Relatório VI

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA INTEGRAÇÃO LATINO-AMERICANA -
UNILA
Curso de Biotecnologia
Disciplina de Química Analítica
DETERMINAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM
ÁGUA OXIGENADA COMERCIAL
Discente: Sara Torres
Professor Orientador: Henrique César Almeida
FOZ DO IGUAÇU
2018
1. INTRODUÇÃO
Entende-se por reação redox ou reação de óxido-redução as reações envolvidas em
transferência de elétrons entre um composto e outro. Substâncias que recebem ou
ganham elétrons de outras espécies (redutores), durante a reação, são conhecidas
como agentes oxidantes, porque obrigam a espécie doadora a sofrer oxidação.
Assim como, substâncias que perdem ou doam elétrons à outras (oxidantes),
durante a reação, são definidas como agentes redutores, porque forçam a espécie
receptora a sofrer redução.
Através do esclarecimento de conceitos relacionados à reações redox, entra-se no
ponto crucial deste relatório: as reações de óxido-redução como meio analítico
titulométrico. Este método depende de questões como estabilidade dos reagentes
meio a titulação e conhecimento prévio (antes do início da análise) do estado de
oxidação de cada componente. O modo de volumetria e titulometria redox adotado
neste relatório é a permanganometria, trata-se do uso de Permanganato como
titulante e redutor de Mn7+ a Mn2+. Contudo, outros métodos também podem ser
usados, como iodometria e iodimetria.
1.1 Objetivos
Determinar a concentração de uma solução de peróxido de hidrogênio 10 volumes
através da volumetria de óxido-redução com permanganato de potássio.
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2. MATERIAIS E MÉTODOS
6 (seis) erlenmeyers; Bureta de 25 (vinte e cinco) mL; Solução de KMnO4
(Permanganato de Potássio); Oxalato de sódio; Solução de H2O2 10 VOL; Solução
de H2SO4 a 1:5; Água destilada; Chapa aquecedora; 6 (seis) béqueres de 100
(cem) mL ou volume próximo; Suporte para bureta.
Os seis erlenmeyers foram enumerados, dividindo-os em dois grupos; 1,2,3
utilizados para a padronização de permanganato, enquanto 4,5,6, aplicados ao
objetivo direto deste relatório, de determinar H202.
Nos erlenmeyers 1,2 e 3 pesou-se uma quantidade de massa próxima de 0,130g de
Oxalato de Potássio. Obtidas as massas necessárias em cada erlenmeyer, diluiu-se
o oxalato em um volume de 90 mL de água destilada adicionada a 10 mL de Ácido
Sulfúrico (20%), assim que acrescentadas todas as substâncias, cada erlenmeyer
era levado à chapa aquecedora a fim de atingir seus 80ºC. Atingida a temperatura
desejada, titulou-se as soluções contidas nos erlenmeyers 1,2 e 3 com a solução de
permanganato de potássio, até a obtenção do ponto de viragem, de coloração
rosada/violeta.
Para o processo de determinação da concentração de H2O2 (Peróxido de
Hidrogênio), 1 mL da solução 3de H202 foi adicionado aos erlenmeyer 4,5 e 6,
juntamente a 90 mL de água destilada e 10 mL de ácido sulfúrico 20%. Cada
solução então, fora titulada com a solução de permanganato de potássio
padronizada anteriormente, até que se atingisse o ponto final/de viragem, de
coloração violeta/rosa.
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3. RESULTADO E DISCUSSÃO
A tabela a seguir apresenta os dados de massa (em gramas) de Oxalato, bem como,
o volume de Permanganato usado no processo de titulação, em cada erlenmeyer.
Tabela 1
Erlenmeyer Massa de Oxalato Volume da solução de
KMnO4 (mL)
1 0,1301 g 17 mL
2 0,1295 g 16,6 mL
3 0,1301 g 17,5 mL
A partir das informações apresentadas na tabela acima, obtidas experimentalmente,
calculou-se a concentração de permanganato, em três passos:
Reação de padronização: 5 C2O4- + 2MnO4- +16 H+ --} 10CO2 + 2 Mn2 + 8H20
Passo 1: Dada a massa molar do oxalato, 134 g/mol, calcular o número de mols da
substância, presentes em cada erlenmeyer.
Resolução:
nº=m/Mm n=número de mols; m= massa (em gramas); Mm= massa molar
Erlenmeyer 1:
nº=m/Mm
nº= 0,1301/134 = 9,708X10^-4 mols
Erlenmeyer 2:
nº= m/Mm
nº= 0,1295/134 = 9,664X10^-4 mols
Erlenmeyer 3:
nº=m/Mm
nº= 0,1301/134 = 9,708X10^-4 mols
3
Passo 2: Observando a proporção da reação (equação química escrita acima),
calcular o número de mols de permanganato necessários para reagir completamente
com o Oxalato.
