VODIKOV PEROKSID (H2O2): STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBA, DOBIVANJE - KEMIJA - 2026

Vodikov peroksid je anorganski spoj kemijske formule H ₂ O ₂. Od svega, to je najjednostavniji peroksid ove obitelji kemijskih spojeva. Njegova strukturna formula je HOOH, a ovaj unutarnji most kisikom je karakterističan za sve perokside.

1818., H ₂ O ₂ identificiran Louies Jacques Thénard koja pripravljen kemijski spoj koji je nakon toga se naziva vodikov peroksid. To je nestabilan spoj, razlaže se izloženosti svjetlosti, toplini i nekim metalima.

Kemijska formula vodikovog peroksida

Vrlo je koristan spoj koji se koristi u dezinfekciji manjih rana, izbjeljivanju kose, obradi vode itd. Iako može imati štetna djelovanja za ljude, nalazi se u svim eukariotskim stanicama živih bića, gdje obavlja nekoliko korisnih funkcija.

Vodikov peroksid stvara oksidaciju otrovnih tvari poput fenola, etanola, formaldehida itd., Proizvode koje eliminira jetra i bubrezi. Uz to, doprinosi uništavanju bakterija koje fagocitoziraju neutrofilni leukociti i makrofagi.

Struktura

Molekula

Molekula vodikovog peroksida predstavljena modelom kuglice i štapa. Izvor: Benjah-bmm27 putem Wikipedije.

Gornja slika prikazuje strukturu H ₂ O ₂ (ho-oh) molekule, s crvenim područjima odgovaraju atoma kisika, a bijela one vodikovi atomi. Imajte na umu da molekula nije ravna i da H-atomi nisu pomračeni u prostoru (nasuprot jedni drugima).

Zanimljivo, H ₂ O ₂ nalazi se teško okretati svoju središnju OO jednostavan obveznica, pa pozicijama ovih H-a ne može se zamijeniti; jedan se neće spustiti dok drugi ide gore.

Zašto? Jer u dva atoma kisika postoje dva slobodna para elektrona, što daje ukupno osam vrlo bliskih elektrona i koji se odbijaju jedan zbog drugog zbog svojih negativnih naboja.

rotacije

Ipak je veza OO osjetljiva na lagano zakretanje zbog interakcije s okolinom.

Na primjer, spajanjem dva palca, ispruženim prstima ispruženim i ostatkom zatvorenim, kao da vučete sud, a zatim okretanjem palca tako da jedan od kažiprsta bude usmjeren prema naprijed, a drugi natrag, imat ćete približna zastupljenost H ₂ O ₂.

Ako tijelo dodirne bilo koji kažiprst, palčevi će se okretati kao odgovor na tu interakciju; međutim, oni će se odmah vratiti u prvobitni položaj zbog gore spomenutih elektronskih odbijanja. Ove rotacije uokviruju dinamičke aspekte ove molekule.

Intermolekularne interakcije

U tekućem stanju, H ₂ O ₂ uspio uspostavljanje vodikove veze (ho-oh-O ₂ H ₂), jer inače svoje visoke točke vrenja (150 ° C) u usporedbi s onom vode neće biti objašnjeno.

Jednom prolazi u plinskoj fazi, H ₂ O ₂ molekule vjerojatno više ne mogu tvoriti takve mostove, ne samo zbog veće udaljenosti intramolekularne, ali su vodikovi atomi biti prvi dodir u slučaju sudara (to može opet vizualizirano pomoću modela prsta).

U međuvremenu, u čvrstoj fazi, kut ravnina uspostavljen s H je 90 ° (stavite kažiprst okomito). Sada su vodikove veze postaju još važnije i H ₂ O ₂ molekule su raspoređeni u kristalu s tetragonalnom strukturom.

