PEROXID VODÍKU (H2O2): STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ, ZÍSKÁNÍ - CHEMIE - 2025

Peroxidu vodíku je anorganická sloučenina s chemickým vzorcem H ₂ O ₂. Ze všeho je to nejjednodušší peroxid této skupiny chemických sloučenin. Jeho strukturní vzorec je HOOH, tento vnitřní okysličený můstek je charakteristický pro všechny peroxidy.

V roce 1818, H ₂ O ₂ byl identifikován Louies Jacques Thénard, který připravil chemické sloučeniny, která se potom nazývá peroxid vodíku. Je to nestabilní sloučenina, která se při vystavení světlu, teplu a některým kovům rozkládá.

Chemický vzorec peroxidu vodíku

Je to velmi užitečná sloučenina, která se používá při dezinfekci drobných ran, bělení vlasů, úpravě vody atd. Přestože může mít škodlivé účinky na člověka, nachází se ve všech eukaryotických buňkách živých bytostí, kde plní několik prospěšných funkcí.

Peroxid vodíku produkuje oxidaci toxických látek, jako jsou fenoly, ethanol, formaldehyd atd., Které jsou vylučovány játry a ledvinami. Kromě toho přispívá k ničení bakterií fagocytovaných neutrofilními leukocyty a makrofágy.

Struktura

Molekula

Molekula peroxidu vodíku představovaná modelem typu míč a hůl. Zdroj: Benjah-bmm27 prostřednictvím Wikipedie.

Horní obrázek ukazuje strukturu H ₂ O ₂ (HOOH) molekula, s červenými oblastech odpovídajících atomů kyslíku, a bílé ty atomy vodíku. Všimněte si, že molekula není plochá a že atomy H nejsou v prostoru (naproti sobě) zatměny.

Je zajímavé, že H ₂ O ₂ je obtížné otáčet svou centrální jednoduchou vazbou OO, takže polohy těchto H nemohou být zaměněny; jeden nepůjde dolů, zatímco druhý jde nahoru.

Proč? Protože ve dvou atomech kyslíku jsou dva volné páry elektronů, což dává celkem osm velmi blízkých elektronů a které se navzájem odpuzují díky svým záporným nábojům.

Rotace

Přesto je spojení OO náchylné k mírné rotaci kvůli interakcím s jeho prostředím.

Například spojením obou palců s nataženými ukazováčky a ostatními se zavřenými, jako by kreslil soud, a poté otočením palců tak, že jeden z ukazováčků ukazuje dopředu a druhý zpět, získáte přibližné znázornění H ₂ O ₂.

Pokud se tělo dotkne některého z ukazováčků, palce se budou v reakci na tuto interakci otáčet; v důsledku výše uvedených elektronických odporů se však okamžitě vrátí do své původní polohy. Tyto rotace tedy rámují dynamické aspekty této molekuly.

Intermolekulární interakce

V kapalném stavu, H ₂ O ₂ se podaří vytvořit vodíkové vazby (HOOH-O ₂ H ₂), protože jinak jeho vysokým bodem varu (150 ° C) ve srovnání s tím vody se nedá vysvětlit.

Jakmile se přechází do plynné fáze, H ₂ O ₂ molekuly pravděpodobně již nemůže tvořit takové mosty, nejen kvůli větší intermolekulární vzdálenosti, ale také atomy vodíku by první dotek v případě kolize (to může vizualizováno znovu pomocí modelu prstu).

Mezitím je v pevné fázi úhel rovin vytvořených pomocí H roven 90 ° (ukazováčky kolmo). Nyní se vodíkové vazby ještě významnější a H ₂ O ₂ molekuly jsou uspořádány v krystalu s tetragonální strukturou.

Vlastnosti

sBottle s peroxidem vodíku. V lékárnách se dosahuje při koncentraci 3% m / v. Zdroj: Pixnio.

