O processo de branqueamento de celulose pode ser feito com tratamentos a base de peróxido de hidrogênio. Uma amostra desse reagente foi submetida à análise para verificação de sua concentração. 50,00 mL do produto foram diluídos para 1000,0 mL com água destilada. Posteriormente, 25,00 mL dessa solução foram também diluídos, com água destilada, para 250,00 mL. Alíquotas de 25,00 mL da
solução diluída final foram tituladas com solução de KMnO4 0,02034 mol L^-1, tendo sido consumidos 21,20 mL; 23,00 mL ; e 22,95 mL. Com base neste procedimento, determine:
Esboce a reação química. Quantos elétrons estão envolvidos na reação?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre o branqueamento de celulose usando peróxido de hidrogênio (H₂O₂) e envolve algumas diluições e titulações com permanganato de potássio (KMnO₄). O conteúdo que vamos precisar aqui é de química redox, ou seja, reações de oxidação e redução. Vamos usar conceitos de reações redox para esboçar a reação química entre H₂O₂ e KMnO₄ e descobrir quantos elétrons estão envolvidos nessa reação.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os reagentes principais: peróxido de hidrogênio (H₂O₂) e permanganato de potássio (KMnO₄). Nessas reações, o KMnO₄ atua como agente oxidante, e o H₂O₂ pode atuar tanto como oxidante quanto como redutor, dependendo das condições. Aqui, como estamos falando de branqueamento, o H₂O₂ está agindo como um agente redutor.

Passo 3

Vamos escrever as semi-reações de redução e oxidação separadamente. No processo redox, uma substância é reduzida (ganha elétrons) e outra é oxidada (perde elétrons).
Meia-reação de redução do KMnO₄:
O permanganato de potássio (KMnO₄) é reduzido em meio ácido:
MnO4^- + 8H^+ + 5e^- Mn^2+ + 4H2O
Meia-reação de oxidação do H₂O₂:
O peróxido de hidrogênio é oxidado a água:
H2O2 2H2O + 2e^-

Passo 4

Agora, precisamos balancear o número de elétrons transferidos nas duas meia-reações para que eles se cancelem. Observamos que a redução do KMnO₄ envolve 5 elétrons, enquanto a oxidação do H₂O₂ envolve 2 elétrons. Para igualar o número de elétrons, multiplicamos a meia-reação da oxidação por 5 e a da redução por 2:
Meia-reação de redução (multiplicada por 2):
2MnO4^- + 16H^+ + 10e^- 2Mn^2+ + 8H2O
Meia-reação de oxidação (multiplicada por 5):
5H2O2 10H2O + 10e^-

Passo 5

Agora, somamos as duas meia-reações balanceadas:
2MnO4^- + 16H^+ + 10H2O2 2Mn^2+ + 8H2O + 10H2O
Simplificando os termos semelhantes:
2MnO4^- + 16H^+ + 10H2O2 2Mn^2+ + 18H2O

Resposta

A reação química balanceada entre o permanganato de potássio e o peróxido de hidrogênio em meio ácido é:
2MnO4^- + 16H^+ + 10H2O2 2Mn^2+ + 18H2O
Nessa reação, 10 elétrons estão envolvidos na transferência de elétrons entre as espécies químicas.

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