Svojstva

s Boca s vodikovim peroksidom. U ljekarnama se postiže koncentracijom od 3% m / v. Izvor: Pixnio.

imena

-Vodikov peroksid

-Dioxidan

-Oxidanol

-Perhidroksična kiselina

-O-hydroxyol

-Peroksid

Molekulska masa

34.0147 g / mol

Fizički izgled

Blijedoplava (koncentrirana) ili bezbojna tekućina. Nešto je viskozniji i gustiji od vode. Destilira se radi sigurnosti na niskim temperaturama i sniženom tlaku, jer se raspada zagrijavanjem u eksplozivnom obliku.

Miris

Oštar ili ozonski miris.

Ukus

Gorak

Gustoća

Krutina 1,71 g / cm ³

Gustoća njegovih vodenih otopina ovisi o njihovoj koncentraciji; na primjer, na 27%, što ima gustoću od 1,10 g / cm ³, a na 50%, 1.13 g / cm ³

Talište

- 0,43 ºC

Vrelište

150,2 ° C. Ova vrijednost dobivena je ekstrapolacijom, jer se vodikov peroksid raspada na visokim temperaturama.

Topnost u vodi

Može se miješati ≥ 100 mg / ml pri 25 ° C

Topljivost

Topivo je u eteru i alkoholima, ali netopljivo u petrolej eteru. Razgrađuje se u vodu i kisik u mnogim organskim otapalima.

Koeficijent razdvajanja oktanol / voda

Zapis P = - 0,43

Tlak pare

5 mmHg na 30 ° C.

Konstanta disocijacije

pKa = 11,72

pH

Otopine vodikovog peroksida blago su kisele. Na primjer, onaj od 35% ima pH 4,6; ali kada se koncentrira na 90%, pH postaje manje kiseli: 5.1.

Indeks loma (n.)

1,4061

Viskoznost

1.245 cPoise na 20 ° C.

Kapacitet topline

1,267 J / gK (plin)

2.619 J / gK (tekućina)

Toplina isparavanja

1,519 J / g K

Stabilnost

Stabilno u preporučenim uvjetima. Dalje se stabilizira dodavanjem acetanilida i soli kositra.

korozija

nagrizajući

Raspad

Razgrađuje se na izloženosti svjetlu ili u prisutnosti oksidirajućih i redukcijskih tvari. Također se raspada na grijanju. Kada se razgradi, oslobađa vodu i kisik, a pogoduje mu porast pH i temperature, kao i prisutnost enzima katalaze.

Površinska napetost

80,4 dyna / cm pri 20 ° C

Reaktivnost

H ₂ O ₂ djeluje kao oksidacijskim sredstvom u kiselim otopinama željeznog željeza (Fe ²⁺) u feri željeza (F ³⁺); također oksidira sulfitni ion (SO ₃ ^2-) do sulfatnog iona (SO ₄ ^2-).

Može djelovati i kao redukcijsko sredstvo u prisutnosti bazičnih otopina, smanjujući natrijev hipoklorit (NaOCl) i kalijev permanganat (KMnO ₄) uz oslobađanje kisika.

Prijave

Izbjeljivanje

Vodikov peroksid koristi se u industriji papira u celulozi i izbjeljivanju papira, što troši većinu godišnje proizvodnje.

sredstvo za dezinfekciju

Vodikov peroksid blagi je antiseptik za sprečavanje infekcije malih rana, ogrebotina i opekotina. Također se koristi kao sredstvo za ispiranje usta i za ublažavanje blage iritacije usta zbog prisutnosti čira na raku ili gingivitisa.

Također se koristi za dezinfekciju površina, unutrašnjosti hladnjaka, vode i za suzbijanje prekomjernog rasta bakterija u vodnim sustavima i rashladnim tornjevima. Vodikov peroksid oslobađa slobodne radikale kisika koji razgrađuju zagađivače.

Deterdžent

Vodikov peroksid koristi se u proizvodnji sredstava za izbjeljivanje rublja, uključujući natrijev perkarbonat. Ovaj spoj je kompleks natrijevog karbonata i vodikovog peroksida koji se, otopljen u vodi, odvaja na njegove komponente.

