (0,02mol/L).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O peróxido de hidrogênio foi obtido segundo a eq(1)
H2SO4(aq) + BaO2(s) ( BaSO4(s) + H2O2(aq) eq(1)
O precipitado observado é o sal insolúvel sulfato de bário (BaO2).
Nas reações a seguir, o éter age como solvente, o ácido sulfúrico age como catalisador e o amido é uma solução alcoólica incolor que na presença de I2 (iodo molecular), torna-se roxa. Pode-se observar que nos três últimos tubos houve a formação de iodo através da solução de amido devido a sua propriedade de mudança de cor.
A caracterização no tubo A foi feita de acordo com a eq(2)
H2SO4(aq) + H2O2(aq) + K2CrO4(aq) + C4H10O(aq) ( K2Cr2O7(aq) + H2O(l) eq.(2)
A caracterização no tubo B foi feita de acordo com a eq(3)
H2SO4(aq) + H2O(l) + K2CrO4 + C4H10O ( 
K2Cr2O7(aq) + KOH eq(3)
A caracterização no tubo C foi feita de acordo com a eq(4)
H2SO4(aq) + H2O2(aq) + KI(aq) + (C6H10O5)n ( I2 + KOH eq(4)
A caracterização no tubo D foi feita de acordo com a eq(5)
H2SO4(aq) + H2O(aq) + KI + (C6H10O5)n ( 
HI + KOH eq(5)
A caracterização no tubo E foi feita de acordo com a eq(6)
H2O2(aq) + KI(aq) + (C6H10O5)n ( HI + KOH eq(6)
A caracterização no tubo F foi feita de acordo com a eq(7) 
H2SO4(aq) + H2O2(aq) ( Não reagem eq(7)
A caracterização no tubo G foi feita de acordo com a eq(8)
H2O2(aq) + 2NaOH(aq) ( 2H2O(l) + O2(g) + 2Na+(aq) eq(8)
A caracterização no tubo H foi feita de acordo com a eq(9)
H2O2(aq) + 2FeCl3(aq) (2FeCl2(aq) + 2HCl(aq) + O2(g) eq(9)
A caracterização no tubo I foi feita de acordo com a eq(10)
O MnO2(aq) é catalisador da quebra do H2O2
H2O2(aq) ( H2O(l) + ½ O2(g) eq(10)
A caracterização no tubo J foi feita de acordo com a eq(11)
H2O2(aq) + CuSO4(aq) ( Não reagem eq(11)
Na titulação a substância ficou rosa sem a necessidade de indicador ácido-base devido às soluções já conterem uma substância de cor rosa de acordo com a eq (12).
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 ( K2SO4 + 8H2O + 5O2 eq(12)
Figura 2. Evidência de reação nos tubos A até F.
Figura 3. Evidência de reação nos tubos G até J.
CONCLUSÕESA água oxigenada foi obtida pela reação de dupla troca do peróxido de bário com ácido sulfúrico. 
 As caracterizações foram feitas segundo as reações demonstradas nos resultados e discussões, porém em algumas caracterizações não ficou evidenciada reação química impedindo o reconhecimento da caracterização.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. J. MENDHAM, R. C. DENNEY, J.D. BARNES, M.THOMAS. Voguel – Análise quimica quantitativa, 6ª ed., Londres, 2002.
2. J. D. LEE, Química Inorgânica não tão concisa. 5ª ed. São Paulo: Blucher, 1999.
3. ATKINS, PETER. SHIVER, DUWARD. Química Inorgânica I. 4ª ed. São Paulo: Bookman, 2008.