VODIKOV PEROKSID (H2O2): STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, PRIDOBIVANJE - KEMIJA - 2026

Vodikov peroksid je anorganska spojina s kemijsko formulo H ₂ O ₂ . Od vseh je najpreprostejši peroksid te družine kemičnih spojin. Njegova strukturna formula je HOOH, ta notranji most s kisikom je značilen za vse perokside.

Leta 1818 je H ₂ O ₂ identificiral Louies Jacques Thénard, ki je pripravil kemično spojino, ki jo je potem imenoval vodikov peroksid. Je nestabilna spojina, razgradi se pri izpostavljenosti svetlobi, toploti in nekaterim kovinam.

Kemijska formula vodikovega peroksida

Je zelo uporabna spojina, ki se uporablja pri dezinfekciji manjših ran, beljenju las, čiščenju vode itd. Čeprav ima lahko škodljive učinke na človeka, ga najdemo v vseh evkariontskih celicah živih bitij, kjer opravlja več koristnih funkcij.

Vodikov peroksid povzroča oksidacijo strupenih snovi, kot so fenoli, etanol, formaldehid itd., Ki jih izločajo jetra in ledvice. Poleg tega prispeva k uničenju bakterij, ki jih fagocitozirajo nevtrofilni levkociti in makrofagi.

Struktura

Molekula

Molekula vodikovega peroksida, predstavljena z modelom kroglice in palice. Vir: Benjah-bmm27 prek Wikipedije.

Zgornja slika prikazuje strukturo H ₂ O ₂ (HOOH) molekulo, pri rdečih kroglic, ki ustrezajo kisikovih atomov in belih vodikovih atomov. Upoštevajte, da molekula ni ravna in da H-atomi niso pomračeni v prostoru (drug drugemu).

Zanimivo je, H ₂ O ₂ meni, da je težko, da se vrti osrednjo OO preprosta obveznic, zato stališč teh H je ni mogoče zamenjati; eden ne bo šel dol, drugi pa gor.

Zakaj? Ker sta v obeh atomih kisika dva prosta para elektronov, kar daje skupaj osem zelo blizu elektronov, ki se zaradi negativnih nabojev med seboj odbijajo.

Vrtenja

Kljub temu je povezava OO dovzetna za rahlo vrtenje zaradi interakcij z njenim okoljem.

Na primer, tako da oba palca združite skupaj z iztegnjenimi kazalci, ostale pa zaprete, kot da rišete sodišče, nato pa palce obrnete tako, da eden od kazalcev kaže naprej, drugi pa nazaj, približna predstavitev H ₂ O ₂ .

Če se telo dotakne katerega koli od kazalcev, se palci zavrtijo kot odgovor na to interakcijo; vendar se bodo zaradi zgoraj omenjenih elektronskih odbojnikov takoj vrnili v prvotni položaj. Te rotacije tako uokvirjajo dinamične vidike te molekule.

Medmolekularne interakcije

V tekočem stanju, H ₂ O ₂ uspe vzpostaviti vodikove vezi (HOOH-O ₂ H ₂ ), saj drugače visoke vreliščem (150 ° C) v primerjavi s tistim vode ne bi pojasnil.

Ko preide v plinasto fazo, molekule H ₂ O ₂ predvidoma ne morejo več tvoriti takšnih mostov, ne le zaradi večje medmolekulske razdalje, ampak tudi atomi vodika bi se v primeru trkov prvi dotaknili (to lahko ponovno prikazano z uporabo prstnega modela).

Medtem je v trdni fazi kot ravnin, ki jih je določil H, 90 ° (kazalec postavite pravokotno). Zdaj vodikove vezi postalo še pomembnejše in H ₂ O ₂ molekule razporejene v kristalno s tetragonalno strukturo.

Lastnosti

s Steklenička z vodikovim peroksidom. V lekarnah ga dosežemo s koncentracijo 3% m / v. Vir: Pixnio.

