Calor envolvido na decomposição da água oxigenada

A entalpia é o conteúdo de energia de uma substância e é simbolizada pela letra H. Mas não é conhecida nenhuma maneira de se determinar o valor da entalpia. Na prática, consegue-se apenas determinar a variação da entalpia (∆H) de um processo. Isso é feito utilizando calorímetros.

A experiência a seguir é um meio de determinar a entalpia de decomposição da água oxigenada (solução aquosa de peróxido de hidrogênio – H₂O_2(aq)­). Para tal será construído um calorímetro com material de baixo custo e fácil aquisição.

Materiais e reagentes:

• 1 frasco de 100 mL de água oxigenada (10 Volumes);
• Recipiente de isopor usado para manter a temperatura (ex.: porta-latas de bebidas e copos);
• Termômetro digital ou a álcool;
• ½ colher de chá de fermento biológico (fermento usado para fazer pães).

Procedimento:

1. Se você não conseguir um recipiente de isopor com tampa, poderá proceder da seguinte forma: corte o fundo de um porta-latas de isopor e o adapte de forma bem justa na boca de outro porta-latas, para servir de tampa.
2. Faça dois pequenos furos na tampa do recipiente de isopor, sendo que um deve ficar no meio. No furo no centro da tampa passe o termômetro. O outro furo destina-se à saída do gás oxigênio formado na reação de decomposição da água oxigenada para, assim, manter a pressão do sistema constante;
3. Coloque a água oxigenada dentro do recipiente e tampe-o imediatamente. O termômetro deve ficar bem mergulhado na água oxigenada;
4. Meça a temperatura inicial;
5. Adicione o fermento biológico;
6. Agite um pouco para que o fermento misture bem com a água oxigenada;
7. Quando a temperatura atingir um valor máximo, ficando estável, anote e considere como a temperatura final do processo.

Resultados e discussão:

O professor pode pedir que os alunos calculem a quantidade de calor transferido para a solução. Para tal, a densidade e o calor específico da solução podem ser considerados iguais aos da água, que são 1,0 g/mL e 4,18 J . ºC^-1 . g^-1. Essas aproximações são possíveis porque a água oxigenada de 10 volumes é uma solução aquosa que contém apenas 3% m/V de peróxido de hidrogênio. Assim, o erro será desprezível para a finalidade dessa experiência.

A fórmula da quantidade de calor Q absorvida depende da massa m da variação da temperatura ∆t e do calor específico c do material:

Q = m . c . ∆t

A massa pode ser descoberta por meio da fórmula da densidade:

d = m/v
m = d . v
m = (1,0 g/mL) . 100 mL
 m = 100 g

Substituindo os valores na fórmula da quantidade de calor, temos:

Q = (100g) . (4,18 J . ºC^-1 . g^-1) . ∆t

A variação da temperatura é a diferença entre a temperatura final que os alunos mediram e a temperatura inicial da água oxigenada: ∆t = t_final – t_inicial. Dessa forma, os alunos poderão encontrar valores bem razoáveis diante dos indicados pela literatura.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química