Jména

-Peroxid vodíku

-Dioxidan

-Oxidanol

-Perhydroxová kyselina

-O-hydroxyol

-Peroxid

Molární hmotnost

34,0147 g / mol

Fyzický vzhled

Bledě modrá (koncentrovaná) nebo bezbarvá kapalina. Je o něco viskóznější a hustší než voda. Je destilován kvůli bezpečnosti při nízkých teplotách a za sníženého tlaku, protože se rozkládá při zahřívání ve výbušné formě.

Zápach

Ostrý nebo ozónový zápach.

Chuť

Hořké

Hustota

Pevná látka 1,71 g / cm ³

Hustota jejích vodných roztoků závisí na jejich koncentraci; například na 27%, že má hustotu 1,10 g / cm ³, přičemž u 50%, 1,13 g / cm ³

Bod tání

- 0,43 ° C

Bod varu

150,2 ° C Tato hodnota byla získána extrapolací, protože peroxid vodíku se při vysokých teplotách rozkládá.

Rozpustnost ve vodě

Mísitelný ≥ 100 mg / ml při 25 ° C

Rozpustnost

Je rozpustný v etheru a alkoholech, ale nerozpustný v petroletheru. V mnoha organických rozpouštědlech se rozkládá na vodu a kyslík.

Rozdělovací koeficient oktanol / voda

Log P = - 0,43

Tlak páry

5 mmHg při 30 ° C

Disociační konstanta

pKa = 11,72

pH

Roztoky peroxidu vodíku jsou mírně kyselé. Například 35% má pH 4,6; ale při koncentraci na 90% se pH stává méně kyselým: 5.1.

Index lomu (n

1,4061

Viskozita

1 245 cPoise při 20 ° C

Tepelná kapacita

1 267 J / gK (plyn)

2 619 J / gK (kapalina)

Odpařovací teplo

1 519 J / g K

Stabilita

Stabilní za doporučených podmínek. Dále se stabilizuje přidáním acetanilidu a solí cínu.

Koroze

Korozívní

Rozklad

Rozkládá se při vystavení světlu nebo v přítomnosti oxidujících a redukčních látek. Rozkládá se také při zahřívání. Když se rozkládá, uvolňuje vodu a kyslík a je podporován zvýšením pH a teploty, jakož i přítomností enzymu katalázy.

Povrchové napětí

80,4 dyn / cm při 20 ° C

Reaktivita

H ₂ O ₂ působí jako oxidační činidlo v kyselých roztocích železného železa (Fe ²⁺) na železité železo (F ³⁺); to také oxiduje siřičitanu iont (SO ₃ ²) na sulfátový ion (SO ₄ ^2-).

Může také působit jako redukční činidlo v přítomnosti bazických roztoků, snížení chlornan sodný (NaOCl) a manganistan draselný (KMnO ₄) s uvolněním kyslíku.

Aplikace

Bělení

Peroxid vodíku se používá v papírenském průmyslu při bělení buničiny a papíru, které spotřebovává většinu své roční produkce.

Dezinfekční prostředek

Peroxid vodíku je mírné antiseptikum, které zabraňuje infekci drobných ran, škrábanců a popálenin. Používá se také jako ústní voda a zmírňuje mírné podráždění úst v důsledku výskytu vředů vředů nebo gingivitidy.

Používá se také k dezinfekci povrchů, vnitřních prostor chladniček, vody a k boji proti nadměrnému množení bakterií ve vodních systémech a chladicích věžích. Peroxid vodíku uvolňuje volné kyslíkové radikály, které rozkládají znečišťující látky.

Čisticí prostředek

Peroxid vodíku se používá při výrobě pracích bělicích prostředků, včetně peruhličitanu sodného. Tato sloučenina je komplexem uhličitanu sodného a peroxidu vodíku, který se po rozpuštění ve vodě rozdělí na jednotlivé složky.

Kosmetická aplikace

Zředěný peroxid vodíku se používá při bělení vlasů před barvením. Používá se také k bělení zubů a také jako součást domácí zubní pasty.

