ВОДОРОДЕН ПЕРОКСИД (H2O2): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, ПОЛУЧАВАНЕ - ХИМИЯ - 2025

На водороден пероксид е неорганично съединение с химична формула H ₂ O ₂. От всичко това е най-простият пероксид от това семейство химически съединения. Структурната му формула е HOOH, като този вътрешен кислороден мост е характерен за всички пероксиди.

През 1818 г. H ₂ O ₂ е идентифициран от Луис Жак Тенар, който приготвя химическо съединение, което след това нарича водороден пероксид. Това е нестабилно съединение, разлага се при излагане на светлина, топлина и някои метали.

Химична формула на водороден пероксид

Това е много полезно съединение, което се използва при дезинфекция на незначителни рани, избелване на косата, обработка на вода и др. Въпреки че може да има вредни действия за хората, той се намира във всички еукариотни клетки на живи същества, където той изпълнява няколко полезни функции.

Водородният пероксид произвежда окисляването на токсични вещества като феноли, етанол, формалдехид и др., Продукти, които се елиминират от черния дроб и бъбреците. В допълнение, той допринася за унищожаването на бактерии, фагоцитирани от неутрофилни левкоцити и макрофаги.

структура

молекула

Молекула на водороден пероксид, представена от модел с топка и пръчка. Източник: Benjah-bmm27 чрез Wikipedia.

Горното изображение показва структурата на молекулата H ₂ O ₂ (HOOH), с червените сфери, съответстващи на кислородните атоми, а белите - на водородните атоми. Обърнете внимание, че молекулата не е плоска и че Н атомите не са затъмнени в пространството (един срещу друг).

Интересното е, че H ₂ O ₂ е трудно да се върти неговата централна OO проста връзка, така че позициите на тези H не могат да бъдат разменени; единият няма да слезе, докато другият тръгне нагоре.

Защо? Защото в двата кислородни атома има две свободни двойки електрони, което дава общо осем много близки електрона и които се отблъскват един друг поради отрицателните си заряди.

ротации

И все пак OO връзката е податлива на леко завъртане поради взаимодействия с нейната среда.

Например, като обедините двата палеца заедно, като показалечните пръсти са изпънати, а останалите се затворят, сякаш чертаете корт, и след това завъртите палците по такъв начин, че единият показалец да сочи напред, а другият назад, ще имате приблизително представяне на H ₂ O ₂.

Ако тяло докосне някой от показалеца, палците ще се въртят в отговор на това взаимодействие; въпреки това те веднага ще се върнат в първоначалното си положение поради споменатите по-горе електронни отблъсквания. По този начин тези завъртания са в рамка на динамичните аспекти на тази молекула.

Междумолекулни взаимодействия

В течно състояние H ₂ O ₂ успява да установи водородни връзки (HOOH-O ₂ H ₂), тъй като в противен случай неговата висока точка на кипене (150 ° C) в сравнение с тази на водата не би била обяснена.

След като премине в газообразна фаза, молекулите на Н ₂ О ₂ вероятно не могат вече да образуват такива мостове, поради не само по-голямото междумолекулно разстояние, но и водородните атоми биха били първите, които се докоснат в случай на сблъсъци (това може отново се визуализира с помощта на модела на пръста).

Междувременно в твърдата фаза ъгълът на равнините, установен от Н, е 90º (поставете показалеца перпендикулярно). Сега водородните връзки стават още по-важни и молекулите на Н ₂ О ₂ са подредени в кристал с тетрагонална структура.

Имоти

sButtle с водороден пероксид. В аптеките се постига с концентрация 3% m / v. Източник: Pixnio.

Имена

-Водороден пероксид

-Dioxidan

-Oxidanol

-Перхидроксидна киселина

-О-hydroxyol

-Кислородна вода

Моларна маса

34.0147 g / mol

Външен вид

Бледо синя (концентрирана) или безцветна течност. Той е малко по-вискозен и плътен от водата. Дестилира се за безопасност при ниски температури и при понижено налягане, тъй като се разлага при нагряване във експлозивна форма.

миризма

Остра или озонова миризма.

вкус

горчив

плътност

Твърди 1.71 гр / см ³

Плътността на водните му разтвори зависи от тяхната концентрация; например, при 27% тя има плътност 1,10 g / cm ³, докато при 50%, 1,13 g / cm ³

Точка на топене

- 0,43 ºC

Точка на кипене

150,2 ° С. Тази стойност е получена чрез екстраполация, тъй като водородният пероксид се разлага при високи температури.

Разтворимост във вода

Смесваем ≥ 100 mg / mL при 25 ºC

разтворимост

Разтворим е в етер и алкохоли, но неразтворим в петролен етер. Разлага се във вода и кислород в много органични разтворители.

Коефициент на разпределение на октанол / вода

Log P = - 0,43

Парно налягане

5 mmHg при 30 ° C.

Константа на дисоциация

pKa = 11.72

рН

Разтворите на водороден пероксид са леко кисели. Например, 35% има рН 4,6; но когато се концентрира при 90%, pH става по-малко кисел: 5.1.

Индекс на пречупване (n

1,4061

вискозитет

1245 cPoise при 20 ° C.

Топлинен капацитет

1,267 J / gK (газ)

2,619 J / gK (течност)

Топлина от изпаряване

1,519 J / g K

стабилност

Стабилен при препоръчителни условия. Освен това се стабилизира чрез добавяне на ацетанилид и калаени соли.

