ПЕРЕКИС ВОДНЮ (H2O2): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ, ОДЕРЖАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Пероксид водню являє собою неорганічну сполуку з хімічною формулою Н ₂ Про ₂ . З усіх, це найпростіший перекис цього сімейства хімічних сполук. Його структурна формула - HOOH, цей внутрішній кисневий міст є характерним для всіх пероксидів.

У 1818 р. Лу 2 Жак Тенар визначив H ₂ O ₂ , який підготував хімічну сполуку, яку потім назвав перекисом водню. Це нестійка сполука, вона розкладається при впливі світла, тепла та деяких металів.

Хімічна формула перекису водню

Це дуже корисна сполука, яка використовується при дезінфекції незначних ран, відбілюванні волосся, лікуванні водою тощо. Хоча він може мати шкідливі дії для людини, він знаходиться у всіх еукаріотичних клітинах живих істот, де він виконує кілька корисних функцій.

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

Будова

Молекула

Молекула перекису водню представлена ​​кульковою моделлю. Джерело: Benjah-bmm27 через Wikipedia.

На верхньому зображенні показана структура молекули H ₂ O ₂ (HOOH) з червоними сферами, що відповідають атомам кисню, а білі - атомами водню. Зауважте, що молекула не є плоскою і що атоми Н не затьмарені в просторі (один проти одного).

Цікаво, що H ₂ O ₂ важко обертати свою центральну просту зв'язок OO, тому положення цих H не можуть бути замінені; один не піде вниз, а інший піде вгору.

Чому? Тому що в двох атомах кисню є дві вільні пари електронів, що дає загалом вісім дуже близьких електронів і які відштовхуються один від одного через свої негативні заряди.

Обертання

Тим не менш, ланка ОО піддається легкому обертанню завдяки взаємодії з навколишнім середовищем.

Наприклад, зібравши два великі пальці разом із вказівними пальцями, а інші закриті, ніби малюючи корт, а потім поверніть великі пальці таким чином, що один із вказівних пальців вказує вперед, а другий назад, у вас буде приблизне подання H ₂ O ₂ .

Якщо тіло торкається будь-якого з вказівних пальців, великі пальці обертаються у відповідь на цю взаємодію; однак вони негайно повернуться у вихідне положення через вищезазначені електронні відштовхування. Ці обертання, таким чином, обрамляють динамічні аспекти цієї молекули.

Міжмолекулярні взаємодії

У рідкому стані H ₂ O ₂ вдається встановити водневі зв’язки (HOOH-O ₂ H ₂ ), оскільки в іншому випадку її висока температура кипіння (150 ºC) порівняно з температурою води не пояснюється.

Як тільки він переходить у газоподібну фазу, молекули H ₂ O ₂ , імовірно, більше не можуть утворювати такі мости через не тільки більшу міжмолекулярну відстань, але й атоми водню будуть першими доторкатися у разі зіткнень (це може знову візуалізується за допомогою моделі пальця).

Тим часом у твердій фазі кут площин, встановлений Н, дорівнює 90º (поставити вказівні пальці перпендикулярно). Тепер водневі зв’язки стають ще важливішими, і молекули H ₂ O ₂ розташовані в кристалі з тетрагональною структурою.

Властивості

s пляшка з перекисом водню. В аптеках це досягається при концентрації 3% м / об. Джерело: Pixnio.

Імена

-Перекис водню

-Діоксидан

-Оксиданол

-Пергідроксинова кислота

-О-гідроксиол

-Пероксид

Молярна маса

34,0147 г / моль

Зовнішність

Блідо синя (концентрована) або безбарвна рідина. Він трохи більш в’язкий і щільний, ніж вода. Його перегоняють для безпеки при низьких температурах і при зниженому тиску, оскільки він розкладається при нагріванні у вибухонебезпечному вигляді.

Запах

Різкий або озоноподібний запах.

Смак

Гіркий

Щільність

Тверда речовина 1,71 г / см ³

Щільність його водних розчинів залежить від їх концентрації; наприклад, при 27% вона має щільність 1,10 г / см ³ , тоді як при 50% 1,13 г / см ³

Точка плавлення

- 0,43 ºC

Точка кипіння

150,2 ° С. Це значення було отримано шляхом екстраполяції, 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 нафтовому ефірі. Розкладається на воду та кисень у багатьох органічних розчинниках.

Коефіцієнт розподілу октанол / вода

Журнал P = - 0,43

Тиск пари

5 мм рт.ст. при 30 ° С.

Константа дисоціації

pKa = 11,72

рН

Розчини перекису водню слабокислі. Наприклад, 35% має рН 4,6; але при концентрації 90% pH стає менш кислим: 5,1.

Індекс заломлення (n)

1,4061

В'язкість

1245 cPoise при 20 ° C.

Теплоємність

1,267 Дж / гК (газ)

2619 Дж / гК (рідина)

Тепло випаровування

1,519 Дж / г К

Стабільність

Стабільний при рекомендованих умовах. Він далі стабілізується додаванням ацетаніліду та солей олова.