Pohonná látka

Peroxid vodíku se používá jako monopropellant nebo oxidační složka bipropolentní rakety. Rozkládá uvolňující kyslík a vodu, což je vlastnost, která umožňovala jeho použití jako pohonné hmoty.

To je čerpáno do reakční buňky s přítomností katalyzátoru, který urychluje uvedený rozklad. Během toho se vytvoří vodní pára o vysoké teplotě.

Když je pára vypuzována mezerou, vytváří impulz. Ponorka V-80, postavená v roce 1940, ve svých turbínách používala kyslík generovaný peroxidem vodíku; nazývá se Walterův turbínový systém.

Získání

Zpočátku, peroxid vodíku se získá průmyslově hydrolýzou peroxodisíranu amonného, nebo elektrolýzou roztoku hydrogensíranu amonného, NH ₄ HSO ₄.

Peroxid vodíku se v současnosti získává průmyslově pomocí antrachinonu. Tento proces se provádí ve čtyřech stupních: hydrogenace, filtrace, oxidace, extrakce a čištění.

Hydrogenace

Alkylanthrochinon se hydrogenuje průchodem plynného vodíku přes hydrogenační zařízení naplněné oxidem hlinitým a malým množstvím katalyzátoru (palladium). Teplota se udržuje za stálého míchání na 45 ° C.

Alkyldochinon je převeden na alkyl antrahydrochinon a tetrahydroalkylanthrahydrochinon, přičemž posledně uvedený je vybrán pro své pohodlí pro následující postupy.

Filtrace

Roztok obsahující hydrogenovaný antrachinon se filtruje, aby se odstranily stopy katalyzátoru, který může obsahovat.

Oxidace

Filtrovaný roztok se oxiduje průchodem vzduchu skrz něj za vzniku peroxidu vodíku o nízké čistotě.

Extrakce a čištění

Roztok peroxidu vodíku prochází extrakční kolonou kapalina-kapalina. Voda protéká kolonou, zatímco roztok peroxidu vodíku je čerpán skrz ni.

Voda dosahuje dna extraktoru při koncentraci peroxidu vodíku mezi 25 a 35% hm./hm. Poté se čistí vakuovou destilací až do koncentrace peroxidu vodíku 30%. Nakonec se stabilizuje a je uložen.

Rizika

Pálení peroxidem vodíku. Zdroj: Bobjgalindo

Peroxid vodíku je žíravým činidlem, takže při styku s kůží způsobuje kromě dočasného bělení (horní obrázek) silné podráždění. Může také způsobit poškození očí, svědění, vyrážku, zarudnutí a puchýře.

Vdechnutí způsobuje podráždění nosu, krku a plic. Mezitím může opakovaná expozice způsobit bronchitidu, kašel, hlen a dušnost. A jako by to nestačilo, způsobuje to také bolesti hlavy, závratě, nevolnost a zvracení.

Těžká expozice peroxidu vodíku může způsobit, že se v plicích hromadí tekutina, známá jako plicní edém - závažný stav, který vyžaduje okamžitou lékařskou pomoc.

Správa bezpečnosti a ochrany zdraví při práci (OSHA) stanovila maximální povolenou hodnotu pro peroxid vodíku 1 ppm v pracovním prostředí při 8hodinové směně. Protože se však jedná o mutagenní sloučeninu, měla by být expozice omezena na minimum.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Peroxid vodíku. Obnoveno z: en.wikipedia.org
3. William R. Busing a Henri A. Levy. (2004). Krystalová a molekulární struktura peroxidu vodíku: Neutron - difrakční studie. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2019). Peroxid vodíku. PubChem Database. CID = 784. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Editors of Encyclopaedia Britannica. (27. listopadu 2018). Peroxid vodíku. Encyclopædia Britannica. Obnoveno z: britannica.com
6. Ministerstvo zdravotnictví v New Jersey. (2016). Peroxid vodíku.. Obnoveno z: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biochemie. Třetí edice. Vydavatel Pearson Addison Wesley
8. Web MD. (2019). Peroxid vodíku. Obnoveno z: webmd.com