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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

INGENIERIA DE MINAS

PRACTICA N° 07 DETERMINACIÓN DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO ANALISIS QUIMICO 24/11/14

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I.

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INTRODUCCIÓN

El peróxido de hidrogeno (H2O2) lo agua oxigenada, es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que ésta. Es conocido por ser un poderoso oxidante. A temperatura ambiente es un líquido incoloro con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso se encuentran naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone lentamente en oxígeno y agua con liberación de calor. Su velocidad de descomposición puede aumentar mucho en presencia de catalizadores. Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce. El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (del 3 al 9 %) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y pasta de papel, y al 90 % como componente de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas. En otras áreas, como en la investigación, se utiliza para medir la actividad de algunas enzimas, como la catalasa. En la siguiente practica daremos a conocer su determinación con métodos que se definen en el presente, a continuación veremos conceptos sobre este compuesto al igual que otros aspectos importantes que se debe tener en cuenta.

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II. II.1.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Determinar el porcentaje de peróxido de hidrogeno en una muestra de agua oxigenada

II.2.

OBJETIVO ESPECIFICO  Determinar su concentración en volumen  Conocer más sobre el H2O2, propiedades y usos  Qué importancia y utilidad tiene el H2O2

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III. III.1.

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FUNDAMENTO TEÓRICO

H2O2

El peróxido de hidrógeno (H2O2), es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que éste. Es conocido por ser un poderoso oxidante. También conocido como agua oxigenada, es un líquido incoloro a temperatura ambiente con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso ocurren naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone rápidamente a oxígeno y agua con liberación de calor. Aunque no es inflamable, es un agente oxidantepotente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce. El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (3 - 9 %) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y pasta de papel, y al 90% como componente de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas. En otras áreas como en la investigación se utiliza para medir la actividad de algunas enzimas como la catalasa. El uso del agua oxigenada como desinfectante casero se debe a que, al contacto con sangre, suciedad, etc. de la heridas, se descompone y desprende oxígeno nativo según la siguiente reacción: H2O2 (ac.) + H2O (liq.) + 1/2 O2 (gas)↑ + Q descomposición (1) El oxígeno desprendido es el que desinfecta. En este caso el peróxido de hidrógeno actúa como oxidante. Además hay desprendimiento de cierta cantidad de calor, circunstancia que nos permitirá diseñar el proyecto experimental sobre calorimetría, esto es: saber que tanto calor como una forma de la energía está presente en la reacción descomposición, lo cual resulta de particular importancia, a nivel didáctico e industrial.

III.2.

Propiedades físico químicas

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El peróxido de hidrógeno puro (H2O2) es un líquido denso y claro, con una densidad de 1,47 g/cm³ a 0 °C. El punto de fusión es de –0,4 °C, y su punto de ebullición normal es de 150 °C III.3.

Aplicaciones

III.3.1. Industriales El peróxido de hidrógeno tiene muchos usos industriales, como el blanqueo de la pulpa de papel, blanqueo de algodón, blanqueo de telas y en general cada día se usa más como sustituto del cloro. En la industria alimenticia se usa mucho para blanquear quesos, pollos, carnes, huesos, y también se usa en el proceso para la elaboración de aceites vegetales. En la industria química se usa como reactivo, y es muy importante en la elaboración de fármacos. Se está usando también para blanqueos dentales. El agua oxigenada industrial suele tener concentraciones superiores al 30 %, a diferencia del agua oxigenada de uso doméstico que se compra en farmacias. III.3.2. Artísticas El peróxido de hidrógeno se emplea en trabajos de restauración. En muchas pinturas antiguas, los pigmentos blancos a base de carbonato de plomo (II) se han decolorado debido a la formación del sulfuro de plomo (II), que posee un particular color negro. El peróxido de hidrógeno, reacciona de manera que logra convertir el sulfuro de plomo (II) a carbonato de plomo (II) (color blanco). Ambas sales son insolubles en agua. La reacción es como se muestra en la ecuación. PbS (s) + 4 H2O2 (aq) → PbSO4 (s) + 4 H2O (l)

III.3.3. Desinfección El peróxido de hidrógeno es un antiséptico general.3 Su mecanismo de acción se debe a sus efectos oxidantes: produce OH y radicales libres que atacan una amplia variedad de compuestos orgánicos, entre ellos lípidos y proteínas que componen las membranas celulares de los microorganismos. La enzima catalasa presente en los tejidos degrada rápidamente el peróxido de hidrógeno, produciendo oxígeno, que dificulta la germinación de esporas anaerobias. Se utiliza en dermo-aplicaciones, limpieza de dentaduras y desinfección bucal, así como en desinfección de lentes de contacto en el campo de la óptica.

