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• Arnaldo Terán

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PRÁCTICA N°7:

QUÍMICA ANALÍTICA

DETERMINACIÓN DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO

I. INTRODUCCION 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. El uso del agua oxigenada como desinfectante casero se debe a que, al contacto con sangre, suciedad, etc. de las heridas, se descompone y desprende oxígeno nativo según la siguiente reacción:

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 calor como una forma de la energía está presente en la reacción descomposición, lo cual resulta de particular importancia, a nivel didáctico e industrial.

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II. OBJETIVOS 2.1. Objetivo General: Determinar el porcentaje de peróxido de hidrogeno en una muestra de agua oxigenada

2.2. Objetivos Específicos:  Determinar la importancia del agua oxigenada.  Conocer los usos del peróxido de hidrogeno  Observar las reacciones que ocurren.

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III.

MARCO TEORICO 3.1.

PROPIEDADES DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO 3.1.1. Propiedades químicas. El peróxido de hidrógeno se usa principalmente como un agente oxidante para muchos compuestos orgánicos e inorgánicos. Sin embargo, cuando el peróxido de hidrógeno se usa con oxidantes más fuertes, puede actuar como un agente reductor. El subproducto principal de peróxido de hidrógeno es el agua. Ya que el peróxido de hidrógeno no genera residuos peligrosos, se prefiere como oxidante en muchas industrias. Es importante que las mezclas de sustancias orgánicas de peróxido de hidrógeno se traten con precaución extrema. La química compleja de tales reacciones requiere un estudio exhaustivo de los peligros potenciales de seguridad. Consulte con Solvay Chemicals, Inc. para un examen más detallado de estos potenciales peligros de seguridad, antes de comenzar cualquier trabajo con peróxido de hidrógeno y sustancias orgánicas. El peróxido de hidrógeno y muchos materiales orgánicos pueden formar mezclas explosivas si no se siguen las precauciones de seguridad adecuadas.

3.1.2. Propiedades físicas. El peróxido de hidrógeno es más denso que el agua pero es miscible en el agua en todas las proporciones. Las soluciones acuosas del peróxido de hidrógeno se parecen al agua pero tienen un olor picante, débil. Es un líquido no combustible, pero el calor y el oxígeno liberados durante la descomposición pueden inflamar los materiales combustibles.

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TABLA UNO: PROPIEDADES DE PRODUCTOS ESTÁNDARES DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO DE SOLVAY CHEMICALS

Porcentaje de H2O2

(por peso)

35%

50%

70%

ºC º C @ 760 mm HG

16,5 -33 108

23,5 -52 114

32,9 -40 125

Viscosidad

/mL @ 20 º C s/gal @ 20 º C cP @ 20 º C

1,13 9,44 1,11

1,20 9,98 1,17

1,29 10,75 1,24

Presión de vapor total Calor de descomposición Btu/LB solución

m Hg @ 20 º C Kcal/mol H2O2 @ 25 º C @ 25 º C

12,9 22,7 420

10,1 22,8 603

6,9 23,4 852

@ 0 º C, 760 mm Hg

130

198

300

700

1300

2500

Oxígeno activo, por peso Punto de congelación Punto de ebullición

Densidad

Relación de concentración/volumen Relación de volumen/expansión

3.1.3. Estabilidad y descomposición. La descomposición del peróxido de hidrógeno para formar oxígeno y agua con la evolución de calor se expresa con la siguiente ecuación: 2H2O2 (l) à 2H2 (I) + O2 (g) + 1240 BTU/lb de H2O2 al 100 Los grados comerciales de peróxido de hidrógeno son bastante estables, y pierden típicamente menos de 1% de concentración relativa por año. A esta velocidad de descomposición, el calor se disipa fácilmente en los alrededores y el peróxido de hidrógeno permanece a temperatura ambiente.