Erlenmeyer 1:
5 moles C2O42- ----------- 2 moles Mn04-
9,708X10^-4 mol ---------- x mol MnO4-
5x = 1,9416X10^-3
x= 3,8832X10^-4 mol MnO4-
Erlenmeyer 2:
5 moles C2O42- ----------- 2 moles Mn04-
9,664X10^-4 mol ---------- y mol MnO4-
5y = 1,9328X10^-3
y= 3,8656X10^-4 mol MnO4-
Erlenmeyer 3:
5 moles C2O42- ----------- 2 moles Mn04-
9,708X10^-4 mol ---------- z mol MnO4-
5z = 1,9416X10^-3
z= 3,8832X10^-4 mol MnO4-
Passo 3: Tendo-se o número de mols de permanganato necessários para cada
titulação e o volume de solução gasta, calcular a concentração do permanganato de
potássio.
Obs.: Os valores referentes a volume na tabela 1 estão na unidade mL; aqui serão
divididos por 1000, para a conversão em litro (L).
Erlenmeyer 1:
[Mn04-] = nº moles/V (L)
[MnO4-] = 3,8832X10^-4 mol/ 0,017 L
[MnO4-] = 0,022 mol/L^-1
Erlenmeyer 2:
[Mn04-] = nº moles/V (L)
[MnO4-] = 3,8656X10^-4 mol/0,0166L
[MnO4-] = 0,023 mol/L^-1
4
Erlenmeyer 3:
[Mn04-] = nº moles/V (L)
[MnO4-] = 3,8832X10^-4 mol/ 0,0175 L
[MnO4-] = 0,022 mol/L^-1
Segue tabela com o resultado dos cálculos realizados anteriormente, para cada
erlenmeyer, lembrando que esses cálculos são referentes ao processo de
padronização.
Erlenmeyer Nº de mols
C2042-
Nº de mols
Mn04-
Volume de
MnO42-
[KMn04]
1 9,708X10^-4
mols
3,8832X10^-4
mols
0,017 L 0,022 mol/L^-1
2 9,664X10^-4
mols
3,8656X10^-4
mols
0,0166 L 0,023 mol/L^-1
3 9,708X10^-4
mols
3,8832X10^-4
mols
0,0175 L 0,022 mol/L^-1
Processo de determinação:
A tabela a seguir apresenta dados do volume gasto (em mL) em permanganato de
potássio na titulação, para determinação da concentração de H202.
Tabela 2
Erlenmeyer Volume de KMno4-
1 17,7 mL
2 18 mL
3 18,1 mL
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Reação redox do processo de determinação de concentração:
2 MnO4- + 5H2O2 + 6 H+ -----} 2 Mn2+ + 8 H2O + 5 O2
Uma vez que a concentração da solução de permanganato já é conhecida, pode-se
calcular o número de mols de H2O2 em três passos:
Resolução:
Passo 1: Calcular o número de mols de permanganato presentes em cada volume
utilizado, a partir da concentração obtida na padronização.
Obs.: Os valores referentes a volume na tabela 2 estão na unidade mL; aqui serão
divididos por 1000, para a conversão em litro (L).
Erlenmeyer 4:
M = n/V
0,022 mol/L^-1 = n/0,0177 L
n = 3,894X10^-4 mols
Erlenmeyer 5:
M = n/V
0,023 mol/L ^-1 mols = n/0,018 L
n = 4,14X10^-4 mols
Erlenmeyer 6:
M = n/V
0,022 mol/L^-1 = n/0,0181 L
n = 3,982X10^-4 mols
Passo 2: Observando a estequiometria da reação, calcular o número de mols de
H2O2 necessários para reagir completamente com o permanganato adicionado na
titulação.
Erlenmeyer 4:
2 moles MnO4- -------- 5 moles H2O2
3,894X10^-4 mol ------ x mol H2O2
2x = 1,947X10^-3
x = 9,735X10^-4 mols H2O2
6
Erlenmeyer 5:
2 moles MnO4- -------- 5 moles H2O2
4,14X10^-4 mol -------- y mol H2O2
y = 1,035X10^-3 mols H2O2
Erlenmeyer 6:
2 moles MnO4- -------- 5 moles H2O2
3,982X10^-4 mol ------ z mol H2O2
z= 9,955X10^-4 mols H2O2
Passo 3: Tendo-se o número de mols contido na amostra, e considerando-se o
volume inicial utilizado, que foi de 1 mL, calcular a concentração do peróxido.
