DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE PERÓXIDO DE  HIDRÓGENO PARA USO FARMACÉUTICO  

Prueba experimental NIVEL 2  Total: 100 puntos  INTRODUCCIÓN 

Los  compuestos  que  contienen  enlaces  O‐O  y  oxígeno  en  estado  de  oxidación  ‐1  se  denominan peróxidos. Dentro de este grupo, el peróxido de hidrógeno es el más conocido y  el de mayor importancia a nivel comercial. Cuando se encuentra en altas concentraciones es  una sustancia peligrosamente reactiva, debido a que su  descomposición para formar agua y  oxígeno gaseoso es muy exotérmica:  H2O2(l) → H2O(l) + ½ O2(g)   ∆H = ‐196,0 kJ  El peróxido  de hidrogeno se expende comercialmente como reactivo químico en forma de  soluciones  acuosas  de  hasta  un  30  %  en  masa  de  H2O2.  A  efectos  de  evitar  su  descomposición,  estas  soluciones  suelen  conservarse  a  bajas  temperaturas,  ya  que  la  reacción de descomposición es muy lenta en esas condiciones.  El  peróxido  de  hidrógeno  es  ampliamente  utilizado  en  la  industria  farmacéutica  como  un  efectivo agente desinfectante y esterilizante. Su acción antimicrobiana se debe a la oxidación  de componentes celulares: logra oxidar los grupos tiol, los cuales forman parte fundamental  de la estructura celular bacteriana. De esta manera, las soluciones de peróxido de hidrógeno  son  útiles  para  limpiar  heridas  y  úlceras.  En  contacto  con  los  tejidos  de  los  seres  vivos  su  descomposición  en  agua  y  oxígeno  se  acelera.  Su  acción  desinfectante  y  desodorizante  ocurre durante la liberación de O2(g). Como las soluciones de H2O2 presentan la desventaja  de no penetrar muy bien la superficie, la efervescencia generada por la producción de O2(g)  provee  una  acción  mecánica  para  remover  parte  del  tejido  muerto  y  las  bacterias  de  las  partes inaccesibles de la herida.   Para  este  compuesto  se  suele  utilizar  como  unidad  de  concentración,  además  de  las  habituales, el “volumen”, abreviado Vol. La concentración en volúmenes, Vol., de peróxido  de hidrógeno se define como el volumen de O2(g) en mL, medido a 1 atm de presión y 273 K,  desprendido en la reacción de descomposición total de un mililitro de solución. Para calcular  el volumen del gas oxígeno se emplea la ecuación de estado general para los gases ideales  (pV = nRT). 

  Debido a que la acción desinfectante del peróxido de hidrógeno depende marcadamente de  su concentración, es de suma importancia conocer la concentración en la que se encuentra  este  reactivo.  Un  método  utilizado  comúnmente  para  determinar  la  concentración  de  peróxido  de  hidrógeno  en  soluciones  de  uso  farmacéutico  es  la  titulación  redox,  con  permanganato  de  potasio  como  agente  titulante.  En  la  reacción  de  titulación,  el  permanganato de potasio agregado reacciona en medio ácido sulfúrico con el  peróxido de  hidrógeno,  obteniéndose  Mn(II)  y  oxígeno  como  productos  de  la  reacción.  En  medio  ligeramente  básico,  el  producto  de  la  semirreacción  del  permanganato  de  potasio  es  MnO2(s).  Debido  al  color  característico  del  ion  permanganato  (violeta  intenso)  y  a  que  el  ion  manganeso(II) es prácticamente incoloro, una vez consumido todo el peróxido de hidrógeno  del medio, el color del permanganato agregado permanecerá en la solución dándole un tono  rosado. Esta propiedad (autoindicadora) permite determinar el punto final de la titulación,  sin necesidad de agregar un reactivo indicador.     PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL  TITULACIÓN DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO APROXIMADAMENTE 10 V ol. 

1) Llenar la bureta con solución de KMnO4 0,0203 M. Secar la bureta por fuera, quitar el  aire y enrasar con la parte superior del menisco.  2) En un matraz Erlenmeyer de 125 mL pesar,  en balanza analítica, 0,35 g de solución  problema de H2O2. Anotar dicha masa en la tabla de datos. Agregar, 5 mL de H2SO4  1:4 y 15 mL de agua destilada.  3) Titular con la solución de permanganato hasta que la mezcla se torne de color rosa  pálido y éste perdure más de 30 segundos. Recordar disminuir la velocidad de goteo  al acercarse al punto final. Anotar el gasto en la tabla de datos.  4) Si lo considera necesario, repetir el procedimiento hasta un total de tres titulaciones.    DISPOSICIÓN DE RESIDUOS 

Solución de KMnO4: descartar en recipiente rotulado “KMnO4 para recuperar”.  Mezcla resultante de la titulación: descartar por la pileta con abundante agua corriente. 

