calor de descomposicion deo h2o2

Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Estudios Superior Zaragoza

Campus II

Qumica Farmacutica Biolgica

Laboratorio de Ciencias Bsicas 2

Reporte: Entalpia de descomposicin del H2O2

Acevedo Snchez AndreaHernndez Gonzlez Rebeca YesminReyes Carbajal Monica Nallely

Grupo: 2215 L-42326 de marzo de 2015

INTRODUCCION

La cantidad de energa trmica que acompaa el desarrollo de determinado proceso qumico realizado a temperatura y presin constantes recibe el nombre de calor de reaccin Por lo tanto, la descomposicin es la divisin de un compuesto en sus componentes ms simples por medio de una reaccin qumica generalmente esta libera calor al ocurrir dicha reaccin Un claro ejemplo es la descomposicin del perxido de hidrogeno.

En esta reaccin de perxido de Hidrogeno H2O2 tiene lugar segn la reaccin: H2O2 H2O+ O2.Esta reaccin es exotrmica, cuando se trata de una solucin de perxido de hidrogeno con un exceso de solucin

RESUMENEl siguiente trabajo parte de la pregunta de saber Cul ser la entalpia de descomposicin del perxido de Hidrogeno? teniendo como referencia el valor terico de (-22.6 Kcal) al cual se pretenda llegar Este informe muestra los resultados del experimento llevado a cabo en e l laboratorio donde se determin experimentalmente el calor de descomposicin del perxido de hidrgeno (H2O2 a travs de un calormetro. Y usando como catalizador dixido de manganeso, para acerar la descomposicin del H2O2 y a travs de la determinacin de las concentraciones de las siguientes disoluciones KMnO4 (0.1N) la cual se estandarizo con, Na2C2O4 (0.1N) (permanganometra) que se usaron para realizar la valoracin qumica del H2O2 (0.1N) antes y despus de ser introducida en el calormetro con el fin de conocer si todas la moles del perxido de hidrogeno fueron descompuestas y obteniendo un variacin de temperatura de 1C a 2C. Suponiendo as que el calor de descomposicin es una reaccin exotrmica esperando acercarnos al valor terico.

Palabras clave: Calor, constante del calorimetro,Determinacin volumtrica Entalpia, calor especifico, reaccin de descomposicin del perxido de hidrogeno, calorimetro, T, permanganometra, catalizador, neutralizacin de residuos.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.Cul ser la entalpia de descomposicin del H2O2?HIPTESIS.Se determinara el calor de descomposicin de H2O2 con ayuda de un catalizador como el MnO2 y se espera obtener un calo de descomposicin terico de -22.6kcal.OBJETIVOS GENERALES.Determinar experimentalmente la entalpa de descomposicin de una sustancia en medio acuoso, as como el porcentaje de error del valor experimental* Determinar el calor de descomposicin del perxido de hidrgeno (H2O2).

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

* Determinar si el proceso de descomposicin del perxido de hidrgeno (H2O2) es exotrmico o endotrmico.* Dar uso prctico al calormetro elaborado en la prctica anterior.* Aplicar los conocimientos adquiridos sobre permanganometra.

VARIABLES:Dependientes: calor de descomposicin del H2O2

Independientes: Concentracin de reactivos

Constante: volumen.

MARCO TEORICO.

Calor de descomposicin: Es el calor involucrado en una reaccin cuando un mol de compuesto se descompone en sus elementos en estado natural o estndar.Calor especfico (Ce): Es la energa que se requiere para elevar la temperatura de 1g de una sustancia en 1C o 1K, sus unidades son .

Calor de reaccin: Es el calor involucrado en un proceso de cambio mediante el cual una sustancia se transforma en otras por reacomodo de sus tomos.Calor de disolucin: Cantidad de calor que interviene al disolver una mol de compuesto soluble en el volumen de necesario de disolvente.

Energa interna (): Es la suma de todas las energas cinticas y potenciales detodos los componentes de un sistema. Es directamente proporcional a la temperatura, y tambin es considerada como el calor involucrado en una reaccin en la que cambian la presin y la temperatura a un volumen constante. El calor a volumen constante equivale a la variacin de la energa interna del sistema.Entalpa (): Es el calor involucrado en una reaccin, determinado a presin constante. Es una funcin de estado dado que se mide a travs de su variacin en el sistema.Entalpa de descomposicin (): Es el calor involucrado en una reaccin medida a presin constante, para que un mol de compuesto se descomponga en sus elementos en estado natural o estndar.

Ley de Hess: Si una reaccin se realiza en varias etapas, el H de la reaccin completa ser igual a la suma de los cambios de la entalpa de las etapas individuales.

Leyes de la TermodinmicaLey cero de la termodinmica: La temperatura es una propiedad que tiene cualquier sistema termodinmico y existir equilibrio trmico entre dos sistemas cualesquiera, si su temperatura es la misma.