Imena

-Vodikov peroksid

-Dioksidan

-Oksidanol

-Perhidroksična kislina

-O-hidroksiol

-Peroksid

Molarna masa

34.0147 g / mol

Fizični videz

Bledo modra (koncentrirana) ali brezbarvna tekočina. Je nekoliko bolj viskozna in gosta od vode. Destiliran je zaradi varnosti pri nizkih temperaturah in znižanem tlaku, saj se pri segrevanju razpade v eksplozivni obliki.

Neprijeten vonj

Oster ali ozonski vonj.

Okus

Grenko

Gostota

Trdno 1,71 g / cm ³

Gostota njegovih vodnih raztopin je odvisna od njihove koncentracije; na primer, pri 27% ima gostoto 1,10 g / cm ³ , pri 50% pa 1,13 g / cm ³

Tališče

- 0,43 ºC

Vrelišče

150,2 ° C. Ta vrednost je bila pridobljena z ekstrapolacijo, saj vodikov peroksid razpade pri visokih temperaturah.

Topnost v vodi

Mešljivo ≥ 100 mg / ml pri 25 ° C

Topnost

Topen je v etru in alkoholih, netopen pa v naftnem etru. Razpade se na vodo in kisik v številnih organskih topilih.

Porazdelitveni koeficient oktanol / voda

Log P = - 0,43

Parni tlak

5 mmHg pri 30 ° C.

Konstanta disociacije

pKa = 11,72

pH

Raztopine vodikovega peroksida so rahlo kisle. Na primer, 35% ima pH 4,6; ko koncentriramo na 90%, pH postane manj kisel: 5.1.

Indeks loma (n)

1,4061

Viskoznost

1.245 cPoise pri 20 ° C.

Toplotna zmogljivost

1,267 J / gK (plin)

2.619 J / gK (tekoče)

Toplota izparevanja

1,519 J / g K

Stabilnost

Obstojno v priporočenih pogojih. Nadalje se stabilizira z dodatkom acetanilida in kositrnih soli.

Korozija

Jedko

Razgradnja

Razpade na izpostavljenosti svetlobi ali v prisotnosti oksidirajočih in reducirajočih snovi. Razpade tudi pri segrevanju. Ko se razgradi, sprošča vodo in kisik, naklonjena pa mu je zvišanje pH in temperature ter prisotnost encima katalaze.

Površinska napetost

80,4 din / cm pri 20 ° C

Reaktivnost

H ₂ O ₂ deluje kot oksidant v kislih raztopinah železovega železa (Fe ²⁺ ) do železovega železa (F ³⁺ ); oksidira tudi sulfitni ion (SO ₃ ^2- ) v sulfatni ion (SO ₄ ^2- ).

Prav tako lahko deluje kot redukcijsko sredstvo v prisotnosti bazičnih raztopin, zmanjšuje natrijev hipoklorit (NaOCl) in kalijev permanganat (KMnO ₄ ) s sproščanjem kisika.

Prijave

Beljenje

Vodikov peroksid se uporablja v papirni industriji pri beljenju celuloze in papirja, ki porabi večino letne proizvodnje.

Razkužilo

Vodikov peroksid je blag antiseptik, ki preprečuje okužbo majhnih ran, prask in opeklin. Uporablja se tudi kot sredstvo za izpiranje ust in za lajšanje blagega draženja ust zaradi prisotnosti črevesnih srb ali gingivitisa.

Uporablja se tudi za razkuževanje površin, notranjosti hladilnikov, vode in boj proti čezmerni rasti bakterij v vodnih sistemih in hladilnih stolpih. Vodikov peroksid sprošča proste kisikove radikale, ki razgrajujejo onesnaževala.

Detergent

Vodikov peroksid se uporablja pri izdelavi detergentov za beljenje perila, vključno z natrijevim perkarbonatom. Ta spojina je kompleks natrijevega karbonata in vodikovega peroksida, ki se ob raztapljanju v vodi loči na svoje sestavine.

Kozmetični nanos

Razredčeni vodikov peroksid se uporablja za beljenje las pred obarvanjem. Uporablja se tudi za beljenje zob, pa tudi kot del domače zobne paste.