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Además, aprovechando la actividad de la peroxidasa presente en la sangre, también se usa junto a la fenolftaleína para detectar la presencia de sangre.

III.4.

Descomposición catalítica del H2O2

A pesar de que el peróxido de hidrógeno es relativamente estable a temperatura ambiente, numerosas sustancias actúan como catalizadores de su descomposición, entre otras: metales de transición, álcalis, y óxidos metálicos. La luz del día también favorece la descomposición del peróxido de hidrógeno, por lo que debe conservarse en envases opacos. En el siguiente experimento se muestra la descomposición del peróxido de hidrógeno catalizada por el ioduro potásico. Además, se ha añadido una pequeña cantidad de jabón para que la evolución de oxígeno sea más evidente. La reacción de desproporción que tiene lugar es:

H2O2 ->H2O + 1/2 O2

El diagrama de Frost del oxígeno muestra que el peróxido de hidrógeno es termodinámicamente inestable, ya que se encuentra por encima de la línea que une las especies con estados de oxidación 0 y -2 (dioxígeno y agua) en los que se descompone el peróxido de hidrógeno. A este proceso se conoce como desproporción.

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IV. IV.1.

EQUIPOS Y REACTIVOS

EQUIPOS     

IV.2.

Bureta Becker Agitador Cocina pequeña Probeta REACTIVOS

   

Agua oxigenada 10 volúmenes H2SO4 1:5 KMnO4 Agua destilada

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V.

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PROCEDIMIENTO

1. En una fiola de 250 ml depositar 25 ml de agua oxigenada de 10 volúmenes

2. Luego aforar con agua destilada homogenizada suavemente

3. Tomar 25ml de esta última solución en un Enlermeyer

4. Adicionar 25ml de H2SO4 1:5, con una probeta

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5. Agregar 75ml de agua destilada, utilizando la misma probeta

6. Titular con KMnO4 estandarizando hasta color rosado permanente

7. Calcular % de peso de H2O4 según fórmula

VI.

REACCIONES

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2 H 2 O2 → 2 H 2 O2 +O2−−−−−−−−−−−R1 2 KMnO 4+ 5 H 2 O 2 3 H 2 SO 2 → K 2 S O 4 +2 MnSO 4 +8 H 2 O+5 O2−−−−−−−−R 2 −¿ +¿+2 e ¿ H 2 O2 +2 H 2 O →O2 + H 3 O ¿

VII. PORCETAJE DE PESO:

( BA )∗100

H 2 O 2= Donde:

A=N∗M∗0.01701

A=

25 ∗25∗C=2.5∗C 250

( N∗V∗0.01701 )∗100 2.5∗C

H 2 O 2=

A=g de H 2 O2 en alicota C=densidad de la muestra V =ml de KMn O4 gastado B=g de H 2 O2 en alicota N=normalidade KMn O 4

g ml

CÁLCULOS

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VIII.

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CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es la importancia del peróxido de hidrogeno en los oxidantes de la Química Analítica? El peróxido de hidrógeno (H2O2), es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que éste. Es conocido por ser un poderoso oxidante. También conocido como AGUA OXIGENADA, es un líquido incoloro a temperatura ambiente con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso ocurren naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone rápidamente a oxígeno y agua con liberación de calor. Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce. El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (3-9%) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y pasta de papel, y al 90% como componente de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas. En otras áreas como en la investigación se utiliza para medir la actividad de algunas enzimas como la catalasa. 2. En los procesos volumétricos el peróxido de hidrogeno se oxida o se reduce. Explica 3. OXIDANTES Y REDUCTORAS DEL PEROXIDO DE HIDROGENO Podemos identificar estas propiedades mediante el análisis de la siguiente ecuación redox donde mostramos los proceso de oxidación y reducción del peróxido de hidrogeno en un medio ácido como en un medio básico. Debido a que el oxígeno presenta los estados de oxidación 0 y –2, el H2H O2, donde el oxígeno actúa con número de oxidación –1, puede oxidarse o reducirse ya sea en medio ácido o en medio básico. H2O2 + 2 H+ + 2 e 2 H2O; Eº = 1,77 V (medio ácido)

