PEROXID VODÍKA (H2O2): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE, ZÍSKAVANIE - CHÉMIA - 2026

Peroxidu vodíka je anorganická zlúčenina s chemickým vzorcom H ₂ O ₂ . Je to najjednoduchší peroxid tejto skupiny chemických zlúčenín. Jeho štruktúrny vzorec je HOOH, tento vnútorný oxidovaný mostík je charakteristický pre všetky peroxidy.

V roku 1818, H ₂ O ₂ bol identifikovaný Louies Jacques Thénard, ktorý pripravil chemické zlúčeniny, ktorá sa potom nazýva peroxid vodíka. Je to nestabilná zlúčenina, ktorá sa pri vystavení svetlu, teplu a niektorým kovom rozkladá.

Chemický vzorec peroxidu vodíka

Je to veľmi užitočná zlúčenina, ktorá sa používa na dezinfekciu drobných rán, bielenie vlasov, ošetrenie vody atď. Aj keď môže mať škodlivé účinky na ľudí, nachádza sa vo všetkých eukaryotických bunkách živých bytostí, kde vykonáva niekoľko užitočných funkcií.

Peroxid vodíka spôsobuje oxidáciu toxických látok, ako sú fenoly, etanol, formaldehyd atď., Ktoré sú vylučované pečeňou a obličkami. Okrem toho prispieva k deštrukcii baktérií fagocytovaných neutrofilnými leukocyty a makrofágmi.

štruktúra

molekula

Molekula peroxidu vodíka predstavovaná modelom typu „guľová guľa“. Zdroj: Benjah-bmm27 prostredníctvom Wikipédie.

Horný obrázok ukazuje štruktúru H ₂ O ₂ (HOOH) molekula, s červenými oblastiach zodpovedajúcich atómov kyslíka, a biele tie atómy vodíka. Všimnite si, že molekula nie je plochá a že atómy vodíka nie sú zatienené v priestore (oproti sebe).

Je zaujímavé, H ₂ O ₂ je ťažké otáčať svoju ústrednú jednoduché väzby OO, takže v miestach týchto H nemožno zamieňať; jeden nepôjde dolu, zatiaľ čo druhý hore.

Prečo? Pretože v týchto dvoch atómoch kyslíka sú dva voľné páry elektrónov, čo dáva celkom osem veľmi blízkych elektrónov, ktoré sa navzájom odpudzujú kvôli svojim záporným nábojom.

rotácie

Spojenie OO je napriek tomu citlivé na miernu rotáciu kvôli interakciám s prostredím.

Napríklad spojením obidvoch palcov s natiahnutými ukazováčikmi a ostatnými zatvorenými, ako keby kreslil súd, a potom otáčaním palcov takým spôsobom, aby jeden z ukazováčkov ukazoval dopredu a druhý späť, budete mať približná znázornenie H ₂ o ₂ .

Ak sa telo dotkne ktoréhokoľvek z ukazovákov, palce sa budú otáčať v reakcii na túto interakciu; okamžite sa však vrátia na svoje pôvodné miesto kvôli vyššie uvedeným elektronickým odporom. Tieto rotácie tak ohraničujú dynamické aspekty tejto molekuly.

Medzimolekulové interakcie

V kvapalnom stave, H ₂ O ₂ sa podarí vytvoriť vodíkové väzby (HOOH-O ₂ H ₂ ), pretože inak jeho vysokým bodom varu (150 ° C) v porovnaní s tým vody sa nedá vysvetliť.

Akonáhle sa prechádza do plynnej fázy, H ₂ O ₂ molekuly pravdepodobne už nemôže vytvárať takéto mosty, nielen kvôli väčšej intermolekulární vzdialenosti, ale tiež atómy vodíka by prvý dotyk v prípade kolízie (to môže opäť vizualizované pomocou modelu prsta).

