Roteiro experimental preparação do H2O2

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Disciplina: Química Inorgânica Experimental 
Curso de Licenciatura em Química 
Turma: LQ-5 
Prof. Wilson Nascimento 
 
Aula 10: Obtenção e caracterização do peróxido de hidrogênio. 
 
Objetivos 
 
Sintetizar a água oxigenada a partir de um peróxido metálico; 
Calcular o rendimento da reação química por titulação de oxi-redução; 
Verificar algumas propriedades de óxido redução do H2O2. 
 
Introdução 
 
 O peróxido de hidrogênio (H2O2) é um líquido viscoso e incolor de odor 
característico. Por ser miscível com água em qualquer proporção é facilmente 
encontrado como uma solução aquosa conhecida como água oxigenada. O H2O2 
não é inflamável mas, sofre facilmente reação de decomposição exotérmica 
formando água e oxigênio gasoso, comburente da queima. 
 
H2O2(aq) H2O(l) + 1/2 O2(g) 
 
 A velocidade da reação é interferida pela temperatura que esta diretamente 
relacionada à concentração da solução. Em soluções diluídas o calor liberado da 
reação é absorvido pela água e não há variação significativa de temperatura, 
consequentemente não há variação significativa na velocidade de decomposição, 
entretanto, em soluções concentradas a temperatura no meio reacional aumenta 
favorecendo o aumento da velocidade de decomposição do H2O2. 
 Outros fatores também aceleram a decomposição do peróxido de 
hidrogênio, como por exemplo, a presença de íons metálicos, tais como Fe3+ e 
Cu2+, meio básico, exposição a luz UV e até mesmo impurezas. É indicado que a 
água oxigenada seja armazenada em meio ácido, frascos lisos de cor âmbar e 
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adicionalmente utilizar conservadores estabilizantes como o ácido fosfórico 
(H3PO4), acetanilida ou maloniluréia, para retardar a sua decomposição. 
 Nos peróxidos o estado de oxidação do átomo de oxigênio é igual a -1, 
essa observação confere ao H2O2 a versatilidade de atuar tanto como agente 
oxidante como agente redutor. Como agente oxidante é largamente empregado 
no tratamento de águas, esgotos e efluentes industrias empregado em 
procedimentos de floculação e/ou precipitação, oxidação de complexos metálicos 
e melhoramento no desempenho de floculantes inorgânicos, além de tratamento 
de bio- processos, desinfecção, fonte de oxigênio dissolvido entre outros. 
 O H2O2 é ativo contra muitos micro-organismos, incluindo bactérias, 
leveduras, fungos, vírus e esporos. A variação de energia livre de Gibbs (∆G°) na 
quebra da ligação covalente entre os dois átomos de oxigênio no H2O2 é 
relativamente baixa; cerca de 213 kJ mol-1. Os radicais hidróxido formados são 
espécies mais reativas em sistemas biológicos com capacidade de se combinar à 
metais fixados ao DNA promovendo modificações de bases purínicas e 
pirimidínicas causando mutação ou inativação do DNA, além disso, pode inutilizar 
várias proteínas pela oxidação de grupos sulfidrilas e ácidos graxos de 
membranas celulares (lipoperoxidação). 
 
O
H
O
H
HO HO+
 
 
 O peróxido de hidrogênio têm sido usado na desinfecção de superfícies 
contaminadas pelo vírus SARS-CoV-2 causador da doença Covid-19, sendo 
demonstrado que uma solução à 0,5% consegue eliminar o vírus em 1 minuto. O 
álcool em gel com concentração de etanol à 70%, é igualmente eficaz e tem 
atuação mais prática e suave para desinfecção das mãos, por exemplo. 
 Existem dois processos industriais para a obtenção do peróxido de 
hidrogênio. Um processos mais antigo é a partir da eletrolise do ácido sulfúrico à 
50% em massa. 
 
+eletrólise
H2SO4 (50%)
H2O(l) H2(g)H2O2(aq)
 
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A reação ocorre em 4 etapas que leva à formação de gás hidrogênio e uma 
solução de peróxido de hidrogênio a uma concentração de 30 à 35% em massa 
do H2O2. 
 Um outro processo mais moderno envolve o equilíbrio químico entre o 2-
etil-antraquinol e a antraquinona na presença de H2/ Pd e O2. Ao fim da reação o 
peróxido de hidrogênio é extraído com água por meio de destilação a pressão 
reduzida em concentração de aproximadamente 20% em massa. 
 