Корозія

Роз’їдає

Розкладання

Розкладається при впливі світла або при наявності окислювальних і відновлюючих речовин. Він також розкладається при нагріванні. Коли він розкладається, він виділяє воду і кисень, і йому сприяють підвищення pH та температури, а також присутність ферменту каталази.

Поверхневе натягнення

80,4 дин / см при 20 ° C

Реактивність

H ₂ O ₂ діє як окислювач у кислотних розчинах залізного заліза (Fe ²⁺ ) до залізного заліза (F ³⁺ ); він також окислює іон сульфіту (SO ₃ ^2- ) до іона сульфату (SO ₄ ^2- ).

Він також може діяти як відновник у присутності основних розчинів, зменшуючи гіпохлорит натрію (NaOCl) та перманганат калію (KMnO ₄ ) з виділенням кисню.

Програми

Відбілювання

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

Дезінфікуючий засіб

Перекис водню є м'яким антисептиком для запобігання зараження дрібних ран, ошпарень та опіків. Він також використовується в якості засобу для полоскання рота і для зняття легкого подразнення ротової порожнини через наявність ракових захворювань або гінгівіту.

Він також використовується для дезінфекції поверхонь, внутрішніх приміщень холодильників, води та боротьби із надмірним зростанням бактерій у водних системах та градирнях. Перекис водню виділяє вільні радикали кисню, які розщеплюють забруднювачі.

Миючий засіб

Перекис водню використовується у виробництві відбілюючих засобів для білизни, включаючи перкарбонат натрію. Ця сполука являє собою комплекс карбонату натрію та перекису водню, який, розчиняючись у воді, розділяється на його компоненти.

Косметичне застосування

Розведений перекис водню використовується для відбілювання волосся перед фарбуванням. Також використовується для відбілювання зубів, а також входить до складу саморобної зубної пасти.

Паливо

Перекис водню використовується як монопропелент або окислювальний компонент двопрополентної ракети. Він розкладає, виділяючи кисень і воду - характеристика, яка дозволила використовувати його в якості палива.

Він закачується в реакційну клітинку з наявністю каталізатора, який прискорює розпад зазначеного. Під час цього утворюється водяна пара високої температури.

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

Отримання

Спочатку перекис водню отримували промислово гідролізом персульфату амонію або електролізом бісульфату амонію, NH ₄ HSO ₄ .

Перекис водню в даний час отримують промислово за рахунок використання антрахінону. Процес здійснюється в чотири етапи: гідрування, фільтрація, окислення, екстракція та очищення.

Гідрування

Алкілантрохінон гідрогенізують, пропускаючи газ водню через гідрогенатор, завантажений глиноземом і невеликою кількістю каталізатора (паладію). Температуру підтримують при 45 ° С при постійному перемішуванні.

Алкилдрохінон перетворюється на алкільний антрагідрохінон та тетрагідроалкілантрагідрохінон, останній вибирається для його зручності для наступних процедур.

Фільтрація

Розчин, що містить гідрований антрахінон, фільтрують, щоб видалити сліди каталізатора, який він може містити.

Окислення

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

Видобуток і очищення

Розчин перекису водню проходить через колону екстрагування рідина-рідина. Вода протікає через колонку, а через неї перекачується розчин перекису водню.

Вода досягає дна витяжки з концентрацією перекису водню між 25 і 35% мас. / Мас. Потім його очищають вакуумною перегонкою до концентрації перекису водню 30%. Нарешті він стабілізується і зберігається.

Ризики

Перекис водню горить. Джерело: Bobjgalindo

Перекис водню є корозійним засобом, тому при контакті з шкірою він викликає сильне роздратування, крім тимчасового відбілювання (верхнє зображення). Це також може спричинити пошкодження очей, свербіж, висип, почервоніння та пухирі.

Вдихання викликає подразнення носа, горла та легенів. Тим часом повторне опромінення може спричинити бронхіт, кашель, мокроту і задишку. І як би цього було недостатньо, він також породжує головні болі, запаморочення, нудоту та блювоту.

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

Управління охорони праці та охорони праці (OSHA) встановило максимально допустиму кількість перекису водню в 1 частину на мільйон у робочих умовах у 8-годинну зміну. Однак, оскільки це мутагенна сполука, експозиція повинна бути зведена до мінімуму.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Вікіпедія. (2019). Перекис водню. Відновлено з: en.wikipedia.org
3. Вільям Р. Бусінг та Анрі А. Леві. (2004). Кристалічна та молекулярна структура пероксиду водню: нейтронно - дифракційне дослідження. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Перекис водню. PubChem База даних. CID = 784. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Редактори Encyclopeedia Britannica. (27 листопада 2018 р.). Перекис водню. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com
6. Департамент охорони здоров'я Нью-Джерсі. (2016). Перекис водню. . Відновлено: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Біохімія. Третє видання. Видавець Пірсон Аддісон Веслі
8. Web MD. (2019). Перекис водню. Відновлено з: webmd.com