Medzitým v pevnej fáze je uhol rovín stanovených pomocou H 90 ° (ukazovacie prsty sú kolmé). Teraz sa vodíkové väzby ešte významnejšie a H ₂ O ₂ molekuly sú usporiadané v kryštáli s tetragonálnej štruktúrou.

vlastnosti

sBalte s peroxidom vodíka. V lekárňach sa dosahuje pri koncentrácii 3% m / v. Zdroj: Pixnio.

mená

-Peroxid vodíka

-Dioxidan

-Oxidanol

- kyselina hydroxyhydroxylová

-O-hydroxyol

-Peroxide

Molárna hmota

34,0147 g / mol

Fyzický vzhľad

Bledomodrá (koncentrovaná) alebo bezfarebná tekutina. Je mierne viskóznejší a hustejší ako voda. Je destilovaný kvôli bezpečnosti pri nízkych teplotách a pri zníženom tlaku, pretože sa rozkladá pri zahrievaní vo výbušnej forme.

vône

Ostrý alebo ozónový zápach.

príchuť

horký

Hustota

Pevná látka 1,71 g / cm ³

Hustoty vodných roztokov závisia od ich koncentrácie; napríklad na 27%, že má hustotu 1,10 g / cm ³ , pričom u 50%, 1,13 g / cm ³

Bod topenia

- 0,43 ° C

Bod varu

150,2 ° C Táto hodnota sa získala extrapoláciou, pretože peroxid vodíka sa pri vysokých teplotách rozkladá.

Rozpustnosť vo vode

Miešateľný ≥ 100 mg / ml pri 25 ° C

rozpustnosť

Je rozpustný v éteri a alkoholoch, ale nerozpustný v petroléteri. Rozkladá sa na vodu a kyslík v mnohých organických rozpúšťadlách.

Rozdeľovací koeficient oktanol / voda

Log P = - 0,43

Tlak vodnej pary

5 mmHg pri 30 ° C

Disociačná konštanta

pKa = 11,72

pH

Roztoky peroxidu vodíka sú mierne kyslé. Napríklad 35% má pH 4,6; ale pri koncentrácii 90% sa pH stáva kyslejším: 5.1.

Index lomu (n

1,4061

Viskozita

1 245 cPoise pri 20 ° C

Tepelná kapacita

1 267 J / gK (plyn)

2 619 J / gK (kvapalina)

Odparovacie teplo

1 519 J / g K

stabilita

Stabilný za odporúčaných podmienok. Ďalej sa stabilizuje pridaním acetanilidu a solí cínu.

korózie

žieravina

rozklad

Rozkladá sa pri vystavení svetlu alebo v prítomnosti oxidačných a redukčných látok. Rozkladá sa aj pri zahrievaní. Keď sa rozkladá, uvoľňuje vodu a kyslík a je podporovaný zvýšením pH a teploty, ako aj prítomnosťou enzýmu katalázy.

Povrchové napätie

80,4 dyne / cm pri 20 ° C

reaktivita

H ₂ O ₂ pôsobí ako oxidačné činidlo v kyslých roztokoch dvojmocného železa (Fe ²⁺ ) do trojmocného železa (F ³⁺ ); to tiež oxiduje siričitanu ión (SO ₃ ² ) na sulfátový ion (SO ₄ ^2- ).

Môže tiež pôsobiť ako redukčné činidlo v prítomnosti bázických roztokov, zníženie chlórnan sodný (NaOCl) a manganistan draselný (KMnO ₄ ) s uvoľnením kyslíka.

aplikácia

bielenie

Peroxid vodíka sa používa v papierenskom priemysle na výrobu buničiny a papiera, ktoré spotrebúva väčšinu svojej ročnej výroby.

dezinfekčný prostriedok

Peroxid vodíka je mierne antiseptické činidlo, ktoré zabraňuje infekcii malých rán, odrenín a popálenín. Používa sa tiež ako ústna voda a na zmiernenie mierneho podráždenia úst v dôsledku výskytu vredov vredov alebo zápalu ďasien.

Používa sa tiež na dezinfekciu povrchov, vnútra chladničiek, vody a na boj proti nadmernému množeniu baktérií vo vodných systémoch a chladiacich vežiach. Peroxid vodíka uvoľňuje voľné kyslíkové radikály, ktoré štiepia znečisťujúce látky.

saponát

Peroxid vodíka sa používa na výrobu pracích bieliacich prostriedkov vrátane peroxouhličitanu sodného. Táto zlúčenina je komplexom uhličitanu sodného a peroxidu vodíka, ktorý sa po rozpustení vo vode rozdeľuje na jednotlivé zložky.