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DETERMINACIÓN DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO Sin embargo, unos factores pueden aumentar la velocidad típicamente lenta de la descomposición de peróxido de hidrógeno. Las consecuencias de un aumento de velocidad pueden variar desde una deterioración de la concentración del producto en un período de días o semanas, hasta una reacción descontrolada generando grandes cantidades de calor y gas (oxígeno y vapor) en el caso extremo. Esta situación puede ocasionar graves incidentes de seguridad, incluyendo el estallido de recipientes o tuberías por presión, los incendios provocados por derrames de peróxido de hidrógeno, así como las lesiones personales. Los factores primarios que deben ser controlados para impedir un aumento en la velocidad de descomposición del peróxido de hidrógeno son la temperatura, la contaminación y el pH.

La temperatura de la solución de peróxido de hidrógeno es una variable importante ya que la velocidad de descomposición se duplica aproximadamente por cada 10º C de aumento. Dado el calor generado por la descomposición, una reacción auto-acelerada puede evolucionar si la transferencia de calor a las inmediaciones es más lenta que la velocidad de generación de calor. Las instalaciones de almacenamiento y tuberías de peróxido de hidrógeno deben estar localizadas lo suficientemente lejos de las fuentes de calor, tales como calderas, líneas de vapor, etc. Se debe evitar el almacenamiento de peróxido de hidrógeno en recipientes aislados.

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3.2. Aplicaciones del peróxido de hidrogeno 3.2.1. 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 alimentaria 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 y supermercados. 3.2.2. Aeroespaciales El peróxido de hidrógeno se usa en la industria aeroespacial como combustible de cohetes en motores de cohete monopropelentes o como aportación de oxígeno en motores bipropelentes. Este peróxido se usa por lo general a una concentración del 90 %, y es extremadamente explosivo. 3.2.3. 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 sulfato de plomo (II) (color blanco). Ambas sales son insolubles en agua. La reacción es como se muestra en la ecuación. PbS (s) + 4 H2O2 (ac) → PbSO4 (s) + 4 H2O (l) 3.2.4. Uso terapéutico Las diluciones de peróxido de hidrógeno hasta al 6 % están generalmente reconocidas como seguras por las principales agencias sanitarias del mundo para su uso como agente antimicrobiano, agente oxidante y otros propósitos. Ha sido utilizado como agente antiséptico y antibacteriano desde hace muchos años debido a su efecto oxidante. Aunque su uso ha descendido los últimos años debido a la popularidad de otros productos sustitutivos, todavía se utiliza en muchos hospitales centros médicos y clínicas.

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DETERMINACIÓN DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO 3.2.5. Desinfección El peróxido de hidrógeno es un antiséptico general. 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 dermoaplicaciones, limpieza de dentaduras y desinfección bucal, así como en desinfección de lentes de contacto en el campo de la óptica. Además, aprovechando la actividad de la peroxidasa presente en la sangre, también se usa junto a la fenolftaleína para detectar la presencia de sangre (prueba de Kastle-Meyer). El agua oxigenada o peróxido de hidrógeno es el único agente germicida compuesta sólo de agua y oxígeno. Al igual que la capa de ozono, mata organismos patógenos por oxidación. El peróxido de hidrógeno está considerado el desinfectante natural más seguro. Mata a los microorganismos por oxidación, lo que puede ser descrito como un proceso de quema controlada. Cuando el peróxido de hidrógeno reacciona con material orgánico, éste se descompone en oxígeno y agua.

3.3.

Usos caseros para el agua oxigenada: 3.3.1. Blanquear la ropa – una alternativa a la lejía: Añadir una taza de peróxido de ropa blanca en la ropa que las manchas de sangre en la ropa y alfombras. Si hay sangre en la ropa, simplemente vierte directamente en el lugar a blanquear, dejar que repose durante unos minutos, luego frota y enjuaga con agua fría. Repetir si es necesario. 3.3.2. Salud Nuestro cuerpo produce peróxido de hidrógeno para luchar contra la infección, debe estar presente para que nuestro sistema inmunológico funcione correctamente. Los glóbulos blancos son conocidos como leucocitos. Una subclase de leucocitos llamados neutrófilos produce peróxido de hidrógeno como la primera línea de defensa contra las toxinas, parásitos, bacterias, virus y hongos. 3.3.3. Baño rejuvenecedor y desintoxicante Utiliza unos 2 cuartos al 3% de peróxido de hidrógeno a una bañera o tina de agua caliente. Permanecer por lo menos 1/2 hora. 3.3.4. Hongos en los pies

