PEROXID DE HIDROGEN (H2O2): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, OBȚINERE - CHIMIE - 2025

Peroxid de hidrogen este un compus anorganic cu formula chimică H ₂ O ₂ . Dintre toate, este cel mai simplu peroxid din această familie de compuși chimici. Formula sa structurală este HOOH, această punte internă oxigenată fiind caracteristică tuturor peroxizilor.

In 1818, H ₂ O ₂ a fost identificat de Louies Jacques Thenard, care a pregătit un compus chimic care apoi a numit peroxid de hidrogen. Este un compus instabil, se descompune la expunerea la lumină, căldură și unele metale.

Formula chimică a peroxidului de hidrogen

Este un compus foarte util, care este utilizat în dezinfectarea rănilor minore, albirea părului, tratarea apei etc. Deși poate avea acțiuni dăunătoare pentru oameni, se găsește în toate celulele eucariote ale ființelor vii, unde îndeplinește mai multe funcții benefice.

Peroxidul de hidrogen produce oxidarea substanțelor toxice precum fenoli, etanol, formaldehidă etc., produse care sunt eliminate de ficat și rinichi. În plus, contribuie la distrugerea bacteriilor fagocitate prin leucocite neutrofile și macrofage.

Structura

Moleculă

Molecula de peroxid de hidrogen reprezentată de un model cu bilă și băț. Sursa: Benjah-bmm27 prin Wikipedia.

Imaginea de sus arată structura H ₂ O ₂ (HOOH) molecula, cu sferele roșii corespunzătoare atomilor de oxigen, iar cele albe atomii de hidrogen. Rețineți că molecula nu este plană și că atomii de H nu sunt eclipsați în spațiu (unul față de celălalt).

Este interesant faptul că H ₂ O ₂ este dificil să-și rotească legătura simplă centrală OO, astfel încât pozițiile acestor H-uri nu pot fi schimbate; unul nu va coborî în timp ce celălalt urcă.

De ce? Deoarece în cei doi atomi de oxigen există două perechi de electroni liberi, ceea ce dă un număr de opt electroni foarte apropiați și care se resping reciproc datorită încărcărilor lor negative.

rotaţii

Cu toate acestea, legătura OO este susceptibilă la o rotație ușoară datorită interacțiunilor cu mediul său.

De exemplu, prin strângerea celor două degetelor, cu degetele arătate întinse și celelalte închise, ca și cum ar trage o curte și apoi întoarcerea degetelor în așa fel încât unul dintre degetele index să fie îndreptat înainte și celălalt înapoi, veți avea un reprezentare aproximativă a H ₂ O ₂ .

Dacă un corp atinge oricare dintre degetele index, degetele mari se vor roti ca răspuns la această interacțiune; cu toate acestea, ei vor reveni imediat la poziția inițială datorită repulsiilor electronice menționate mai sus. Aceste rotații încadrează astfel aspectele dinamice ale acestei molecule.

Interacțiuni intermoleculare

În stare lichidă, H ₂ O ₂ reușește să stabilească legături de hidrogen (HOOH-O ₂ H ₂ ), deoarece altfel punctul său de fierbere ridicat (150 ºC) în comparație cu cel al apei nu ar fi explicat.

După ce trece în faza gazoasă, H ₂ O ₂ molecule probabil nu se mai pot forma astfel de poduri, nu numai din cauza distanța mai mare intermoleculară, dar , de asemenea , atomii de hidrogen ar fi primul pentru a atinge în caz de coliziuni (acest lucru poate vizualizate din nou folosind modelul degetului).

Între timp, în faza solidă, unghiul planurilor stabilite de H este de 90º (puneți degetele indexate perpendicular). Acum , legăturile de hidrogen devin și mai importante și H ₂ O ₂ molecule sunt aranjate într - un cristal cu o structură tetragonală.

Proprietăți

sBottle cu peroxid de hidrogen. În farmacii se realizează cu o concentrație de 3% m / v. Sursa: Pixnio.