Cuando un sistema se pone en contacto trmico con otros, al transcurrir el tiempo la temperatura ser la misma, porque se encontrarn en equilibrio trmico; es decir, si dos sistemas se encuentran en equilibrio trmico con un tercer sistema, tambin deben estar en equilibrio uno con otro.

Permanganometra: Uso del Permanganato de Potasio (KMnO4) para conocer la concentracin de soluciones, gracias a su carcter altamente oxidante y auto indicador. Casi todas las reacciones redox en las que interviene el Permanganato se verifican en medio cido, de preferencia sulfrico.Lavolumetra redox(xido - reduccin) consiste en la medicin del volumen necesario de una sustancia oxidante o reductora para determinar el punto final de una reaccin redox. Para calcular el peso equivalente de una sustancia oxidante o reductora, se debe dividir el peso molecular de la misma con respecto al cambio del nmero de oxidacin.Las soluciones de los oxidantes ms comunes en la titulacin de los reductores son los siguientes:KMnO4, K2Cr2O7y elK, mientras que los reductores ms comunes son: Na2C2O4, H2C2O4, y elCl.Preparacin y Valoracin de una solucin deKMnO40.1 N.

ElKMnO4no puede utilizarse como patrn primario debido a que an elKMnO4para anlisis contiene siempre pequeas cantidades deMnO2. Adems cuando se prepara la solucin de permanganato de potasio, el agua destilada puede contener sustancias orgnicas que pueden llegar a reducir elKMnO4aMnO2y el mismoKMnO4es capaz de oxidar al agua segn la siguiente ecuacin:4KMnO4+ 2H2O--------------3O2+ 4MnO2+ 4KOHEsta reaccin es catalizada por el mismoMnO2que se va formando, debido al calor, la luz, la presencia de cidos o bases y sales deMn, pero si se toman las debidas precauciones en la preparacin de la solucin y en la conservacin de la misma, la reaccin puede hacerse razonablemente lenta. Una vez que se disuelve elKMnO4se debe calentar la solucin para acelerar la oxidacin de la materia orgnica, con la consiguiente precipitacin deMnO2y posteriormente enfriar para que se coagule elMnO2, inicialmente coloidal. A continuacin debe separase elMnO2par evitar que catalice la descomposicin delKMnO4. Dicha separacin se realiza por filtracin con lana de vidrio o con crisol de vidrio, nunca con papel de filtro.La solucin filtrada debe guardarse en frascos oscuros color mbar y de ser posible con tapn esmerilado para evitar la accin de la luz y la contaminacin con polvillo atmosfrico. La solucin as preparada y conservada, es estable durante algunos meses, sta se debe valorar con un patrn primario reductor tal como elNa2C2O42KMnO4+ 5Na2C2O4+ 8H2SO4--------------2MnSO4+K2SO4 + 5Na2SO4+ 10CO2+ 8H2Ocon un cambio en el nmero de oxidacin de:Mn7++5e------ Mn++por lo que el peso equivalente de permanganato de potasio resulta:Para obtener resultados concordantes y estequiomtricos debe seguirse una metodologa operativa muy estricta, que consiste en:La temperatura de la solucin debe ser aproximadamente de 80 C (una ebullicin incipiente) pues a temperaturas menores la reaccin es muy lenta y a temperaturas mayores, ya en franca ebullicin se produce la descomposicinPor tratarse de un proceso auto cataltico (el catalizador son los iones deMn++que se forman), al comienzo de la valoracin, la concentracin de los iones deMn++es muy baja y la reaccin es muy lenta, pero luego de agregar algunos mililitros delKMnO4, la concentracin aumenta y la reaccin se hace instantnea.En la valoracin conKMnO40.1 Nel indicador es el mismoKMnO4pues bastan unas gotas ms para dar una coloracin rosada. Este color del punto final desaparece lentamente por la reduccin gradual delKMnO4por la presencia de iones, por lo tanto debemos esperar que tal coloracin persista por espacio de treinta segundos.Metodologa Material General:

-Desecador.-Agitador magntico.-Embudo de tallo largo -Fibra de vidrio (Pelo de ngel).-Soporte universal.-Pinzas de doble presin.-Anillo de hierro.-Papel aluminio. Vidrio:Contener:* 5 Matraces Erlenmeyer de 25 mL* 1 Matraz aforado de 100ml * 1Matraces aforados de 25 mL* Vaso de precipitados de 500mL

Medir:* Bureta de 50 mL* Pipeta volumtrica de 1 mL* Pipeta graduada de 1 mL

Instrumentos:

-Termmetro de inmersionparcial1/100 de -1 a 80 C .-balanza analtica-termmetro de decimas

Equipo:-Parrilla de agitacin.-Placa de calentamiento.-Estufa.-Calormetro.