Kozmetické aplikácie

Zriedený peroxid vodíka sa používa na bielenie vlasov pred farbením. Používa sa tiež na bielenie zubov a tiež ako súčasť domácej zubnej pasty.

pohonná hmota

Peroxid vodíka sa používa ako monopropelent alebo oxidačná zložka bipropolentnej rakety. Rozkladá sa uvoľňovanie kyslíka a vody, čo je vlastnosť, ktorá umožňovala jeho použitie ako pohonnej látky.

Čerpá sa do reakčnej komory s prítomnosťou katalyzátora, ktorý urýchľuje uvedený rozklad. Počas toho sa vytvára vodná para o vysokej teplote.

Keď para uniká medzerou, vytvára impulz. Ponorka V-80, postavená v roku 1940, vo svojich turbínach používala kyslík generovaný peroxidom vodíka; nazýva sa Walterov turbínový systém.

získanie

Spočiatku, peroxid vodíka sa získa priemyselne hydrolýzou peroxodisíranu amónneho, alebo elektrolýzou roztoku hydrogénsíranu amónneho, NH ₄ HSO ₄ .

Peroxid vodíka sa v súčasnosti získava priemyselne pomocou antrachinónu. Tento proces sa uskutočňuje v štyroch stupňoch: hydrogenácia, filtrácia, oxidácia, extrakcia a čistenie.

hydrogenácia

Alkylantrochinón sa hydrogenuje prechodom plynného vodíka cez hydrogenátor naplnený oxidom hlinitým a malým množstvom katalyzátora (paládium). Teplota sa udržuje pri 45 ° C za stáleho miešania.

Alkyldochinón sa prevádza na alkyl antrahydrochinón a tetrahydroalkylantrahydrochinón, pričom posledný uvedený sa vyberie pre svoje pohodlie v nasledujúcich postupoch.

filtrácia

Roztok obsahujúci hydrogenovaný antrachinón sa filtruje, aby sa odstránili stopy katalyzátora, ktorý môže obsahovať.

oxidácia

Prefiltrovaný roztok sa oxiduje priechodom vzduchu, čím sa vytvorí peroxid vodíka s nízkou čistotou.

Extrakcia a čistenie

Roztok peroxidu vodíka prechádza extrakčnou kolónou kvapalina-kvapalina. Voda prechádza cez kolónu, zatiaľ čo cez ň sa čerpá roztok peroxidu vodíka.

Voda dosahuje dno extraktora pri koncentrácii peroxidu vodíka medzi 25 a 35% hmotn. Potom sa čistí vákuovou destiláciou až do koncentrácie peroxidu vodíka 30%. Nakoniec sa stabilizuje a je uložený.

riziká

Horenie peroxidu vodíka. Zdroj: Bobjgalindo

Peroxid vodíka je žieravé činidlo, takže pri dočasnom bielení (horný obrázok) pri kontakte s pokožkou spôsobuje silné podráždenie. Môže tiež spôsobiť poškodenie očí, svrbenie, vyrážku, začervenanie a pľuzgiere.

Vdýchnutie spôsobuje podráždenie nosa, hrdla a pľúc. Medzitým môže opakovaná expozícia spôsobiť bronchitídu, kašeľ, hlien a dýchavičnosť. A ako by to nestačilo, tiež to spôsobuje bolesti hlavy, závraty, nevoľnosť a zvracanie.

Ťažké vystavenie peroxidu vodíka môže spôsobiť, že sa v pľúcach nahromadí tekutina, známa ako pľúcny edém - závažný stav, ktorý si vyžaduje okamžitú lekársku pomoc.

Úrad pre bezpečnosť a ochranu zdravia pri práci (OSHA) stanovil maximálne prípustné množstvo peroxidu vodíka 1 ppm v pracovnom prostredí pri 8-hodinovej zmene. Keďže je to však mutagénna zlúčenina, mala by sa expozícia obmedziť na minimum.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Peroxid vodíka. Obnovené z: en.wikipedia.org
3. William R. Busing a Henri A. Levy. (2004). Kryštálová a molekulárna štruktúra peroxidu vodíka: štúdia neutrónov - difrakcia. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Peroxid vodíka. PubChem Database. CID = 784. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Editori encyklopédie Britannica. (27. november 2018). Peroxid vodíka. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
6. Ministerstvo zdravotníctva v New Jersey. (2016). Peroxid vodíka. , Získané z: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biochémie. Tretia edícia. Vydavateľ Pearson Addison Wesley
8. Web MD. (2019). Peroxid vodíka. Obnovené z: webmd.com