ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА (H2O2): СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, ПОЛУЧЕНИЕ. - ХИМИЯ

Пероксид водорода представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Н ₂ О ₂ . Из всех, это простейшая перекись из этого семейства химических соединений. Его структурная формула HOOH, этот внутренний кислородсодержащий мостик характерен для всех пероксидов.

В 1818 году H ₂ O ₂ был идентифицирован Луи Жаком Тенаром, который создал химическое соединение, которое затем назвал перекисью водорода. Это нестабильное соединение, оно разлагается под воздействием света, тепла и некоторых металлов.

Химическая формула перекиси водорода

Это очень полезное соединение, которое используется для дезинфекции мелких ран, отбеливания волос, водной обработки и т. Д. Хотя он может оказывать вредное воздействие на человека, он обнаружен во всех эукариотических клетках живых существ, где выполняет несколько полезных функций.

Перекись водорода вызывает окисление токсичных веществ, таких как фенолы, этанол, формальдегид и т. Д., Продуктов, которые выводятся печенью и почками. Кроме того, он способствует уничтожению бактерий, фагоцитируемых нейтрофильными лейкоцитами и макрофагами.

Структура

молекула

Молекула перекиси водорода представлена шарообразной моделью. Источник: Benjah-bmm27 через Википедию.

На верхнем изображении показана структура молекулы H ₂ O ₂ (HOOH): красные сферы соответствуют атомам кислорода, а белые - атомам водорода. Обратите внимание, что молекула не плоская, и что атомы H не затмеваются в пространстве (напротив друг друга).

Интересно, что H ₂ O ₂ трудно повернуть свою центральную простую связь OO, поэтому положения этих H нельзя поменять местами; один не упадет, а другой поднимется.

Зачем? Потому что в двух атомах кислорода есть две свободные пары электронов, что дает в общей сложности восемь очень близких электронов, которые отталкиваются друг от друга из-за своих отрицательных зарядов.

Повороты

Тем не менее, объектно-ориентированная связь подвержена небольшому вращению из-за взаимодействия с окружающей средой.

Например, сведя два больших пальца вместе, указательные пальцы вытянуты, а остальные сомкнуты, как будто рисуя площадку, а затем повернув большие пальцы таким образом, чтобы один из указательных пальцев был направлен вперед, а другой назад, вы получите приблизительное представление H ₂ O ₂ .

Если тело касается любого из указательных пальцев, большие пальцы будут вращаться в ответ на это взаимодействие; однако они немедленно вернутся в исходное положение из-за электронного отталкивания, упомянутого выше. Таким образом, эти вращения формируют динамические аспекты этой молекулы.

Межмолекулярные взаимодействия

В жидком состоянии H ₂ O ₂ удается установить водородные связи (HOOH-O ₂ H ₂ ), поскольку в противном случае его высокая температура кипения (150 ºC) по сравнению с водой не может быть объяснена.

Как только он переходит в газовую фазу, молекулы H ₂ O ₂ , по- видимому, больше не могут образовывать такие мостики не только из-за большего межмолекулярного расстояния, но и из-за того, что атомы водорода первыми соприкасаются в случае столкновений (это может снова визуализировали с помощью модели пальца).

Между тем, в твердой фазе угол между плоскостями, устанавливаемый буквой H, составляет 90 ° (указательные пальцы должны быть перпендикулярны). Теперь водородные связи становятся еще более важными, и молекулы H ₂ O ₂ располагаются в кристалле с тетрагональной структурой.

Свойства

sБутылка с перекисью водорода. В аптеках это достигается при концентрации 3% м / об. Источник: Pixnio.

имена

-Пероксид водорода

-Диоксидан

-Оксиданол

-Гидроксиновая кислота

-O-гидроксиол

-Пероксид

Молярная масса

34,0147 г / моль

Внешность

Бледно-голубая (концентрированная) или бесцветная жидкость. Он немного более вязкий и густой, чем вода. В целях безопасности его перегоняют при низких температурах и пониженном давлении, поскольку при нагревании он разлагается во взрывоопасной форме.

запах

Резкий или озоноподобный запах.

Вкус

ожесточенный

плотность

Твердый 1,71 г / см ³

Плотность его водных растворов зависит от их концентрации; например, при 27% он имеет плотность 1,10 г / см ³ , а при 50% - 1,13 г / см ^3.

Температура плавления

- 0,43 ºC

Точка кипения

150,2 ° С. Это значение было получено экстраполяцией, так как перекись водорода разлагается при высоких температурах.

Растворимость воды

Смешивается ≥ 100 мг / мл при 25 ºC

Растворимость

Он растворим в эфире и спиртах, но не растворим в петролейном эфире. Он разлагается на воду и кислород во многих органических растворителях.

Коэффициент разделения октанол / вода

Лог P = - 0,43

Давление газа

5 мм рт. Ст. При 30 ° C.

Константа диссоциации

рКа = 11,72

pH

Растворы перекиси водорода слабокислые. Например, 35% -ный имеет pH 4,6; но при концентрации 90% pH становится менее кислым: 5,1.

Показатель преломления (n

1,4061

Вязкость

1245 сПуаз при 20 ° C.

Теплоемкость

1,267 Дж / гК (газ)

2619 Дж / гК (жидкость)

Теплота испарения

1,519 Дж / г · К

стабильность

Стабилен при рекомендуемых условиях. Он дополнительно стабилизируется добавлением солей ацетанилида и олова.

коррозия

Едкий

Разложение

Он разлагается под воздействием света или в присутствии окисляющих и восстанавливающих веществ. Он также разлагается при нагревании. Когда он разлагается, он выделяет воду и кислород, и этому способствует повышение pH и температуры, а также присутствие фермента каталазы.

