EXPRESIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DEL AGUA OXIGENADA
Podemos expresar la concentración de agua oxigenada, entre otras, de dos formas diferentes:
- Concentración de una disolución de agua oxigenada expresada como % en peso. Se refiere a los gramos de agua oxigenada que hay por cada 100 g de disolución (la parte, que es el agua oxigenada, entre el todo que es la suma del agua oxigenada, o soluto, más el disolvente que es el agua; es decir, la disolución contiene la suma del soluto, o solutos si los hubiera, y el disolvente que hay contenidos en la misma).
\color{DarkRed} \large\text{Concentraci\'{o}n}\text{ de }\text{H}_{2}\text{O}_2\text{ en \% en peso}=\frac{\text{g de H}_{2}\text{O}_{2}\text{ en disoluci\'{o}n}}{\text{g totales de disoluci\'{o}n (g}_{soluto}+\text{g}_{disolvente}\text{)}}·\text{100}
Entonces, si nos dicen que tenemos una disolución de agua oxigenada al 6% de concentración, nos están diciendo que en 100 gramos de la disolución, hay 6 gramos que son de agua oxigenada. El resto de gramos son de disolvente (normalmente agua destilada). En este caso, 94 gramos serían de agua.
Lo habitual es encontrar agua oxigenada de concentraciones al 3%, 6%, 9% y 12%.
- Concentración de una disolución de agua oxigenada expresada en volúmenes de oxígeno. En este caso se expresa la concentración referida a los litros de oxígeno en forma de gas que puede desprender un litro de disolución de agua oxigenada cuando se descompone por completo (según la reacción de descomposición antes mencionada).
Así, pues, un agua oxigenada de 30 volúmenes, quiere decir que se trata de una disolución de agua oxigenada donde, si el H2O2 se ha descompuesto por completo (según su reacción de descomposición), se han desprendido 30 litros de oxígeno gaseoso.
Podemos relacionar ambas formas de expresar la concentración de agua oxigenada en una disolución de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en agua.
Para ello usamos la siguiente fórmula: \(\color{DarkRed}\text{V = 3,29 · C}\)
donde:
V : es la concentración de agua oxigenada expresada en volúmenes.
C : es la concentración de agua oxigenada expresada en % en peso.
Veamos algunos ejemplos de aplicación de la fórmula.
- Tengo una disolución de agua oxigenada al 3% en peso y quiero saber su equivalencia expresada en volúmenes. Aplicamos la fórmula V = 3,29 · C, pero, primero tengo que ver qué datos conozco.
En este caso me dicen que C = 3 %. Por tanto, lo tenemos muy simple. Llevando el valor de C a la fórmula:
\color{DarkRed}\text{3,29 · 3 = 9,87 = (redondeando) = 10 vol\'umenes}
Lo cual se traduce en que una disolución al 3% en peso de agua oxigenada es equivalente a decir que se trata de una disolución de agua oxigenada de 10 volúmenes de concentración de agua oxigenada.
- Imaginemos ahora el caso contrario. Es decir, tenemos una disolución de agua oxigenada cuya concentración nos dicen que es de 30 volúmenes de agua oxigenada, y la queremos expresar como concentración en % en peso. Pues muy simple. Aplicamos nuevamente nuestra fórmula V = 3,29 · C, pero ahora:
El dato que conocemos es el valor de V, es decir V = 30 volúmenes. Pues, muy sencillo, solo tenemos que llevar ese valor a nuestra fórmula: \(\color{DarkRed}\text{30 = 3,29 · C}\)
y ahora, como lo que quiero calcular es C, pues tendré que despejarla para poder realizar el cálculo y obtener así dicho valor, es decir la concentración de agua oxigenada expresada en % en peso de agua oxigenada. Por tanto, 3,29 que multiplica a C pasará al primer miembro de la ecuación dividiendo, quedando: \color{DarkRed}\frac{\large{30}}{\large{3,29}}\large{ = C}
y ya, simplemente, dividiendo, obtenemos un valor de C = 9,11 %, que redondeando queda C = 9 %.
Por tanto, podemos concluir diciendo que una disolución de agua oxigenada cuya concentración en agua oxigenada es de 30 volúmenes equivale a decir que tenemos una disolución de agua oxigenada cuya concentración en agua oxigenada es del 9 % en peso.
En caso de que tengamos una disolución con una determinada concentración de agua oxigenada que queremos diluir, no añadiremos otra disolución de agua oxigenada de menor concentración.
Lo que hacemos es añadir a la disolución agua desionizada o agua destilada.
De esta forma aumentamos la cantidad de disolvente para la misma cantidad de soluto (el agua oxigenada disuelta en agua), haciendo que el resultado sea una menor cantidad de agua oxigenada en proporción a la cantidad de agua y, por tanto, una disolución menos concentrada en agua oxigenada.
DESPRENDIMIENTO DE OXÍGENO
Se llama desprendimiento de oxígeno a los litros de oxígeno en forma de gas que se obtienen de la descomposición del agua oxigenada en disolución.