Reactivos:-Agua destilada (H2O).-Perxido de hidrgeno (H2O2).-Permanganato de Potasio (KMnO4).-cido Sulfrico (H2SO4).-Oxalato de sodio (Na2C2O4).-Dixido de Manganeso (MnO2).Tcnica:Preparacin de una solucin 0.1 N. deKMnO4Pesar en una balanza granataria la cantidad deKMnO4(3.16 eq. g./ litro, de solucin0.1 N) necesario para la preparacin de la solucin, teniendo en cuenta el poder oxidante del permanganato de potasio en medio cido.Se calienta a ebullicin suave durante 30 minutos, de deja enfriar, se filtra a travs de lana de vidrio, se pasa a un matraz aforado y se completa el volumen propuesto con agua hervida y fra.Se enjuaga un frasco mbar con un poco de la solucin, y luego se la envasa.Valoracin de la solucin deKMnO4 Se toma como punto final cuando aparece un color rosado persistente (30segundos). Repetir dos o ms valoraciones, y si los valores del clculo de la normalidad(NPermanganato de potasio= Masa de Patrn primario / meq. de patrn primario por el volumen consumido delKMnO4)son coincidentes promediarlos.Calormetro. Es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos o soluciones.

Catalizador. Es una sustancia que se encuentra en una reaccin qumica y aumenta o disminuye la velocidad de una reaccin.Patrn primario. Se emplea para valorar la concentracin de otras soluciones.Elperxido de hidrgeno(H2O2), es un compuesto qumico con caractersticas de un lquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrgeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un lquido ligeramente ms viscoso que ste. Es conocido por ser un poderoso oxidante.Tambin conocido comoagua oxigenada, es un lquido incoloro a temperatura ambiente con sabor amargo. Pequeas cantidades de perxido de hidrgeno gaseoso ocurren naturalmente en el aire. El perxido de hidrgeno es inestable y se descompone rpidamente a oxgeno y agua con liberacin de calor. Aunque no es inflamable, es un agenteoxidantepotente que puede causarcombustin espontneacuando entra en contacto con materia orgnica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce.El perxido de hidrgeno se encuentra en bajas concentraciones (3 - 9 %) en muchos productos domsticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el perxido de hidrgeno se usa en concentraciones ms altas para blanquear telas y pasta depapel, y al 90% como componente decombustiblesparacohetesy para fabricar espuma de caucho y sustancias qumicas orgnicas. En otras reas como en la investigacin 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 oxgeno nativo segn la siguiente reaccin:H2O2 (ac.)-------------H2O(liq.)+ 1/2 O2 (gas)+ Qdescomposicin(1)Elxido de manganeso (IV)odixido de manganeso(frmula qumica MnO2), es unxidocovalente delmanganeso. Conocido comopirolusita, es el xido ms importante delmanganeso, pero no el ms estable. Se utiliza en pinturas y barnices para pintar cristales y cermica. Y en la obtencin decloro,yodoy como despolarizador enpilas secas.Reacciona con elperxido de hidrgenoy lo descompone:2H2O2+ MnO2--> 2H2O + MnO2+ O2Aqu el xido de manganeso (IV) acta como catalizador.Elxido de manganeso (IV)odixido de manganeso(frmula qumica: MnO2), es unxido covalente delmanganeso. Conocido comopirolusita, es el xido ms importante delmanganeso, pero no el ms estable. Se utiliza en pinturas y barnices para pintar cristales y cermica. Y en la obtencin decloro,yodoy como despolarizador enpilas secas.Reacciona con elperxido de hidrgenoy lo descompone:2H2O2+ MnO2--> 2H2O + MnO2+ O2Aqu el xido de manganeso (IV) acta como catalizador.

RESULTADOS.Estandarizacin del Permanganato de potasio KMnO4 con el Oxalato de sodio Na2C2O4Alcuota (5ml de Na2C2O4y 1ml de H2SO4 a 70C).Volumen de gasto(ml) del KMnO4

1.15.6

1.26.2

1.36.8

1.46.2

Blanco4.5

Normalidad Real del Permanganato de potasio KMnO4

Blanco 4.5ml-----> 0.1N

Titulacin del Perxido de hidrogeno H2O2 con el permanganato de potasio KMnO4Titulacin de la primera disolucin del H2O2 al 0.2N

Alcuota (2ml de H2O2 y 0.5ml de H2SO4).Volumen de gasto(ml) del KMnO4

1.14.7

1.24.5

1.34.9

Blanco0.1

Titulacin de la segunda disolucin del H2O2 al 0.2N


2.14.3

2.24.2

2.34.2

Blanco0.1

Titulacin de la tercera disolucin del H2O2 al 0.2N


3.14

3.24

3.34

Blanco0.1

Normalidad real del H2O2Dilucin 1

Masa del H2O2 y moles

Dilucin 2


Dilucin 3


Determinacin del calor de descomposicin del H2O2T de la primera disolucin del H2O2