Nume

-Apă oxigenată

-Dioxidan

-Oxidanol

-Acid piridroxic

-O-hydroxyol

-Peroxid

Masă molară

34,0147 g / mol

Aspectul fizic

Lichid albastru pal (concentrat) sau incolor. Este puțin mai vâscoasă și mai densă decât apa. Este distilat pentru siguranță la temperaturi scăzute și la presiune redusă, deoarece se descompune la încălzire într-o formă explozivă.

Miros

Miros ascuțit sau asemănător ozonului.

Gust

Amar

Densitate

Solid 1,71 g / cm ³

Densitățile soluțiilor sale apoase depind de concentrația lor; de exemplu, la 27% are o densitate de 1,10 g / cm ³ , în timp ce la 50%, 1,13 g / cm ³

Punct de topire

- 0,43 ºC

Punct de fierbere

150,2 ° C Această valoare a fost obținută prin extrapolare, deoarece peroxidul de hidrogen se descompune la temperaturi ridicate.

Solubilitatea apei

Miscibilă ≥ 100 mg / ml la 25 ºC

Solubilitate

Este solubil în eter și alcooli, dar insolubil în eter de petrol. Se descompune în apă și oxigen în mulți solvenți organici.

Coeficient de partiție octanol / apă

Jurnal P = - 0,43

Presiunea de vapori

5 mmHg la 30 ° C.

Constanta de disociere

pKa = 11,72

pH

Soluțiile de peroxid de hidrogen sunt ușor acide. De exemplu, unul de 35% are un pH de 4,6; dar când este concentrat la 90%, pH-ul devine mai puțin acid: 5.1.

Indicele de refracție (n

1,4061

Viscozitate

1,245 cPoe la 20 ° C.

Capacitate de căldură

1.267 J / gK (gaz)

2,619 J / gK (lichid)

Căldură de vaporizare

1,519 J / g K

Stabilitate

Stabil în condiții recomandate. Este stabilizat în continuare prin adăugarea de acetanilidă și săruri de staniu.

Coroziune

corosiv

Descompunere

Se descompune la expunerea la lumină sau în prezența substanțelor oxidante și reducătoare. De asemenea, se descompune la încălzire. Când se descompune, eliberează apă și oxigen și este favorizat de o creștere a pH-ului și a temperaturii, precum și de prezența enzimei catalază.

Tensiune de suprafata

80,4 dyne / cm la 20 ° C

reactivitatea

H ₂ O ₂ acționează ca un agent de oxidare în soluții acide de fier feros (Fe ²⁺ ) la fier feric (F ³⁺ ); oxidează de asemenea ionul sulfit (SO ₃ ^2- ) la ionul sulfat (SO ₄ ^2- ).

De asemenea, poate acționa ca agent reducător în prezența soluțiilor de bază, reducând hipocloritul de sodiu (NaOCl) și permanganatul de potasiu (KMnO ₄ ) cu eliberarea de oxigen.

Aplicații

Albire

Peroxidul de hidrogen este utilizat în industria hârtiei în celuloză și albire, care consumă cea mai mare parte a producției sale anuale.

Dezinfectant

Peroxidul de hidrogen este un antiseptic ușor pentru a preveni infecțiile rănilor mici, resturilor și arsurilor. Este, de asemenea, utilizat ca apă de gură și pentru a ameliora o ușoară iritație a gurii, datorită prezenței unor afecțiuni sau gingivite.

De asemenea, este utilizat pentru dezinfectarea suprafețelor, a interiorului frigiderelor, a apei și pentru a combate creșterea excesivă a bacteriilor în sistemele de apă și turnurile de răcire. Peroxidul de hidrogen eliberează radicalii liberi de oxigen, care descompun poluanții.

detergent

Peroxidul de hidrogen este utilizat la fabricarea detergenților de albire a rufelor, inclusiv percarbonatul de sodiu. Acest compus este un complex de carbonat de sodiu și peroxid de hidrogen care, atunci când este dizolvat în apă, se separă în componentele sale.