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DETERMINACIÓN DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO Para curar hongos de los pies simplemente rocíalos con una mezcla 50/50 de peróxido de hidrógeno y agua cada noche y dejar secar. 3.3.5. Ducha Añadir dos tapones de 3% de peróxido de hidrógeno en agua destilada caliente entre una o dos veces por semana para eliminar la infección por levaduras, Incluso crónica. 3.3.6. Enema Para un enema, añadir 1 cucharada de 3% H202 a un litro de agua destilada caliente. 3.3.7. Infección Remoje las infecciones o cortes durante cinco minutos varias veces al grana que no sanaba con cualquier medicamento ha sido curada por inmersión en agua oxigenada. El agua oxigenada elimina hongos o infecciones de la piel. 3.3.8. Ácaros Pulveriza una mezcla de 50/50 (agua/agua oxigenada) sobre la zona con ácaros, los resultados son sorprendentes. 3.3.9. Infección en los senos nasales Una cucharada de peróxido de hidrógeno al 3% agregado a 1 taza de agua no clorada y utilizar como un spray nasal. Dependiendo del grado de afectación, habrá que ajustar la cantidad de peróxido de usado. 3.3.10. Cuidado de las heridas El agua oxigenada al 3% es médicamente usado para la limpieza de heridas, eliminación de tejido muerto, y como un agente de desbridamiento oral. Además el peróxido detiene pequeñas heridas que sangren. 3.3.11. Enjuague bucal Mucha gente no sabe que el agua oxigenada o peróxido de hidrógeno es un enjuague bucal muy barato y eficaz. Utiliza una concentración del 3% H202. 3.3.12. Pasta dentífrica: Usa bicarbonato y agrega suficiente 3% H202 para hacer una pasta. 3.3.13. Cepillo de dientes Simplemente sumerge el cepillo en peróxido de hidrógeno para mantenerlo libre de gérmenes.

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DETERMINACIÓN DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO 3.3.14. Dolor de muelas. El peróxido de hidrógeno no es un analgésico, pero sí posee acción antiviral, antibacteriana y antifúngica, es eficaz en el tratamiento del patógeno que causa la infección. 3.3.15. Blanqueamiento Dental Aunque el peróxido de hidrógeno se usa (en concentraciones mucho mayores) en los tratamientos de blanqueo de dientes, con una concentración del 3% notarás los resultados. 3.3.16. Aclarado del cabello Se diluye 3% de peróxido de hidrógeno con agua (50/50) y pulveriza esta solución sobre el cabello mojado después de una ducha. El cabello queda más natural y la aclaración es gradual así que no es un cambio drástico. 3.3.17. Lentillas El peróxido de hidrógeno se utiliza como desinfectante debido a su capacidad para descomponer las proteínas que se acumulan, resultando más cómodo para las personas con ojos sensibles. 3.3.18. Limpieza en el hogar. Para limpiar los baños, encimeras, cocina, mesas, etc. simplemente ten una botella de spray agua oxigenada de 3% de concentración diluida en agua (50/50). Esta es una exelente opción a los productos comerciales que llevan multitud de ingredientes químicos que perjudican nuestra salud y la de nuestro entorno, 3.3.19. En el lavavajillas Añadir un chorro de peróxido de hidrógeno al cajetín del lavado

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IV.

MATERIALES Y REACTIVOS 4.1.

4.2.

Materiales:  Fiola 250 ml.  Matraz Erlenmeyer  Probeta .