Kozmetička primjena

Razrijeđeni vodikov peroksid koristi se u izbjeljivanju kose prije bojenja. Također se koristi za izbjeljivanje zubi, kao i dio domaće paste za zube.

gorivo

Vodikov peroksid koristi se kao monopropelant ili oksidirajuća komponenta dvopropolentne rakete. Razgrađuje oslobađajući kisik i vodu, što je svojstvo koje je omogućilo njegovu uporabu kao pogonsko gorivo.

Upupa se u reakcijsku ćeliju uz prisustvo katalizatora koji ubrzava spomenutu razgradnju. Tijekom toga nastaje vodena para visoke temperature.

Kad se para izbaci kroz jaz, stvara se impuls. Podmornica V-80, sagrađena 1940. godine, koristila je kisik stvoren iz vodikovog peroksida u svojim turbinama; koji se naziva Walterov turbinski sustav.

dobivanje

Početku, vodikov peroksid se dobije hidrolizom industrijski amonijumpersulfata ili elektrolizom amonij bisulfat, NH ₄ HzO ₄.

Vodikov peroksid trenutno se industrijski dobiva uporabom antrakinona. Postupak se provodi u četiri stupnja: hidrogenaciji, filtraciji, oksidaciji, ekstrakciji i pročišćavanju.

Hidrogenacija

Alkilantrokinon se hidrogenira propuštanjem plina vodika kroz hidrogenator napunjen glinicom i malom količinom katalizatora (paladij). Temperatura se održava na 45 ° C uz stalno miješanje.

Alkildrokvinon se pretvara u alkil antrahidrokinon i tetrahidroalkilantrahidrokinon, pri čemu je posljednji odabran radi praktičnosti za sljedeće postupke.

filtracija

Otopina koja sadrži hidrogenirani antrakinon se filtrira kako bi se uklonili tragovi katalizatora koji može sadržavati.

Oksidacija

Filtrirana otopina oksidira propuštajući zrak kroz nju, tvoreći vodikov peroksid slabe čistoće.

Ekstrakcija i pročišćavanje

Otopina vodikovog peroksida prolazi kroz stupac za ekstrakciju tekućina-tekućina. Voda teče kroz kolonu, dok se kroz nju pumpa otopina vodikovog peroksida.

Voda doseže dno ekstraktora s koncentracijom vodikovog peroksida između 25 i 35% w / w. Zatim se pročisti vakuum destilacijom, do koncentracije vodikovog peroksida od 30%. Konačno se stabilizira i pohranjuje.

rizici

Izgori vodikov peroksid. Izvor: Bobjgalindo

Vodikov peroksid je korozivno sredstvo, pa u kontaktu s kožom stvara i ozbiljnu iritaciju, uz privremeno izbjeljivanje (gornja slika). Također može uzrokovati oštećenje očiju, svrbež, osip, crvenilo i stvaranje mjehura.

Udisanje uzrokuje iritaciju nosa, grla i pluća. U međuvremenu, opetovano izlaganje može prouzrokovati bronhitis, kašalj, iscjedak i nedostatak daha. I kao da to nije dovoljno, također stvara glavobolju, vrtoglavicu, mučninu i povraćanje.

Ozbiljna izloženost vodikovom peroksidu može uzrokovati nakupljanje tekućine u plućima, poznato kao plućni edem - ozbiljno stanje koje zahtijeva brzu liječničku pomoć.

Uprava za zaštitu na radu (OSHA) utvrdila je maksimalnu dozvoljenu količinu vodikovog peroksida od 1 ppm u radnom okruženju u 8-satnoj smjeni. No, kako je riječ o mutagenom spoju, izloženost bi trebala biti svedena na minimum.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Vodikov peroksid. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. William R. Busing i Henri A. Levy. (2004). Kristalna i molekularna struktura vodikovog peroksida: Studija neutronske - difrakcije. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Vodikov peroksid. PubChem baza podataka. CID = 784. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Urednici Encyclopaedia Britannica. (27. studenog 2018.). Vodikov peroksid. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
6. New Jersey Ministarstvo zdravlja. (2016). Vodikov peroksid., Oporavak od: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biokemija. Treće izdanje. Izdavač Pearson Addison Wesley
8. Web MD. (2019). Vodikov peroksid. Oporavak od: webmd.com