Pogonsko gorivo

Vodikov peroksid se uporablja kot monopropelant ali oksidirajoča komponenta dvopropolentne rakete. Razpade, sprošča kisik in vodo, kar je značilnost, ki je omogočila njegovo uporabo kot pogonsko gorivo.

Črpa se v reakcijsko celico s prisotnostjo katalizatorja, ki pospeši razpadanje. Med tem nastaja vodna para z visoko temperaturo.

Ko se para vrže skozi vrzel, sproži impulz. Podmornica V-80, zgrajena leta 1940, je v svojih turbinah uporabljala kisik, ustvarjen iz vodikovega peroksida; imenovan Walterjev turbinski sistem.

Pridobitev

Sprva je vodikov peroksid pridobljen industrijsko s hidrolizo amonijevega persulfata ali elektrolizo amonijevega bisulfat, NH ₄ HSO ₄ .

Vodikov peroksid se trenutno industrijsko pridobiva z uporabo antrakinona. Postopek poteka v štirih stopnjah: hidrogenacija, filtracija, oksidacija, ekstrakcija in čiščenje.

Hidrogenacija

Alkilantrokinon hidrogeniramo s prehodom vodikovega plina skozi hidrogenator, napolnjen z glinico in majhno količino katalizatorja (paladija). Temperatura se ob stalnem mešanju ohranja pri 45 ° C.

Alkildrokvinon se pretvori v alkil antrahidrokinon in tetrahidroalkilantrahidrokinon, pri čemer se slednji zaradi svoje praktičnosti izbere za naslednje postopke.

Filtracija

Raztopino, ki vsebuje hidrogenirani antrakinon, filtriramo, da odstranimo sledi katalizatorja, ki ga lahko vsebuje.

Oksidacija

Filtrirana raztopina se oksidira s prehajanjem zraka skozi njo in tvori vodikov peroksid z nizko čistoto.

Pridobivanje in čiščenje

Raztopina vodikovega peroksida prehaja skozi stolp za ekstrakcijo tekočina-tekočina. Voda steče skozi steber, medtem ko se skozi njo črpa raztopina vodikovega peroksida.

Voda doseže dno ekstraktorja s koncentracijo vodikovega peroksida med 25 in 35% m / m. Nato ga očistimo z vakuumsko destilacijo do 30% koncentracije vodikovega peroksida. Končno se stabilizira in shrani.

Tveganja

Vodikov peroksid gori. Vir: Bobjgalindo

Vodikov peroksid je jedko sredstvo, zato ob stiku s kožo poleg začasnega beljenja poleg močnega draženja povzroči močno draženje (zgornja slika). Prav tako lahko povzroči poškodbe oči, srbenje, izpuščaje, pordelost in mehurje.

Vdihavanje povzroči draženje nosu, grla in pljuč. Medtem lahko večkratna izpostavljenost povzroči bronhitis, kašelj, gnoj in pomanjkanje sape. In kot da ga ni dovolj, povzroča tudi glavobole, omotičnost, slabost in bruhanje.

Močna izpostavljenost vodikovemu peroksidu lahko povzroči nabiranje tekočine v pljučih, znano kot pljučni edem - resno stanje, ki zahteva takojšnjo zdravniško pomoč.

Uprava za varstvo pri delu (OSHA) je v 8-urni izmeni v delovnem okolju določila največjo dovoljeno količino 1 ppm vodikovega peroksida v delovnem okolju. Ker gre za mutageno spojino, je treba izpostavljenost čim bolj omejiti.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2019). Vodikov peroksid. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. William R. Busing in Henri A. Levy. (2004). Kristalna in molekularna struktura vodikovega peroksida: študija nevtronsko - difrakcije. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Vodikov peroksid. Baza podatkov PubChem. CID = 784. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Uredniki Encyclopeedia Britannica. (27. november 2018). Vodikov peroksid. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
6. Oddelek za zdravje v New Jerseyju. (2016). Vodikov peroksid. . Pridobljeno od: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biokemija. Tretja izdaja. Založnik Pearson Addison Wesley
8. Spletni MD. (2019). Vodikov peroksid. Pridobljeno: webmd.com