Reactivos:

Agua oxigenada. 𝐻2 𝑆𝑂4 1.5𝑁 𝐾𝑀𝑛𝑂4

V. CALCULOS % 𝐻2 𝑂2 =

𝐴 ∗ 100 𝐵

𝐴 = 𝑁 ∗ 𝑉 ∗ 0.01701

𝐵=

2.5 ∗ 0. 5 ∗ 𝐶 25

𝐵=

2.5 ∗ 0.5 ∗ 1.05 25

𝐴 = 0.1 ∗ 5.3 ∗ 0.01701 𝐴 = 0.0090 % 𝐻2 𝑂2 =

𝐵 = 0.0525 0.0090 ∗ 100 0.0525

% 𝐻2 𝑂2 = 17.1428%

A= g de 𝐻2𝑂2 en alicota C= densidad de la muestra g/ml. V= ml de 𝐾𝑀𝑛𝑂4 B= g de 𝐻2𝑂2 en alicota. N= normalidad de 𝐾𝑀𝑛𝑂4

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VI.

PROCEDIMIENTO

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

2. Tomar 25 ml de esta última solución en un Erlenmeyer

3. adicionar 25 ml de H2SO4 1:5 con una probeta, luego agregar 75 ml de agua destilada

4. Titular con KMnO4 estandarizando hasta color rosado

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VII. CUESTIONARIO 7.1. ¿Cuál

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 al hidrógeno tal como el agua, que por Io general se presentan como un líquido ligeramente más viscoso que ésta. 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 orgánico o algunos metales como: el cobre, la plata o el bronce. El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (39%) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador Vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrogeno 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.

7.2. En

los procesos volumétricos el peróxido de hidrogeno se oxida o se reduce. Explicar. El peróxido de hidrógeno, (𝐻2𝑂2) es un poderoso oxidante: y un reductor de fuerza media. El peróxido de hidrógeno es capaz de actuar ya sea coma agente oxidante o como reductor. Las ecuaciones que se muestran a continuación presentan las semireacciones en medio ácido

2 H + (aq) + H20 (aq) + 2 eH202 (aq)

2 H20 (l)

E° red= 1,77 v

O2 (g) + 2H +2 e-

E° red= 0,67v

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DETERMINACIÓN DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO En solución básica, los potenciales correspondientes al electrodo estándar son de 0,87 v para la reducción del peróxido de hidrogeno y de 0.68 V para su oxidación. 7.3.

Completar la siguiente tabla.

Densidad de la muestra (g/ml) Masa total en ml Muestra total en g. Volumen total a la cual es aforado Alícuota tomada para titilación Ml de muestra de alícuota (X1) G de muestra de alícuota (B) Normalidad de 𝐾𝑀𝑛𝑂4 (N) Ml de 𝐾𝑀𝑛𝑂4 gastado V. G de 𝐻2𝑂2 en alícuota (A) % de 𝐻2𝑂2

1.05 g/ml 2.5 ml 2.625 g 25ml 5 ml 2.5ml 2.5ml 0.1 N 5.3 ml 0.0525 g 17.1428 %

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VIII. CONCLUSIONES  Se logró identificar el peróxido de hidrogeno por la coloración rosada que se pudo apreciar en la muestra.  Identificar el gran poder del peróxido como agente oxidante de cualquier sustancia.  Usar adecuadamente cada reactivo y material en la elaboración de dicha práctica.

IX.

SUGERENCIAS  Ser exactos al medir las cantidades para la preparación.  Se sugiere Tener todo el equipo de protección necesaria para la realización de la práctica, pues se trabaja con reactivos que puedan ser perjudiciales para la salud sino se tiene el adecuado manejo  Tener todos los materiales y reactivos a usar previamente seleccionados, durante la realización de la práctica ser lo más ordenados posibles

X.

BIBLIOGRAFIA  http://www.ercros.es/index.php?option=com_docman&task=d oc_vie w&gid=349&Itemid=332&lang=es  http://www.vet.unicen.edu.ar/html/AreasiAnalisis‘EM’oZObst mmlalm umentos/ZOIZ/Gu%C3°oADas%20de°o20TP.pdf }  http://www google.com.pe/?gferd=cr&ei=a3KEVNyPKYqEqQWNiICQB ' w#q=densidad+del+KMnO4  http://es. slideshare net/mancillamarti: practicas-de-tecnicasdeanálisis-químico-ii-presentation.