перекис водню Це неорганічна сполука, хімічною формулою якої є H2O2. З усього, це найпростіша перекис цього сімейства хімічних сполук. Його структурна формула - H-O-O-H, будучи цим внутрішнім кисневим містком, характерним для всіх пероксидів.

У 1818 р. H2O2 був ідентифікований Луї Жаком Тенаром, який підготував хімічну сполуку, яку потім назвав перекисом водню. Це нестійка сполука, вона розкладається під впливом світла, тепла та деяких металів.

водню

Це дуже корисна сполука, яка використовується при дезінфекції незначних ран, відбілюванні волосся, обробці водою тощо. Хоча він може чинити шкідливу дію на людину, він міститься у всіх еукаріотичних клітинах живих істот, де виконує кілька корисних функцій.

Перекис водню виробляє окислення токсичних речовин, таких як феноли, етанол, формальдегід тощо, які виводяться печінкою та нирками. Крім того, це сприяє знищенню бактерій, фагоцитованих нейтрофільними лейкоцитами та макрофагами.

Структура

Молекула

На верхньому зображенні показано структуру молекули H2O2 (H-O-O-H), червоні сфери відповідають атомам кисню, а білі - атомам водню. Зверніть увагу, що молекула не є плоскою, і що атоми Н не затемнюються в просторі (один перед іншим).

Цікаво, що H2O2 важко обертати свій центральний простий зв’язок O-O, тому положення цих H не можна поміняти місцями; один не опуститься, а інший - вгору.

Чому? Оскільки в двох атомах кисню є дві вільні пари електронів, що дає загалом вісім дуже близьких електронів і які відштовхують один одного через їх негативні заряди.

Обертання

Незважаючи на це, зв’язок O-O сприйнятливий до незначного обертання через взаємодію з навколишнім середовищем.

Наприклад, зібравши два великі пальці разом, витягнувши вказівні пальці, а інші зімкнувши, ніби малюючи корт, а потім повернувши великі пальці таким чином, що один вказівний палець вказує вперед, а другий назад, мають приблизне представлення H2O2.

Якщо тіло торкається будь-якого вказівного пальця, великі пальці обертаються у відповідь на цю взаємодію; однак вони негайно повернуться у своє початкове положення через зазначені вище електронні відштовхування. Таким чином, ці обертання обрамляють динамічні аспекти цієї молекули.

Міжмолекулярні взаємодії

У рідкому стані H2O2 вдається встановити водневі зв’язки (HOOH - O2H2), оскільки інакше його висока температура кипіння (150 ºC) у порівнянні з температурою води не пояснюється.

Як тільки вона переходить у газову фазу, молекули H2O2, імовірно, вже не можуть утворювати таких містків, не тільки через більшу міжмолекулярну відстань, але й атоми водню першими торкаються у разі зіткнень (це можна візуалізувати, вдаючись до цього до нової моделі пальців).

Тим часом у твердій фазі кут площин, встановлений Н, становить 90 ° (вказівні пальці розмістіть перпендикулярно). Тепер водневі зв’язки стають ще важливішими, і молекули H2O2 розташовані в кристалі з тетрагональною структурою.

Властивості

s Пляшка з перекисом водню. В аптеках це досягається з концентрацією 3% м/об. Джерело: Pixnio.

Імена

-Перекис водню

Молярна маса

Зовнішність

Блідо-блакитна (концентрована) або безбарвна рідина. Він трохи в’язкий і щільний, ніж вода. Він переганяється для безпеки при низьких температурах і при зниженому тиску, оскільки при нагріванні розкладається у вибуховій формі.

Запах

Різкий або озоноподібний запах.

Смак

Щільність

Тверда речовина 1,71 г/см 3

Щільності водних розчинів залежать від їх концентрації; наприклад, при 27% він має щільність 1,10 г/см 3, тоді як при 50% - 1,13 г/см 3

Точка плавлення

Точка кипіння

150,2 ° C. Це значення було отримано екстраполяцією, оскільки перекис водню розкладається при високих температурах.

Розчинність у воді

Змішується ≥ 100 мг/мл при 25 ºC

Розчинність

Він розчинний в ефірі та спиртах, але нерозчинний у петролейному ефірі. Розкладається на воду та кисень у багатьох органічних розчинниках.

Коефіцієнт розподілу октанол/вода

Тиск пари

Константа дисоціації

рН

Розчини перекису водню слабокислі. Наприклад, 35% має рН 4,6; але при концентрації на 90% рН стає менш кислим: 5.1.

Показник заломлення (nD)

В'язкість

1245 с Поазис при 20 ºC.

Теплоємність

2619 Дж/гК (рідина)

Тепло випаровування

Стабільність

Стабільний за рекомендованих умов. Далі він стабілізується додаванням ацетаніліду та солей олова.

