El peróxido de hidrógeno

RESUMEN

El objetivo de la práctica fue determinar la constante de velocidad, del orden y de la energía de activación, a dos diferentes temperaturas para una reacción de descomposición del peróxido de hidrogeno.

Las condiciones de trabajo del laboratorio fueron de una temperatura de 21°c, presión atmosférica de 756mmHg y % de humead relativa del 92.

Se trabajó a las temperaturas de 30.4°C y 34.2°C, en donde se midieron las variaciones de volumen por la formación de oxígeno en una reacción de descomposición por medio de un catalizador, respecto al tiempo, donde se tomó la cantidad de oxigeno formado que desplazaba al agua de la bureta. Con estos datos se realizaron gráficos, para poder determinar las órdenes de reacción, las constantes de velocidad a dichas temperaturas, y luego poder calcular la energía de activación el cual tuvo un valor de 7478 cal⁄mol.

De esta manera, se concluye que este proceso depende directamente de la temperatura y que el uso de un catalizador reduce la energía de activación, siendo la reacción mucha más rápida.

INTRODUCCION

La gran mayoría de los procesos químicos son procesos catalíticos, pudiendo así afirmarse que más del 80% de los productos de la industria química involucran un catalizador en una u otra fase de su producción

El desarrollo de catalizadores es fundamental para la generación económica y eficiente del medio ambiente de compuestos químicos que subyacen en todos los aspectos de nuestra sociedad. Los catalizadores son actores clave en las investigaciones sobre el descubrimiento de fármacos, materiales y polímeros. Además, la catálisis es especialmente poderosa en la síntesis mayor, lo que permite la producción de compuestos, polímeros y productos químicos de los productos básicos a través de rutas que de otro modo sería imposible. Otras aplicaciones interesantes de la catálisis en la descomposición de los contaminantes ambientales (por ejemplo, la remediación de la contaminación atmosférica) y en el desarrollo de fuentes alternativas de energía (es decir, almacenamiento de hidrógeno).

Se estima que el 90% de todos los productos químicos producidos comercialmente involucran catalizadores en alguna etapa del proceso de su fabricación.

PRINCIPIOS TEORICOS

El peróxido de hidrógeno (H2O2) es un compuesto químico formado por dos átomos de oxigeno enlazados por un enlace polar, y cada uno de ellos unidos a un átomo de hidrógeno:

A temperatura ambiente se encuentra en estado líquido claro, como un fluido más viscoso que el agua. Su característica más importante es su poder oxidante. Debido a ello, puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica e incluso con algunos metales como la plata.

Tiene múltiples usos en la industria como blanqueante, en sustitución del cloro, de telas, papel, queso, huesos e incluso pollos. En la industria farmacéutica se emplea en la elaboración de medicamentos y también en dentífricos adaptados para el blanqueamiento dental.

Resulta sorprendente que el agua oxigenada se emplee como combustible de los motores de algunos cohetes y también para aportar oxígeno a los mismos.

Pero sin lugar a dudas el uso más conocido y extendido del peróxido de hidrógeno es como antiséptico de uso general, ya que produce radicales hidroxilo y otros múltiples radicales libres que atacan a los componentes orgánicos de los microorganismos y los destruyen. Cuando aplicamos agua oxigenada a una herida, aparece una espuma blanquecina debida a la actividad de las catalasas, que descomponen el agua oxigenada liberando oxígeno. Esto hace que las esporas anaerobias no puedan proliferar en la herida abierta.

Se debe tener en cuenta que es una sustancia muy inestable y que tiende a descomponerse en oxígeno y agua en una reacción exotérmica:

2H_2 O_2 (l)→2H_2 O(l)+O_2 (g)+196 kJ⁄mol

Esta reacción influyen factores como la presión, la temperatura y la concentración de reactivos, al igual que en las demás, pero además en esta se debe tener en cuenta la presencia o no de un catalizador. Los catalizadores son sustancias que afectan únicamente a la velocidad de la reacción, ya que no reacción con los reactivos, y son sustancias que se mantienen intactas durante la transformación:

2H_2 O_2 (l) □(→┴(MnO_2 ) ) 2H_2 O(l)+O_2 (g)

Los catalizadores que hacen que la reacción sea más rápida se llaman catalizadores positivos o promotores, pero si lo que hace es que sean más lentas se llaman inhibidores. Podemos clasificar las reacciones catalizadas como homogéneas, si el catalizador se encuentra en la misma fase que los reactivos, o heterogénea si está en una fase diferente. Nosotros durante la práctica empleamos MnO2, una sustancia en estado sólido, por lo que se trata de un catalizador heterogéneo.

El dióxido de manganeso es un mineral en condiciones normales de color gris metalizado. Suele formarse por la deposición de manganeso en sedimentos o por la oxidación de otros minerales de manganeso y hierro como el cuarzo o la limonita.

Los catalizadores lo que hacen es llevar a cabo un mecanismo de reacción diferente, lo que supone la existencia de un estado de transición intermedio, que requiere una menor energía de activación, algo fundamental que se traduce en un menor tiempo de actuación, ya que el número de moléculas que pueden alcanzar ese estado de transición es más alto que las que podían llevar a cabo la reacción.

Para cada reacción puede haber varios catalizadores; en nuestra reacción también pueden actuar como promotores el Platino, los Aniones Yoduro y algunos Complejos de Hierro.

Centrándonos en nuestra reacción (la descomposición del peróxido de hidrógeno catalizada por MnO2) podemos afirmar que la velocidad de la reacción puede determinarse midiendo el oxígeno desprendido durante la misma es decir:

v=-□(24&d[H_2 O_2 ] )/dt=k^´.[H_2 O_2 ]^α=1/2 (dV(O_2))/dt

Para hallar el orden de la reacción debemos representar ciertos valores y aquel que se aproxime más a una recta nos dirá cúal es el orden de reacción y el valor de la constante k:

ORDEN 0 Concentración frente a Tiempo Pendiente = - k

ORDEN 1 Logaritmo Neperiano de la Concentración frente a Tiempo Pendiente = - k

ORDEN 2 Inversa

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