HIDROGÉN-PEROXID (H2O2): SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, FELHASZNÁLÁSOK, ELŐÁLLÍTÁS - KÉMIA - 2026

A hidrogén-peroxid egy szervetlen vegyület, amelynek képlete H ₂ O ₂. Mindenekelőtt ez a kémiai vegyületek családjának legegyszerűbb peroxidja. Szerkezeti képlete HOOH, ez a belső oxigénezett híd az összes peroxidra jellemző.

1818-ban a H ₂ O ₂ -ot Louies Jacques Thénard azonosította, aki kémiai vegyületet készített, amelyet hidrogén-peroxidnak neveztek. Nem stabil vegyület, bomlik fénynek, hőnek és egyes fémeknek való kitettség alatt.

A hidrogén-peroxid kémiai képlete

Ez egy nagyon hasznos vegyület, amelyet kisebb sebek fertőtlenítéséhez, hajfehérítéshez, vízkezeléshez stb. Használnak. Noha káros hatással lehet az emberekre, az élőlények minden eukarióta sejtjében megtalálható, ahol több jótékony funkciót is ellát.

A hidrogén-peroxid mérgező anyagok, például fenolok, etanol, formaldehid stb. Oxidációját eredményezi, amelyeket a máj és a vesék eliminálnak. Ezenkívül hozzájárul a neutrofil leukociták és makrofágok által fágosított baktériumok elpusztításához.

Szerkezet

Molekula

Hidrogén-peroxid-molekula, amelyet egy gömbcsíkkal ábrázolunk. Forrás: Benjah-bmm27 a Wikipedia segítségével.

A felső kép a H ₂ O ₂ (HOOH) molekula szerkezetét mutatja, a vörös gömbök az oxigén atomoknak felelnek meg, a fehérek pedig a hidrogén atomoknak. Vegye figyelembe, hogy a molekula nem lapos, és hogy a H-atomok nem tapadnak el a térben (egymással szemben).

Érdekes módon a H ₂ O ₂ nehezen tudja forgatni a központi egyszerű kötését, az OO-t, tehát ezen H helyzetük nem cserélhető; az egyik nem megy le, míg a másik felmegy.

Miért? Mivel a két oxigénatomban két szabad elektronpár van, amelyek összesen nyolc nagyon közel álló elektronot adnak, és negatív töltéseik miatt visszatükrözik egymást.

forgatások

Ennek ellenére az OO-kapcsolat érzékeny a csekély forgásra a környezettel való kölcsönhatások miatt.

Például, ha összehozza a két hüvelykujjat, kinyújtva a mutatóujjait, és a többi becsukva, mintha egy bíróság lenne, majd elfordítja a hüvelykujját oly módon, hogy az egyik mutatóujj előre mutat, a másik hátra, akkor egy a H ₂ O ₂ hozzávetőleges ábrázolása.

Ha egy test megérinti az egyik mutatóujját, a hüvelykujja elfordul, válaszul erre a kölcsönhatásra; azonban a fent említett elektronikus visszatérések miatt azonnal visszatérnek eredeti helyzetükbe. Ezek a forgások így felvázolják ennek a molekulanak a dinamikus aspektusait.

Intermolekuláris interakciók

Folyékony állapotban a H ₂ O ₂ hidrogénkötéseket képez (HOOH-O ₂ H ₂), mivel egyébként nem magyarázható annak magas forráspontja (150 ºC) a vízhez képest.

Miután átjutott a gázfázisba, a H ₂ O ₂ molekulák feltehetően nem képesek ilyen hidakat képezni, nemcsak a nagyobb intermolekuláris távolság miatt, hanem a hidrogén atomok is először érintkeznének ütközések esetén (ez ismét megjeleníteni az ujjmodell segítségével).

Eközben a szilárd fázisban a síkok H által megállapított szöge 90 ° (az mutatóujjakat merőlegesen állítsa). Most a hidrogénkötések még fontosabbá válnak, és a H ₂ O ₂ molekulák tetragonális szerkezetű kristályban vannak elrendezve.