Se calcula mediante la fórmula: \(\color{DarkRed}\text{D = V · L}\)
donde:
D : es el desprendimiento de oxígeno, expresado en litros (L)
V : es la concentración de la disolución de agua oxigenada, expresada en volúmenes (vol)
L : es el volumen de la disolución, expresado en litros (L)
Veámoslo con un ejemplo:
¿Cuál será el desprendimiento de oxígeno si la concentración de agua oxigenada es de 20 volúmenes y tenemos 3 litros de disolución?
Simplemente, aplicando la fórmula anterior: \(\color{DarkRed}\text{D = V · L = 20 · 3 = 60 L de }\text{O}_2\)
Es decir se desprenden 60 litros de oxígeno gaseoso.
En algunos procesos técnicos se utilizan aguas oxigenadas que poseen distintas concentraciones.
En ocasiones no se dispone de la concentración adecuada y es preciso prepararla.
Por este motivo se realizan mezclas de aguas oxigenadas y se obtiene, así, un agua oxigenada con una concentración de valor comprendido entre las dos que se han utilizado para elaborarla.
Cuando se mezclan dos o más disoluciones de agua oxigenada, el desprendimiento de la mezcla final es igual a la suma de los desprendimientos de las disoluciones que se han mezclado.
De este modo, mezclando dos disoluciones de distinta concentración en agua oxigenada, tenemos:
- Desprendimiento de oxígeno de la primera disolución: D1 = V1 · L1
- Desprendimiento de oxígeno de la segunda disolución: D2 = V2 · L2
- Desprendimiento de oxígeno de la mezcla final resultante: Df = Vf · Lf , que como hemos dicho es suma de D1 y D2.
Por tanto:
Desprendimiento de oxígeno de la mezcla = desprendimiento de oxígeno de la primera disolución + desprendimiento de oxígeno de la segunda disolución
\color{DarkRed}\text{D}_\text{f}\text{ = V}_\text{f}\text{ · L}_\text{f}\text{ = D}_\text{1}\text{ + D}_\text{2}\text{= (V}_\text{1}\text{ · L}_\text{1}\text{)}\text{ + (V}_\text{2}\text{ · L}_\text{2}\text{)}
Veamos lo anterior aplicado en un ejemplo:
| Si mezclamos 200 mL de una disolución de agua oxigenada de 30 volúmenes de concentración, con 50 mL de una disolución de 20 volúmenes de concentración, ¿cuál será la concentración final de agua oxigenada en la mezcla? |
Tenemos entonces:
- Disolución 1 (D1): 200 mL de disolución de agua oxigenada de 30 volúmenes.
- Disolución 2 (D2): 50 mL de disolución de agua oxigenada de 20 volúmenes.
Lo primero que tenemos que hacer es pasar el volumen de cada disolución de mL (que es como nos dan el volumen de disolución) a L.
Nosotros sabemos que 1 litro (L) de cualquier sustancia es lo mismo que 1000 mililitros (mL).
Es decir, que 1 L = 1000 mL.
Así pues, aplicando un sencillo factor de conversión:
Disolución 1: \color{DarkRed}\text{200 mL de disolucion de H}_2\text{O}_2\text{= 200 mL · }\frac{\text{1 L}}{\text{1000 mL}}\text{=}\frac{\text{200 mL · 1 L}}{\text{1000 mL}} = \text{0,2 L de disolución de H}_2\text{O}_2
Disolución 2:
\color{DarkRed}\text{50 mL de disolucion de H}_2\text{O}_2\text{= 50 mL · }\frac{\text{1 L}}{\text{1000 mL}}\text{=}\frac{\text{50 mL · 1 L}}{\text{1000 mL}} = \text{0,05 L de disolucion de H}_2\text{O}_2
Hecho este cambio, lo demás resulta evidente.
Tenemos dos disoluciones, disolución 1, cuyo volumen, L1, es de 0,2 L, y disolución 2, cuyo volumen, L2, es de 0,05 L. Por tanto el volumen total, resultante de la mezcla de ambas disoluciones será la suma de los volúmenes mezclados. Es decir: \(\color{DarkRed}\text{L}_\text{f}=\text{0,2 L + 0,05 L = 0,25 L}\)
De igual forma, sabemos, o podemos calcular fácilmente el desprendimiento de oxígeno para cada mezcla individual. Así, pues, tenemos:
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\color{DarkRed}\text{D}_\text{1}=\text{0,2 L · 30 = 6 L}
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\color{DarkRed}\text{D}_\text{2}=\text{0,05 L · 20 = 1 L}
|
con lo que resulta un Df: \color{DarkRed}\text{D}_\text{f}=\text{D}_1+\text{D}_2=\text{6 L + 1 L}= \text{7 L}Al haber calculado Df, hemos obtenido los litros de oxígeno (O2) que se desprenden en total en la mezcla de las dos disoluciones de agua oxigenada (disolución 1 + disolución 2).
Entonces, ¿cómo podemos saber la concentración de agua oxigenada en la mezcla final que ha resultado de mezclar las dos disoluciones de agua oxigenada que yo tenía separadas?.