Корозія

Розкладання

Він розкладається під впливом світла або в присутності окислюючих і відновлюючих речовин. Він також розкладається при нагріванні. Розкладаючись, він виділяє воду та кисень, сприяє підвищенню рН та температури, а також присутності ферменту каталази.

Поверхневий натяг

80,4 дин/см при 20 ° C

Реактивність

H2O2 діє як окислювач у кислих розчинах із заліза із заліза (Fe 2+) до заліза із заліза (F 3+); також окислює сульфіт-іон (SO3 2-) до сульфат-іона (SO4 2-).

Він також може діяти як відновник у присутності основних розчинів, відновлюючи гіпохлорит натрію (NaOCl) та перманганат калію (KMnO4) із виділенням кисню.

Програми

Відбілювання

Перекис водню використовується в паперовій промисловості при відбілюванні целюлози та паперу, яка споживає більшу частину щорічного виробництва.

Дезінфікуючий засіб

Перекис водню є м’яким антисептиком для запобігання інфікуванню невеликих ран, подряпин та опіків. Він також використовується як рідина для полоскання рота і для зняття легкого подразнення рота через наявність афти або гінгівіту.

Він також використовується для дезінфекції поверхонь, внутрішньої частини холодильників, води та боротьби із надмірним розмноженням бактерій у водопровідних системах та градирнях. Перекис водню виділяє вільні кисневі радикали, які розщеплюють забруднюючі речовини.

Миючий засіб

Перекис водню використовується у виробництві миючих засобів для відбілювання білизни, включаючи перкарбонат натрію. Ця сполука являє собою комплекс карбонату натрію та перекису водню, який при розчиненні у воді поділяється на його компоненти.

Косметичне застосування

Розбавлена ​​перекис водню використовується для відбілювання волосся перед фарбуванням. Він також використовується для відбілювання зубів, а також як частина саморобної зубної пасти.

Паливо

Перекис водню використовується як монопропелент або окислюючий компонент біпрополентної ракети. Він розкладається, виділяючи кисень і воду, що дозволило використовувати його як паливо.

Він закачується в реакційну комірку з наявністю каталізатора, який прискорює згадане розкладання. При цьому утворюється водяна пара високої температури.

Коли пара витісняється через зазор, він виробляє імпульс. Підводний човен V-80, побудований в 1940 році, використовував кисень, що утворюється з перекису водню у своїх турбінах; називається турбінною системою Вальтера.

Отримання

Спочатку перекис водню отримували промисловим способом шляхом гідролізу персульфату амонію, [(NH4) 2S2O8] або електролізу бісульфату амонію, NH4HSO4.

В даний час перекис водню отримують промисловим шляхом за допомогою антрахінону. Процес здійснюється у чотири стадії: гідрування, фільтрування, окислення, екстракція та очищення.

Гідрування

Алкилантрохінон гідрується, пропускаючи газоподібний водень через гідрогенатор, завантажений глиноземом і невеликою кількістю каталізатора (паладію). Температуру підтримують на рівні 45 ° C при постійному перемішуванні.

Алкилдрохінон перетворюється на алкілантрагідрохінон і тетрагідроалкілантрагідрохінон, останній відбирається для більшої зручності для наступних процедур.

Фільтрація

Розчин, що містить гідрований антрахінон, фільтрують для видалення слідів каталізатора, які він може містити.

Окислення

Відфільтрований розчин окислюється, пропускаючи через нього повітря, утворюючи перекис водню низької чистоти.

Видобування та очищення

Розчин перекису водню проходить через екстракційну колону рідина-рідина. Вода тече по колонці, а розчин з перекисом водню нагнітається через неї.

Вода досягає дна витяжки з концентрацією перекису водню від 25 до 35% мас. Потім його очищають вакуумною дистиляцією до концентрації перекису водню 30%. Нарешті стабілізується і зберігається.

Ризики

Перекис водню є корозійним агентом, тому при контакті зі шкірою викликає сильне подразнення, а також тимчасове відбілювання (зображення вгорі). Це також може спричинити пошкодження очей, свербіж, висип, почервоніння та пухирі.

Вдихання викликає подразнення носа, горла та легенів. Тим часом багаторазовий вплив може спричинити бронхіт, кашель, мокроту та задишку. І як би цього було недостатньо, це також породжує головний біль, запаморочення, нудоту та блювоту.

Сильний вплив перекису водню може призвести до накопичення рідини в легенях, відомого як набряк легенів - серйозний стан, який вимагає негайної медичної допомоги.

Адміністрація охорони праці (OSHA) встановила гранично допустиму кількість перекису водню 1 ppm у робочому середовищі за 8-годинну зміну. Однак, оскільки це мутагенна сполука, вплив слід зменшити до мінімуму.