Tulajdonságok

sA palack hidrogén-peroxiddal. A gyógyszertárakban ezt 3% m / v koncentrációval érik el. Forrás: Pixnio.

nevek

-Hidrogén-peroxid

-Dioxidan

-Oxidanol

-Perhidroxinsav

-O-hydroxyol

-Peroxid

Moláris tömeg

34,0147 g / mol

Fizikai megjelenés

Halványkék (koncentrált) vagy színtelen folyadék. Kissé viszkózusabb és sűrűbb, mint a víz. Alacsony hőmérsékleten és csökkentett nyomáson a biztonság érdekében desztillálják, mivel robbanásveszélyes anyagban melegszik fel.

Szag

Éles vagy ózonszerű szag.

Íz

Keserű

Sűrűség

Szilárd 1,71 g / cm ³

A vizes oldatok sűrűsége a koncentrációtól függ; például, a 27% -ot, akkor a sűrűsége 1,10 g / cm ³, míg a 50%, 1,13 g / cm ³

Olvadáspont

- 0,43 ºC

Forráspont

150,2 ° C Ezt az értéket extrapolációval kaptuk meg, mivel a hidrogén-peroxid magas hőmérsékleten bomlik.

Vízben való oldhatóság

Elkeverhető ≥ 100 mg / ml 25 ° C-on

Oldhatóság

Éterben és alkoholokban oldódik, de petroléterben nem oldódik. Számos szerves oldószerben vízre és oxigénné bomlik.

Oktanol / víz megoszlási együttható

Log P = - 0,43

Gőznyomás

5 mmHg 30 ° C-on.

Disszociációs állandó

pKa = 11,72

pH

A hidrogén-peroxid oldatok enyhén savasak. Például egy 35% -os pH-ja 4,6; de 90% -nál koncentrálva a pH kevésbé savas lesz: 5.1.

Törésmutató (n

1,4061

Viszkozitás

1,245 cPoise 20 ° C-on

Hőkapacitás

1,267 J / gK (gáz)

2619 J / gK (folyadék)

A párolgás hője

1,519 J / g K

Stabilitás

Az ajánlott feltételek mellett stabil. Ezt tovább stabilizálja acetanilid és ónsók hozzáadásával.

rozsdásodás

maró

bomlás

Bomlik fénynek való kitettséggel vagy oxidáló és redukáló anyagok jelenlétében. Hevítésre is bomlik. Amikor bomlik, víz és oxigén szabadul fel, és kedvező a pH és a hőmérséklet növekedése, valamint a kataláz enzim jelenléte.

Felületi feszültség

80,4 dyne / cm 20 ° C-on

Reakcióképesség

H ₂ O ₂ oxidáló szerként a vas vas (Fe ²⁺) savas oldatában vas vas (F ³⁺); ezenkívül oxidálja a szulfit-iont (SO ₃ ^2-) szulfát ionmá (SO ₄ ²).

Redukálószerként is működhet bázikus oldatok jelenlétében, redukálva a nátrium-hipokloritot (NaOCl) és a kálium-permanganátot (KMnO ₄) az oxigénkibocsátással.

Alkalmazások

Fehérítés

A hidrogén-peroxidot a papíriparban használják cellulóz- és papírfehérítéshez, amely éves termelésének legnagyobb részét elhasználja.

Fertőtlenítő

A hidrogén-peroxid enyhe fertőtlenítőszer, amely megakadályozza a kis sebek, kaparások és égési sérülések fertőzését. Szájvízként is alkalmazzák, és enyhítik a száj enyhe irritációját, ami fájdalomcsillapítás vagy ínygyulladás okozta.

Arra is használják, hogy fertőtlenítsék a felületeket, a hűtőszekrények belsejét, a vizet, valamint a vízrendszerekben és a hűtőtornyokban a baktériumok túlzott növekedése ellen. A hidrogén-peroxid szabad oxigéngyököket szabadít fel, amelyek lebontják a szennyező anyagokat.

Mosószer

A hidrogén-peroxidot használják a mosófehérítő mosószerek gyártásához, beleértve a nátrium-perkarbonátot is. Ez a vegyület nátrium-karbonát és hidrogén-peroxid komplexe, amely vízben való feloldódás után alkotóelemeire válik szét.

Kozmetikai alkalmazás

A hígított hidrogén-peroxidot a hajfehérítéshez használják a festés előtt. Fogak fehérítésére, valamint házi fogkrém része is.