Tiempo(min)1234567

Temperatura inicial (C)2020.420.420.420.420.420.4

Temperatura inicial (C)212222.322.322.222.222.2

T1= 22.3 20.4 = 1.9 C

T de la segunda disolucin del H2O2

Tiempo(min)1234567

Temperatura inicial (C)212121.121.321.221.221.2

Temperatura inicial (C)21.822.122.322.422.522.522.5

T2= 22.5 21.2 = 1.3C

T de la tercera disolucin del H2O2

Tiempo(min)1234567



T3= 23.5 21.9 = 1.6CEntalpia de descomposicin del H2O2

K= Cte. Del calorimetro= 69.4114 cal/C gm= masa del perxido de hidrogeno= gramosCp= del agua= cal/C T= cambio de temperatura del calorimetro= CDilucin de perxido de hidrogeno 1

Dilucin de perxido de hidrogeno 2

Dilucin de perxido de hidrogeno 3

Exactitud y Precisin de la Estandarizacin del permanganato de potasio con el oxalato de sodio

ExactitudVv= 0.1NVm=0.0818N

Precisin

Exactitud y Precisin de la Titulacin del perxido de hidrogeno con el permanganato de potasio

ExactitudDeterminacin 1Vv= 0.2NVm= 0.1636N

Precisin

Determinacin 2Vv= 0.2NVm= 0.1922N

Determinacin 3Vv= 0.2NVm= 0.1730N

Exactitud y precisin del calor de descomposicin del Perxido de hidrogeno

ExactitudVv= 22.620 kcal/mol

Precisin

OBSERVACIONES.Se pudo observar durante cada determinacin de Calor de Descomposicin, que al aadir el MnO2 como catalizador, se tuvo que recurrir a liberar una mnima cantidad de presin del sistema, levantando un poco la tapa del calormetro, para que al reaccionar el MnO2con el Perxido de Hidrgeno no se libere presin por parte del sistema de una forma brusca.Hay que mencionar que la presin no es lo suficientemente grande como para que se presenciar una fuerza que se liberara del calormetro, pero se recurri a este mtodo para poder evitarlo.ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTASOS.Como resultado el calor de descomposicin liberado por el Perxido de Hidrgeno fue de , , de acuerdo con el calor de descomposicin terico que es de -22. 62 se pudo observar que los valores resultantes son ms bajos al valor que se tiene como propuesta, esto se debe a que las concentraciones a las que se encontraban las disoluciones de Perxido de Hidrgeno y de Permanganato de Potasio eran ms bajas, ya que cada una de ellas tena una concentracin fija de 0.2N y de 0.1N, respectivamente, y al corroborar mediante la estandarizacin para el permanganato de potasio y la titulacin del perxido de hidrgeno las concentraciones de cada una de ellas fueron de , , para el Perxido y de 0.0812N para el Permanganato de Potasio. Con lo que, se da por entendido que la concentraciones que se trabajaron fueron diferentes a las de un calor de descomposicin terico.CONCLUSIONES.Para concluir, se obtuvo un calor de descomposicin del Perxido de Hidrgeno experimental fueron de , , , por lo que se logr el objetivo de esta experimentacin y al comparar este resultado con el valor terico anteriormente mencionado y observar que son similares, entonces se puede decir que la hiptesis planteada fue correcta, en cierta medida, pues como se dijo antes, esto se debe a las concentraciones de las disoluciones con las que se trabajaron.

AnexosClculos para la preparacin de disolucionesEstandarizacinKMnO4 -------------0.1Nm= (0.1N) (0.050L)(31.6peq) = 0.158g de KMnO4 en 50mlNa2C2O4--------------0.1Nm= (0.1N)(0.025L)(67peq) = 0.1675g de Na2C2O4 en 25 mlTitulacinKMnO4 -------------0.1Nm= (0.1N) (0.050L)(31.6peq) = 0.158g de KMnO4 en 50mlH2O2------------------0.2Nm= (0.2N)(0.100L)(17.008peq) = 0.34016gBIBLIOGRAFA.Rivas Montes Jorge. Manual de prcticas de laboratorio de ciencia bsica1.Fes-Zaragoza.2008Rivas Montes Jorge. Laboratorio de Ciencia Bsica II.Fes-Zaragoza. 2013Gilbert W. Castellan. Fisicoqumica. Naucalpan de Jurez, Estado de Mxico. 1987.Thomas Engel. Philip Red. Qumica Fsica. Madrid, Espaa. 2006.

calor de descomposicion deo h2o2

Documents