корозия

корозивен

разлагане

Разлага се при излагане на светлина или при наличие на окисляващи и редуциращи вещества. Разлага се и при нагряване. Когато се разлага, той отделя вода и кислород и се благоприятства от повишаване на рН и температура, както и от наличието на ензима каталаза.

Повърхностно напрежение

80,4 дина / см при 20 ° С

реактивност

H ₂ O ₂ действа като окислител в киселинни разтвори от желязо (Fe ²⁺) до железно желязо (F ³⁺); той също окислява сулфитния йон (SO ₃ ^2-) до сулфатен йон (SO ₄ ^2-).

Той може също така да действа като редуциращ агент в присъствието на основни разтвори, намалявайки натриевия хипохлорит (NaOCl) и калиев перманганат (KMnO ₄) с освобождаването на кислород.

Приложения

избелване

Водородният пероксид се използва в хартиената промишленост при целулозно и хартиено избелване, което консумира по-голямата част от годишното му производство.

дезинфекционен

Водородният пероксид е лек антисептик за предотвратяване на инфекция на малки рани, ожулвания и изгаряния. Използва се и като вода за уста и за облекчаване на леко дразнене на устата поради наличието на ракови заболявания или гингивит.

Използва се и за дезинфекция на повърхности, интериор на хладилници, вода и борба с прекомерния растеж на бактерии във водни системи и охладителни кули. Водородният пероксид отделя свободни кислородни радикали, които разграждат замърсителите.

Перилен препарат

Водородният пероксид се използва при производството на прахове за избелване на пране, включително натриев перкарбонат. Това съединение представлява комплекс от натриев карбонат и водороден пероксид, който при разтваряне във вода се разделя на своите компоненти.

Козметично приложение

Разредният водороден прекис се използва при избелване на косата преди оцветяване. Използва се и за избелване на зъбите, както и като част от домашна паста за зъби.

ракетно гориво

Водородният пероксид се използва като монопропелант или окисляващ компонент на двупрополентна ракета. Разлага се, отделяйки кислород и вода, характеристика, която позволява използването му като гориво.

Той се изпомпва в реакционна клетка с присъствието на катализатор, който ускорява разпадането. По време на това се образува водна пара с висока температура.

Когато парата се изгони през празнина, тя произвежда импулс. Подводницата V-80, построена през 1940 г., използва кислород, генериран от водороден пероксид в своите турбини; наречена турбинна система на Уолтър.

Получаване

Първоначално, водороден прекис се получава промишлено чрез хидролиза на амониев персулфат, или електролиза на амониев бисулфат, NH ₄ HSO ₄.

Понастоящем водородният пероксид се получава индустриално чрез използването на антрахинон. Процесът се осъществява на четири етапа: хидриране, филтриране, окисляване, екстракция и пречистване.

хидрогениране

Алкилантроххинонът се хидрогенира чрез преминаване на водородния газ през хидрогенатор, натоварен с алуминиев оксид и малко количество катализатор (паладий). Температурата се поддържа на 45 ° С при непрекъснато разбъркване.

Алкилдрохинонът се превръща в алкил антрахидрохинон и тетрахидроалкилантрантрахидрохинон, като последният е избран за негово удобство за следващите процедури.

филтриране

Разтворът, съдържащ хидрогенирания антрахинон, се филтрира, за да се отстранят следите от катализатора, който може да съдържа.

окисляване

Филтрираният разтвор се окислява, като преминава през него въздух, образувайки водороден пероксид с ниска чистота.

Екстракция и пречистване

Разтворът на водороден пероксид преминава през колона за екстракция течност-течност. Водата тече през колоната, докато през нея се изпомпва разтвор на водороден пероксид.

Водата достига дъното на екстрактора с концентрация на водороден пероксид между 25 и 35% w / w. След това се пречиства чрез вакуумна дестилация до концентрация на водороден пероксид 30%. Накрая се стабилизира и се съхранява.

Рискове

Водородният пероксид изгаря. Източник: Bobjgalindo

Водородният пероксид е разяждащ агент, така че при контакт с кожата предизвиква силно дразнене, както и временно избелване (горно изображение). Той може също да причини увреждане на очите, сърбеж, обрив, зачервяване и мехури.

Вдишването причинява дразнене на носа, гърлото и белите дробове. Междувременно многократното излагане може да причини бронхит, кашлица, храчки и задух. И сякаш не е достатъчно, той също генерира главоболие, виене на свят, гадене и повръщане.

Силното излагане на водороден пероксид може да доведе до натрупване на течност в белите дробове, известно като белодробен оток - сериозно състояние, което изисква бърза медицинска помощ.

Администрацията по безопасност и здраве при работа (OSHA) установи максимално допустимото количество за водороден пероксид от 1 ppm в работна среда в 8-часова смяна. Тъй като това е мутагенно съединение, експозицията трябва да бъде сведена до минимум.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Водороден пероксид. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Уилям Р. Бъсинг и Анри А. Леви. (2004 г.). Кристална и молекулна структура на водороден прекис: изследване на неутронно дифракция. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Водороден пероксид. PubChem база данни. CID = 784. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Редакторите на Encyclopaedia Britannica. (27 ноември 2018 г.). Водороден пероксид. Encyclopædia Britannica. Възстановено от: britannica.com
6. Департамент по здравеопазване в Ню Джърси. (2016 г.). Водороден пероксид., Възстановени от: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Биохимия. Трето издание. Издател Pearson Addison Wesley
8. Уеб МД. (2019). Водороден пероксид. Възстановено от: webmd.com