Laboratorio di chimica in casa/Perossido di idrogeno: differenze tra le versioni

La concentrazione del perossido di idrogeno nelle soluzioni per il laboratorio è indicata in percentuale P/P, mentre in quelle per uso domestico e farmaceutico è indicata in '''volumi''' ('''vol'''). Questa unità di misura è uguale ai volumi di ossigeno molecolare che si liberano a 0 °C ed 1 atm da una unità di volume di soluzione. Dire per esempio "perossido di idrogeno 3 vol" significa che da una unità di volume di tale soluzione (1 l, 100 ml, 250 ml ...) se ne liberano tre di O<sub>2</sub> (3 l, 300 ml, 750 ml).<ref>Si faccia attenzione a non confondere i '''vol''' con la percentuale '''P/P''' o '''P/V''', che non sono affatto equivalenti.</ref>
 
Per ricavare direttamente la molarità della soluzione, vanno moltiplicati i vol indicati per una costante pari a 8,931·10<sup>-2</sup> mol/(l×vol):
Conoscendo i vol di una soluzione di H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> è possibile ricavare la molarità conoscendo solo il peso molecolare dell'ossigeno, la sua densità, e la seguente equazione chimica:
 
<math>M_{H_2O_2} = vol_{H_2O_2} \times 0,08931\; \frac{mol}{l\!\times\!vol} </math>
 
{{Cassetto
|colore=orange
|titolo=Dimostrazione
|testo=
{{...}}
{{Nota
|titolo = Dati
|larghezza = 250px
|contenuto =
'''H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>:''' conc.vol 12= vol<small><math>\frac{X\;l_{O_2}}{l_{slz}}</math></small> - p.m. 34,0 g/mol <br />
'''O<sub>2</sub>:''' p.m. 32,0 g/mol - dens.ρ 1,429 g/l (0 °C, 1 atm)
}}
Conoscendo i vol di una soluzione di H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> è possibile ricavare la molarità conoscendo solo il peso molecolare dell'ossigeno, la sua densità, e la seguente equazione chimica:
 
2 H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> → 2 H<sub>2</sub>O + O<sub>2</sub>↑
Abbiamo detto innanzi tutto che i vol del perossido di idrogeno sono il rapporto tra i volumi di ossigeno liberato dalla soluzione ed il volume della soluzione.
 
:<math> X\;vol = \frac{X\;l_{O_2}}{X\;l_{slz}} </math> <ref>La sigla '''slz''' sta per '''soluzione'''.</ref>
 
Da questi, conoscendo la densità dell'ossigeno, possiamo ricavare i grammi di O<sub>2</sub> liberati ogni litro di soluzione. <ref>Come detto in precedenza, i volumi di ossigeno liberati dalla soluzione sono misurati a 0 °C e ad 1 atm di pressione, quindi anche la densità dell'ossigeno dovrà essere quella misurata in quelle condizioni, e cioè 1,429 g/l.</ref>
 
:<math> \frac{X\;l_{O_2}}{X\;l_{slz}} \times \rho_{O_2}\;(\frac{gg_{O_2}}{ll_{O_2}}) = \frac{X\;g_{O_2}}{l_{slz}} </math> <ref>La lettera greca '''<math>\rho</math>''' indica la densità, in questo caso dell'ossigeno, ini massa di ossigeno (g/) su volume di ossigeno (l).</ref>
 
Trasformiamo ora i grammi di ossigeno su volume di soluzione in moli.
:<math> \frac{X\;g_{O_2}}{l_{slz}} : p.m._{O_2}\;(32\; \frac{g}{mol}) = \frac{X\;mol_{O_2}}{l_{slz}}</math><ref>La sigla p.m. sta per [[w:Massa molecolare|peso molecolare]].</ref>
 
In base ai coefficienti stechiometrici dei reagenti dell'equazione sopra riportata, sappiamo che le moli di perossido di idrogeno presenti in soluzione sono uguali al doppio delle moli di ossigeno liberato. Da ciò ricaviamo la concentrazione molare di H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
 
:<math> M_{H_2O_2} = 2\ \frac{X\;mol_{O_2}}{l_{slz}} </math>
 
In questo modo abbiamo ricavato la molarità della soluzione. Tramite questo procedimento è stata ricavata la formula generalecostante:
 
:<math>M_ vol \times 1,429\; \frac{H_2O_2g}{l} =: vol_32\; \frac{H_2O_2g}{mol} \times 2 = 0,089308931\; \frac{mol}{l \!\times \!vol} </math>
 
Da cui abbiamo ricavato l'equazione finale:
{{Cassetto
 
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:<math> M_{H_2O_2} = vol_{H_2O_2} \times 0,08931\; \frac{mol}{l\!\times\!vol} </math>
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'''H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>:''' conc. 12 vol - p.m. 34,0 g/mol <br />
'''O<sub>2</sub>:''' 32,0 g/mol - dens. 1,429 g/l (0 °C, 1 atm)
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