Поверхностное натяжение

80,4 дин / см при 20 ° C

Реактивность

H ₂ O ₂ действует как окислитель в кислых растворах двухвалентного железа (Fe ²⁺ ) до трехвалентного железа (F ³⁺ ); он также окисляет сульфит-ион (SO ₃^2- ) до сульфат-иона (SO ₄^2- ).

Он также может действовать как восстанавливающий агент в присутствии основных растворов, восстанавливая гипохлорит натрия (NaOCl) и перманганат калия (KMnO ₄ ) с выделением кислорода.

Приложения

Отбеливание

Перекись водорода используется в бумажной промышленности при отбеливании целлюлозы и бумаги, на которую уходит большая часть ее годового производства.

дезинфицирующий

Перекись водорода - это мягкий антисептик, предотвращающий инфицирование небольших ран, царапин и ожогов. Он также используется в качестве жидкости для полоскания рта и для снятия легкого раздражения во рту из-за язвы язвы или гингивита.

Он также используется для дезинфекции поверхностей, внутренней части холодильников, воды и борьбы с чрезмерным ростом бактерий в системах водоснабжения и градирнях. Перекись водорода выделяет свободные радикалы кислорода, которые расщепляют загрязняющие вещества.

Моющее средство

Перекись водорода используется в производстве моющих средств для отбеливания белья, включая перкарбонат натрия. Это соединение представляет собой комплекс карбоната натрия и пероксида водорода, который при растворении в воде разделяется на компоненты.

Косметическое приложение

Разбавленная перекись водорода используется при обесцвечивании волос перед окрашиванием. Его также используют для отбеливания зубов, а также в составе домашней зубной пасты.

Пропеллент

Перекись водорода используется в качестве одноразового топлива или окислительного компонента двухкомпонентной ракеты. Он разлагается с выделением кислорода и воды, что позволило использовать его в качестве топлива.

Его перекачивают в реакционную ячейку с катализатором, который ускоряет разложение. При этом образуется высокотемпературный водяной пар.

Когда пар выходит через зазор, он производит импульс. На подводной лодке V-80, построенной в 1940 году, в турбинах использовался кислород, вырабатываемый из перекиси водорода; называется турбинная система Уолтера.

получение

Первоначально перекись водорода получали в промышленных масштабах путем гидролиза персульфата аммония или электролиза бисульфата аммония, NH ₄ HSO ₄ .

В настоящее время перекись водорода получают промышленным путем с использованием антрахинона. Процесс осуществляется в четыре этапа: гидрирование, фильтрация, окисление, экстракция и очистка.

гидрирование

Алкилантрохинон гидрируется путем пропускания газообразного водорода через гидрогенизатор, загруженный оксидом алюминия и небольшим количеством катализатора (палладия). Поддерживают температуру 45ºC при постоянном перемешивании.

Алкилдрохинон превращается в алкилантрагидрохинон и тетрагидроалкилантрагидрохинон, последний выбран из-за его удобства для следующих процедур.

Фильтрация

Раствор, содержащий гидрогенизированный антрахинон, фильтруют для удаления следов катализатора, который он может содержать.

оксидирование

Отфильтрованный раствор окисляется при пропускании через него воздуха с образованием перекиси водорода низкой чистоты.

Экстракция и очистка

Раствор пероксида водорода проходит через экстракционную колонну жидкость-жидкость. Вода протекает через колонку, а раствор перекиси водорода прокачивается через нее.

Вода достигает дна экстрактора с концентрацией перекиси водорода от 25 до 35% масс. Затем его очищают вакуумной перегонкой до концентрации перекиси водорода 30%. Наконец он стабилизируется и хранится.

риски

Ожог перекисью водорода. Источник: Bobjgalindo

Перекись водорода - это едкий агент, поэтому при контакте с кожей она вызывает сильное раздражение, а также временное отбеливание (верхнее изображение). Он также может вызвать повреждение глаз, зуд, сыпь, покраснение и образование волдырей.

Вдыхание вызывает раздражение носа, горла и легких. Между тем, повторное воздействие может вызвать бронхит, кашель, мокроту и одышку. И как будто этого было недостаточно, он также вызывает головные боли, головокружение, тошноту и рвоту.

Сильное воздействие перекиси водорода может вызвать накопление жидкости в легких, известное как отек легких, - серьезное состояние, требующее немедленной медицинской помощи.

Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) установило максимально допустимый уровень перекиси водорода 1 ppm в рабочей среде за 8-часовую смену. Однако, поскольку это мутагенное соединение, его воздействие следует свести к минимуму.

Ссылки

Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
Wikipedia. (2019). Пероксид водорода. Получено с: en.wikipedia.org
Уильям Р. Басинг и Анри А. Леви. (2004). Кристаллическая и молекулярная структура пероксида водорода: нейтронографическое исследование. doi.org/10.1063/1.1696379
Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Пероксид водорода. База данных PubChem. CID = 784. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Редакторы энциклопедии Британника. (27 ноября 2018 г.). Пероксид водорода. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com
Департамент здравоохранения Нью-Джерси. (2016). Пероксид водорода. . Получено с: nj.gov
Мэтьюз, К. К., Ван Холд, К. Э., Ахерн, К. Г. (2002). Биохимия. Третье издание. Издатель Пирсон Аддисон Уэсли
Web MD. (2019). Пероксид водорода. Получено с: webmd.com

ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА (H2O2): СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, ПОЛУЧЕНИЕ. - ХИМИЯ - 2025