Obs.:Sabendo da necessidade de considerar o volume inicial, antes de determinar o
valor a ser posto em cálculo, diminuiu-se, matematicamente, 1 mL do valor obtido
para cada volume de erlenmeyer seguindo o padrão: Vt=Vf-Vi; Sendo Vt= volume
total, Vf= volume final e Vi= volume inicial. A conversão mL/L também foi feita.
Resolução:
Erlenmeyer 4:
[H2O2] = nº mols/V(L)
[H2O2] = 9,735X10^-4 mols/ 0,0167 L
[H2O2] = 0,058 mol/L^-1
Erlenmeyer 5:
[H2O2] = nº mols/V(L)
[H2O2] = 1,035X10^-3/0,017 L
[H2O2] = 0,060 mol/L^-1
Erlenmeyer 6:
[H2O2] = nº mols/V(L)
[H202] = 9,955X10^-4/0,0181L
[H2O2] = 0,055 mol/L^-1
Segue tabela com resumo de dados obtidos matematicamente para cada
erlenmeyer (processo de determinação de concentraçãode H2O2).
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Erlenmeyer Vol. MnO42- Nº mols Mn04- Nº mols H2O2 [H2O2]
1 0,0177 L 3,894X10^-4
mols
9,735X10^-4
mols
0,058 mol/L^-1
2 0,018 L 4,14X10^-4
mols
1,035X10^-3
mols
0,060 mol/L^-1
3 0,0181 L 3,982X10^-4
mols
9,955X10^-4
mols
0,055 mol/L^-1
A concentração utilizada para Peróxido de Hidrogênio é o volume. Sabendo que a
solução de peróxido de hidrogênio é a 10 volumes, ou seja, a cada 1 volume de
solução, produz-se 10 de oxigênio, fez-se necessário calcular a concentração em
volume da solução de peróxido de hidrogênio, ainda que já se tenha encontrado em
mol/L.
Equação de decomposição de H2O2: 2 H2O2 -----} O2 + 2 H2O
A cada 2 mols de peróxido de hidrogênio 1 mol de oxigênio é formado. Pela CNTP, 1
mol equivale a 22,4 L. Cálculo do volume de oxigênio produzido pelas quantidades
em mol de H2O2 contidos em 1 L de solução:
Erlenmeyer 4:
2 mols H2O2 ---- 22,4 L de O2
9,735X10^-4 ---- x
x = 0,010 L
Erlenmeyer 5:
2 mols H2O2 ---- 22,4 L de O2
1,035X10^-3 ----- y
y = 0,011 L
Erlenmeyer 6:
2 mols H2O2 ---- 22,4 L de O2
9,955X10^-4 mol --- z
z = 0,011 L
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Considerando a massa molar do peróxido de hidrogênio, 34 g/mol, o valor da % de
água oxigenada comercial pode ser calculada da seguinte forma:
Erlenmeyer 4:
nº= m/M
9,735x10^-4 = m/34
m= 0,033 g x 100(%) = 3,3%
Erlenmeyer 5:
nº= m/M
1,035X10^-3 = m/34
m = 0,035 g x 100 (%) = 3,5%
Erlenmeyer 6:
nº= m/M
9,955X10^-4 = m/34
m = 0,033 g x 100 (%) = 3,3%
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4. CONCLUSÃO
A permanganometria é um importante método volumétrico de reações redox,
geralmente ocorrente em meio ácido, uma vez que o processo de oxidação é
favorecido e usa permanganato de potássio como titulante. A aplicação de
indicadores não é necessária neste meio, porque a coloração exorbitante do
permanganato indica por si só o ponto de viragem da solução. Entretanto, esta
substância se decompõe muito facilmente quando exposta à luz, trazendo à tona
uma consideração importante a afirmações de possíveis erros durante o
experimento. Durante o processo de padronização da solução de permanganato
fez-se uso de uma chapa aquecedora; Dispor-se de aquecimento, em um
experimento como esse, pode causar erros no processo de titulação, justo porque a
energia de ativação é diminuída e a reação acelerada.
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5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BACCA, N. et. al. Química Analítica Quantitativa Elementar. Campinas: Edgar
Blucher,1979.
COLODEL, C. Prática do curso de Química da UEPG. Disponível em:
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAet8gAG/determinacao-h2o2-po-permangano
metria. Acesso em 19 de Abril de 2018.
HAGE, David, S. Química analítica quantitativa. São Paulo, Pearson Prentice Hall,
2012.
Harris, Daniel C.,. Análise química quantitativa. 8. ed.. Ltc. 2012.
11
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAet8gAG/determinacao-h2o2-po-permanganometria
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAet8gAG/determinacao-h2o2-po-permanganometria