OH
OH
C2H5 O2
H2 / Pd
O
O
C2H5
H2O2+
2-etil-antraquinol 2-etil-antraquinona 
 
 Em laboratório o H2O2 é frequentemente obtido pela reação de peróxidos 
metálicos com ácidos inorgânicos fortes tais como ácido sulfúrico: 
 
CaO2 (s) + H2SO4 (aq) CaSO4 + H2O2(aq) 
 
 A concentração da água oxigenada é expressa em % m/v ou volume de O2, 
comercialmente é encontrada mais comumente em concentração de volumes de 
100, 30, 20 ou 10 que corresponde respectivamente à porcentagem ativa de 
oxigênio de 30,4%, 9%, 6% e 3% m/v. Essa concentração indica o volume de O2 
que é produzido na decomposição de cada 1mL de H2O2. Sendo assim, se a 
concentração da água oxigenada é de 10 volumes, por exemplo, significa que 1,0 
mL de H2O2 ao se decompor irá produzir 10,0 mL de oxigênio, medido nas 
condições de 25°C e 1 atm (CNTP). 
 Para o cálculo da concentração m/v e volume de O2(g) pode se realizar da 
seguinte forma: 
 
Considerando: H2O2 10 Vol. 3% m/v 
 
H2O2(aq) H2O(l) + 1/2 O2(g) 
 
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Nas CNTP de acordo com a estequiometria da reação, 1 mol do peróxido de 
hidrogênio libera 1/2 de O2, logo: 
 
VO2= 
1 mL sol. H2O2
100 mL sol. H2O2
3g de H2O2
34g de H2O2
1 mol de H2O2 0,5 mol de O2
1 mol de H2O2 1 mol de O2
22,4 L de O2
. . ..
 
VO2= 9,88. 10-3 L 
 
VO2≈ 10 mL 
 
 Perceba que o oxigênio é considerado um gás ideal para os cálculos 
realizados, portanto nas CNTP, a temperatura é de 273 K e a pressão é de 1 atm. 
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Parte experimental 
 
Materiais 
 
02- Erlenmeyer de 250 mL; 
01- Funil de vidro; 
01- Espátula; 
01- Bastão de vidro; 
Papel de filtro; 
01- Bureta volumétrica; 
02- Tubos de ensaio; 
01- Proveta de 25 mL; 
01- Balão volumétrico de 100 mL; 
01- Pipeta volumétrica de 25 mL; 
01- Béquer de 250 mL; 
02- suporte universal; 
01- Pisseta; 
 
Reagentes 
 
H2SO4 concentrado; 
4 g- BaO2; 
Solução de KMnO4 (0,02 mol. L
-1); 
Solução de KI (0,1 mol. L-1); 
Água destilada; 
Solução 0,1 molar de NaOH; 
Solução 0,1 molar de FeCl3; 
Solução 0,1 molar de CuSO4. 
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Procedimento 
 
Obtenção do peróxido de hidrogênio 
 
-Pesar e transferir 4g do peróxido de bário (BaO2) para um erlenmeyer de 250 mL 
e adicionar 20 mL de água destilada agitando bem e na sequência adicionar 20 
mL de ácido sulfúrico (H2SO4) lentamente. Agitar bem por cerca de 10 minutos. 
 
Determinação do rendimento de peróxido de hidrogênio 
 
- Após cessar a reação de síntese do peróxido de hidrogênio, filtrar a reação em 
um balão volumétrico de 100 mL e completar seu volume com água destilada. 
 
- Após agitação dos reagentes filtrar o produto para um balão volumétrico de 100 
mL utilizando um funil de vidro contendo um papel de filtro dobrado. O funil deve 
estar suspenso por um anel no suporte universal. 
 
- Completar o volume para 100 mL do filtrado no balão volumétrico e em seguida, 
transferir 25 mL para um erlenmeyer de 250 mL. Em seguida, adicionar cerca de 
30 mL da solução de KMnO4 a um béquer de 250 mL e cuidadosamente verter 
para a bureta volumétrica 25 mL da solução de permanganto. 
 
- A titulação deve ser realizada lentamente, a cada gota adicionada a solução 
adquire uma coloração roseada que rapidamente volta a sua coloração normal.. 
Ao atingir o ponto de equilibro, a solução não retorna mais a sua coloração 
límpida inicial, deve-se esperar um tempo de 20s para confirmar que a coloração 
rósea foi mantida. 
 
Caracterização do peróxido de hidrogênio 
 
- Adicionar a um tubo de ensaio 10 gotas de solução de iodeto de potássio e três 
gotas de H2SO4, em seguida adicionar 10 gotas da solução estoque de H2O2 e 
agitar. Observar o resultado. 
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- Colocar 10 gotas de H2O2 a 20 volumes em quatro tubos de ensaio e em 
seguida adicionar separadamente aos tubos 2 gotas de soluções à 0,1 molar de 
H2SO4, NaOH, FeCl3, CuSO4. Observar o que ocorre e descrever as equações 
químicas das reações. 
 
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Exercícios 
 
1) Explique porque o peróxido de hidrogênio pode atuar tanto como agente 
oxidante como agente redutor. Cite um exemplo de cada caso. 
 
2) O H2O2 pode ser usado juntamente com um combustível apropriado em 
motores de foguetes. Para que serve o H2O2 nesse casa? 
 
3) Calcule o volume de oxigênio presente em uma solução de água oxigenada 
100 V; 30, 4%. 
 
4) Como a temperatura e a concentração da solução de água oxigenada alteram 
a decomposição do peróxido de hidrogênio? 
 
5) Qual o volume de oxigênio obtido na reação de obtenção do peróxido de 
hidrogênio realizada? 
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Referências 
 
1- Weller, M.; et. al. Química inorgânica. 6 ed. Editora Bookman, 2017. 
2- Vogel, A. I.; Química analítica qualitativa. São Paulo: Mestre Jou, 1981. 
3- Matos, I. V.; et. al.; Quim. Nova, 26 (3) 373, 2003.