Hajtóanyag

A hidrogén-peroxidot alkalmazzák egy bipropolens rakéta monopropellens vagy oxidáló alkotórészeként. Bomlik az oxigén és a víz felszabadításával - ez a tulajdonság lehetővé tette a hajtóanyagként történő felhasználást.

Ez egy reakciócellába pumpálódik egy katalizátor jelenlétében, amely felgyorsítja az említett bomlást. Ennek során magas hőmérsékletű vízgőz képződik.

Amikor a gőzt egy résen keresztül kiszorítják, impulzust generál. Az 1940-ben épített V-80 tengeralattjáró hidrogén-peroxidból előállított oxigént használt a turbinákban; Walter turbina rendszerének hívják.

beszerzése

Kezdetben, a hidrogén-peroxid kaptuk iparilag hidrolízisével ammónium-perszulfát, vagy elektrolízis ammónium-hidrogén-szulfát, NH ₄ HSO ₄.

A hidrogén-peroxidot iparilag antrakinon felhasználásával állítják elő. A folyamatot négy szakaszban hajtják végre: hidrogénezés, szűrés, oxidáció, extrahálás és tisztítás.

A hidrogénezés

Az alkilantrokinont hidrogénezzük úgy, hogy a hidrogéngázt egy alumínium-oxiddal és kis mennyiségű katalizátorral (palládium) töltött hidrogénezőn vezetjük át. A hőmérsékletet állandó keverés közben 45 ° C-on tartjuk.

Az alkildrokinont alkil-antrahidrokinonná és tetrahidroalkil-aminohidrokinonná alakítják, utóbbit a következő eljárások kényelme érdekében választják meg.

Szűrés

A hidrogénezett antrakinont tartalmazó oldatot kiszűrjük, hogy eltávolítsuk a katalizátor nyomát, amelyet tartalmazhat.

Oxidáció

A szűrt oldatot levegőn átáramlásával oxidálják, alacsony tisztaságú hidrogén-peroxidot képezve.

Extrahálás és tisztítás

A hidrogén-peroxid oldat áthalad egy folyadék-folyadék extrakciós oszlopon. A víz áramlik az oszlopon, míg a hidrogén-peroxid oldatot szivattyúzzák rajta.

A víz eléri az extraktor alját, és hidrogén-peroxid koncentrációja 25 és 35 tömeg% között van. Ezután vákuumdesztillációval tisztítottuk, és a hidrogén-peroxid koncentrációja 30% lett. Végül stabilizálódik és tárolódik.

kockázatok

Hidrogén-peroxid ég. Forrás: Bobjgalindo

A hidrogén-peroxid maró hatású, így a bőrrel való érintkezés esetén az ideiglenes fehéredés mellett súlyos irritációt okoz (felső kép). Szemkárosodást, viszketést, kiütést, bőrpírot és hólyagosodást okozhat.

A belégzés az orr, a torok és a tüdő irritációját okozza. Időközben az ismételt expozíció hörghurutot, köhögést, váladékot és légszomjat okozhat. És mintha nem lenne elég, fejfájást, szédülést, émelygést és hányást is okoz.

A hidrogén-peroxid súlyos kitettsége folyadék felhalmozódását okozhatja a tüdőben, tüdőödéma néven ismert - súlyos állapot, amely azonnali orvosi ellátást igényel.

A Munkahelyi Biztonsági és Egészségvédelmi Hivatal (OSHA) megállapította a munkakörnyezetben egy 8 órás műszakban a hidrogén-peroxidra megengedett maximális 1 ppm-ot. Mivel azonban mutagén vegyület, az expozíciót minimális szinten kell tartani.

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hidrogén-peroxid. Helyreállítva: en.wikipedia.org
3. William R. Busing és Henri A. Levy. (2004). A hidrogén-peroxid kristály- és molekuláris szerkezete: neutrondiffrakciós vizsgálat. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Hidrogén-peroxid. PubChem adatbázis. CID = 784. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2018. november 27.). Hidrogén-peroxid. Encyclopædia Britannica. Helyreállítva: britannica.com
6. New Jersey Egészségügyi Minisztérium. (2016). Hidrogén-peroxid.. Helyreállítva: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biokémia. Harmadik kiadás. Pearson Addison Wesley kiadó
8. Web MD. (2019). Hidrogén-peroxid. Helyreállítva: webmd.com