   

INFORME: DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE PERÓXIDO DE  HIDRÓGENO PARA USO FARMACÉUTICO  RESULTADOS EXPERIMENTALES  (Total: 50 puntos)    RESULTADOS DE LA TITULACIÓN  

Titulación 

1 

2 

3 

Masa de solución problema (g) 

 

 

 

Gasto (mL) 

 

 

 

 

PREGUNTAS  (Total: 50 puntos) 

1)  Escriba  la  ecuación  química  redox  balanceada  entre  el  permanganato  de  potasio  y  el  peróxido de hidrógeno (reacción de titulación). (4 puntos)                    2)  Indique  cuál  es  el  agente  oxidante  y  cuál  el  reductor  en  la  reacción  de  titulación.  (6  puntos)      Oxidante: _____________________                  Reductor:______________________     

3) Calcule la concentración de la solución problema para cada titulación y el valor promedio.  Cuando realice el promedio, puede hacerlo considerando todos los resultados que obtuvo, o  sólo  aquellos  que  considere  más  confiables.  (Suponga  que  la  densidad  de  la  solución  es  1  g/mL) (10 puntos)                                        Resultados:  Titulación 

1  

2  

3 

Concentración (M) 

 

 

 

  Concentración promedio: ___________M    4) Calcule la concentración de peróxido de hidrógeno en la solución problema en porcentaje  masa/volumen. (Suponga que la densidad de la solución es 1 g/mL). (6 puntos)                         

5)  Calcule  la  concentración  de  peróxido  de  hidrógeno  en  la  solución  problema,  en  volúmenes, Vol. (6 puntos)                          6) Si quisiera realizar una titulación como la que acaba de ejecutar, pero de una solución de  H2O2 de concentración aproximada 1,6 M. ¿Qué volumen de dicha solución de peróxido de  hidrógeno tomaría para realizar la titulación? Tome en cuenta que se requiere un gasto en  bureta de 8 mL de la solución de KMnO4. (6 puntos)                             

7) Indique si las siguientes afirmaciones respecto a la titulación realizada son Verdaderas o  Falsas (6 puntos):  i) El volumen de agua agregada al matraz de valoración debe medirse con cuidado  pues el  volumen inicial debe ser exactamente conocido.    ii) En la reacción de titulación se produce oxígeno pues se da la reacción de descomposición  del H2O2.    iii) Se emplea H2SO4 en la titulación para que el punto final sea más nítido.     

8) Otro operador realiza el mismo procedimiento que usted, pero con algunas desviaciones  respecto a la técnica. Indique en cada caso si el resultado obtenido (concentración de H2O2)  será mayor, menor o igual al esperado (sin desviaciones). (6 puntos)    i) Realizar la titulación sin quitar las burbujas de aire de la  bureta.      ii) Realizar  la  titulación  sin  haber  secado  la  bureta  por  fuera.      iii) Titular una solución de H2O2 conservada a temperatura  ambiente durante un largo tiempo.          1

18

1

2

H

He

1.008

2

13

14

15

16

17

3

4

5

6

7

8

9

10

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

6.94

9.01

10.81

12.01

14.01

16.00

19.00

20.18

11

12

13

14

15

16

17

18

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

22.99

24.30

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

26.98

28.09

30.97

32.06

35.45

39.95

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

39.10

40.08

44.96

47.87

50.94

52.00

54.94

55.85

58.93

58.69

63.55

65.38

69.72

72.64

74.92

78.96

79.90

83.80

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

85.47

87.62

88.91

91.22

92.91

95.96

-

55

56

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

Cs

Ba

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

-

-

-

57-71

87

88

Fr

Ra

-

-

 

 

89-103

 

104

105

106

107

108

109

110

111

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

-

-

-

-

-

-

-

-

60

61

62

63

57

58

59

La

Ce

Pr

Nd Pm Sm Eu

138.91 140.12 140.91 144.24

 

 

 

-

89

90

91

92

93

Ac

Th

Pa

U

Np

-

         

101.07 102.91 106.42 107.87 112.41 114.82 118.71 121.76 127.60 126.90 131.29

178.49 180.95 183.84 186.21 190.23 192.22 195.08 196.97 200.59 204.38

132.91 137.33

232.04 231.04 238.03

4.003

-

207.2 208.98

64

65

66

67

68

69

70

71

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

150.36 151.96 157.25 158.93 162.50 164.93 167.26 168.93 173.05 174.97 94

95

96

97

Pu Am Cm Bk -

-

-

-

98

99

Cf

Es

-

-

101

102

103

Fm Md

100

No

Lr

-

-

-

-

    Nombre: 

 

Cédula de Identidad: 

 

Liceo:       

PLANILLA DE PENALIZACIONES 

Prueba experimental NIVEL 2  Se  penalizará  al  estudiante  por  pedido  de  reactivo  adicional,  rotura  de  material  de  laboratorio, asesoramiento sobre el procedimiento experimental u otro motivo a criterio del  docente a cargo. El puntaje restado será de 5 puntos por cada penalización.   

Penalización 

Observaciones

Firma del estudiante

Firma del docente

1 

 

 

 

2 

 

 

 

3 

 

 

 

4 

 

 

 

5 

 

 

 

6 

 

 

 

7