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Acción Oxidante HO2+ H2O + 2 e 3 OH- ; Eº = 0,87 V (medio básico) H2O2 O2 + 2 H+ + 2e; Eº = -0,68 V (medio ácido) Acción Reductora HO2 +OH- O2 + H2O + 2e; Eº = 0,076 V (medio básico) 4. Para identificar gases tóxicos se utiliza el peróxido de hidrogeno. Podría explicar solo el fundamento teórico y práctico. El peróxido de hidrógeno tiene las siguientes funciones Como agente oxidante: Eliminación de compuestos químicos (Reducción DQO).Eliminación de metales. Oxidación de contaminantes específicos. Tratamiento de efluentes no biodegradables o tóxicos. Decoloración de efluentes. Coadyuvante en depuradoras biológicas: Control de olores en colectores, decantadores y líneas de fangos. Fuente de oxígeno para remediar situaciones debulking y espumas por bacterias filamentosas. Tratamiento de gases: Control de óxidos de nitrógeno (NOx). Sustitución del hipoclorito sódico en torres de lavado de gases

Control de gases nitrógeno Nótese que la reducción y control de los NOx provenientes de la manufactura de ácido nítrico y de los baños de curtido difieren de la reducción y el control en las fuentes de combustión. Todas las fuentes de combustión tienen NOx en un gran flujo del gas de chimenea, mientras que las plantas manufactureras de ácido nítrico y los baños de curtido tratan de contener los NOx. Los absorbedores en húmedo pueden controlar las emisiones de NOx provenientes de plantas ácidas y del curtido, y pueden utilizar ya sea los alcalíes en agua, el agua sola, o el peróxido de hidrógeno como el líquido que captura a los NOx. El absolvedor en húmedo opera por medio de líquido fluyendo hacia abajo por gravedad a través de un medio de empaque, opuesto por un flujo de gas hacia arriba. Los absorbedores operan por medio del intercambio de sustancias entre gas y líquido. Esto requiere que la altura del absorbedor, el tipo de empaque, el flujo líquido, las propiedades del líquido, las propiedades del gas, y el flujo de gas deban causar colectivamente que un absorbedor tenga la eficiencia de control deseada. El capítulo 9 del OAQPS Control Cost Manual (Manual de Costo del Control de la OAQPS), proporciona una guía sobre la aplicación, medidas, y costo de estos absorbedores (llamados absorbedores de gas)

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IX.

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CONCLUSIONES

 Como se pudo observar anteriormente te pudimos percatarnos no solo del uso que se le puede dar al permanganato de potasio sino también como se aplica para distintos ámbitos tanto físico químicos como para la industria  Vimos la importancia de este compuesto, y su aplicación en la vida cotidiana  Mediante el desarrollo de la práctica presente pudimos observar detenidamente las reacciones que esta implica  Pudimos ver que tiene las propiedad tanto reductora como oxidante cuando se encuentra en medios acido o básico X.

SUGERENCIAS

 Al tratarse de reactivos como el H2SO4 se debe tener especial cuidado ya que es un reactivo peligroso que puede causar daño físico.  Manejar con cuidado los equipos de laboratorio que se utilicen  Tener cuidado al momento de calentar la muestra no acercarse demasiado para no tener accidentes graves.

XI.

BIBLIOGRAFIA

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 http://es.wikipedia.org/wiki/Soluci%C3%B3n_est %C3%A1ndar#Patr.C3.B3n_primario  http://valoracionesoxidoreduccion.blogspot.com/2011_09_25_archive.html  http://ciencia-basica-experimental.net/peroxido.htm  http://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%B3xido_de_hidr%C3%B3geno  http://dqino.ua.es/es/laboratorio-virtual/descomposicion-catalitica-del-peroxidode-hidrogeno.html  https://espanol.answers.yahoo.com/question/index? qid=20070331081203AAEUp81  http://es.slideshare.net/analiticauls/manual-permanganometria-presentation  http://www.oocities.org/es/todolostrabajossallo/ino6.pdf  http://www.state.nj.us/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1015sp.pdf

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