Usamos entonces la fórmula anterior: D = V · L, que, como hemos, visto nos relaciona los litros de oxígeno desprendidos (L) con la concentración de agua oxigenada expresada en volúmenes (V) y el volumen de disolución en litros (L).
En nuestro problema, hemos calculado los litros totales desprendidos por la disolución resultante de haber mezclado las disoluciones 1 y 2. Esto es, Df = 7 L.
En cuanto al volumen total de la disolución resultante de la mezcla, también es inmediato puesto que es la suma del volumen de las dos disoluciones mezcladas. Así pues, Lf = 0,25 L
Entonces analizando nuevamente la fórmula D = V x L, vemos que el único dato que nos falta por calcular es "V", que es la concentración del agua oxigenada en la disolución final que resulta de mezclar las dos disoluciones individuales 1 y 2.
Por tanto: \(\color{DarkRed}\text{D}_\text{f}=\text{V}_\text{f}+\text{L}_\text{f}\) , donde Df, que lo habíamos calculado, tiene un valor de 7 L, y Lf, que también lo hemos calculado, es igual a 0,25 L.
Sencillamente tenemos que despejar Vf:
\color{DarkRed}\text{V}_\text{f}=\frac{\text{D}_\text{f}}{\text{L}_\text{f}}=\frac{\text{7 L}}{0,25 L}=\text{28 vol\'umenes}
APLICACIONES DEL AGUA OXIGENADA
En el ámbito profesional, el agua oxigenada se emplea para varios fines:
- Como decolorante. Aclara el color del cabello y del vello corporal puesto que consigue oxidar la melanina presente en ellos. La concentración empleada dependerá del grado de decoloración que se quiera obtener.
- Como neutralizante de permanentes. Se utiliza en la fase de neutralización de la permanente a una concentración de 10 volúmenes en un medio acido-débil.
- En los tintes de oxidación. Oxidan los compuestos químicos del colorante para dar lugar a los polímeros que proporcionan el color del tinte. Ejemplos: en tintes de pestañas y tintes capilares.
CONSERVACIÓN DEL AGUA OXIGENADA
El agua oxigenada es un compuesto caracterizado por una alta inestabilidad que en medio acuoso, como ya sabemos, se descompone fácilmente en agua y oxigeno.
Son varios los factores que aceleran su descomposición.
Son los siguientes:
- Luz: la luz intensa, y sobre todo la solar, favorecen la descomposición del agua oxigenada. Por ello, es recomendable envasarla en frascos de color oscuro que eviten la filtración de la luz.
- Temperatura: el agua oxigenada debe almacenarse alejada de focos de calor (infrarrojos, estufas, fuego, etc.), ya que se trata de una reacción exotérmica, es decir, que desprende calor.
- Sustancias alcalinas: se debe evitar el contacto con recipientes que hayan contenido previamente sustancias alcalinas, como, por ejemplo, el amoniaco. Por ello, en algunas técnicas, como la de decoloración del vello, se recomienda utilizar un medio alcalino para acelerar el proceso.
- Impurezas y suciedad: por su poder oxidante, el agua oxigenada reacciona con todo tipo de materia orgánica. Para evitarlo, es imprescindible asegurarse de que los recipientes deben permanecen abiertos el menor tiempo posible.
- Agua del grifo: contiene sustancias disueltas que facilitan su descomposición, por lo que ha de emplearse agua desionizada o destilada cuando se necesite diluir el agua oxigenada.
- Metales: no es recomendable envasarla en recipientes metálicos ni en frascos de cristal, ya que estos favorecen el desprendimiento del oxigeno.
A TENER EN CUENTA CUANDO MANIPULAMOS AGUA OXIGENADA
Es muy importante tener en cuenta las siguientes indicaciones a la hora de manipular el agua oxigenada:
- Evitar el contacto con los ojos y las mucosas.
- Respetar siempre el tiempo de aplicación.
- Utilizar la concentración adecuada.
- Emplear agua destilada o desionizada cuando sea necesario diluirla.
- Hacer uso de guantes.
- Asegurarse de que se conserva en condiciones adecuadas.
- Mantenerla siempre fuera del alcance de los niños.
LEGISLACIÓN EXISTENTE SOBRE LOS PRODUCTOS COSMÉTICOS QUE CONTIENEN AGUA OXIGENADA
La reglamentación técnico-sanitaria de productos cosméticos especifica una serie de normas obligatorias para los cosméticos que contienen agua oxigenada. En ellas se indican las concentraciones máximas según su uso y las advertencias que deben figurar impresas en su etiqueta.
Según el campo de aplicación o uso, las concentraciones máximas permitidas en producto terminado son las siguientes:
- Preparados para cuidados capilares: 12 % de H2O2 (40 vol).
- Preparados para higiene de la piel: 4 % de H2O2 (13 vol).
- Preparados para endurecer las uñas: 2% de H2O2 (7 vol).
En todos los casos, en los preparados anteriores, deben figurar impresas las siguientes indicaciones:
- Contiene agua oxigenada.
- Evitar el contacto con los ojos.
- En caso de contacto con los ojos, lavar inmediatamente con abundante agua.