Aplicare cosmetică

Peroxidul de hidrogen diluat este utilizat în albirea părului, înainte de colorare. De asemenea, este utilizat pentru albirea dinților, precum și o parte a unei paste de dinți de casă.

Propellant

Peroxidul de hidrogen este utilizat ca component monopropellant sau oxidant al unei rachete bipropolente. Se descompune eliberarea de oxigen și apă, caracteristică care a permis utilizarea sa ca propulsor.

Acesta este pompat într-o celulă de reacție cu prezența unui catalizator care accelerează respectiva descompunere. În acest timp, se produce un vapor de apă de temperatură înaltă.

Când aburul este expulzat printr-un gol, produce un impuls. Submarinul V-80, construit în 1940, a folosit oxigenul generat de peroxidul de hidrogen în turbinele sale; numit sistemul de turbine al lui Walter.

Obținerea

Inițial, peroxidul de hidrogen a fost obținut industrial prin hidroliza persulfatului de amoniu sau prin electroliza bisulfatului de amoniu, NH ₄ HSO ₄ .

Peroxidul de hidrogen este obținut în prezent în mod industrial prin utilizarea de antrachinonă. Procesul se desfășoară în patru etape: hidrogenare, filtrare, oxidare, extracție și purificare.

Hidrogenarea

Alchilantrochinona este hidrogenată trecând gazul de hidrogen printr-un hidrogenator încărcat cu alumină și o cantitate mică de catalizator (paladiu). Temperatura se menține la 45ºC cu agitare permanentă.

Alchildrochinona este transformată în alchil antrahidrochinonă și tetrahidroalchilantrahidrochinonă, aceasta din urmă fiind selectată pentru comoditatea sa pentru următoarele proceduri.

Filtrare

Soluția care conține antrachinonă hidrogenată este filtrată pentru a îndepărta urmele de catalizator pe care le poate conține.

Oxidare

Soluția filtrată este oxidată prin trecerea aerului prin ea, formând peroxid de hidrogen de puritate scăzută.

Extracție și purificare

Soluția de peroxid de hidrogen trece printr-o coloană de extracție lichid-lichid. Apa curge prin coloană, în timp ce soluția de peroxid de hidrogen este pompată prin ea.

Apa ajunge la fundul extractorului cu o concentrație de peroxid de hidrogen între 25 și 35% greutate / greutate. Apoi, se purifică prin distilare în vid, până la o concentrație de peroxid de hidrogen de 30%. În cele din urmă se stabilizează și se păstrează.

riscuri

Arsură de peroxid de hidrogen. Sursa: Bobjgalindo

Peroxidul de hidrogen este un agent coroziv, deci la contactul cu pielea produce iritații severe, pe lângă albirea temporară (imaginea de sus). De asemenea, poate provoca leziuni ale ochilor, mâncărime, erupții cutanate, roșeață și vezicule.

Inhalarea provoacă iritații la nas, gât și plămâni. Între timp, expunerea repetată poate provoca bronșită, tuse, flegmă și lipsa respirației. Și de parcă n-ar fi suficient, generează, de asemenea, dureri de cap, amețeli, greață și vărsături.

Expunerea severă la peroxid de hidrogen poate determina acumularea de lichide în plămâni, cunoscută sub numele de edem pulmonar - o afecțiune gravă care necesită asistență medicală promptă.

Administrația de securitate și sănătate în muncă (OSHA) a stabilit valoarea maximă admisibilă pentru peroxid de hidrogen de 1 ppm într-un mediu de lucru într-un schimb de 8 ore. Cu toate acestea, întrucât este un compus mutagen, expunerea trebuie redusă la minimum.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Apă oxigenată. Recuperat de la: en.wikipedia.org
3. William R. Busing și Henri A. Levy. (2004). Structura cristalină și moleculară a peroxidului de hidrogen: un studiu neutru - de difracție. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Apă oxigenată. Baza de date PubChem. CID = 784. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Redactorii Encyclopaedia Britannica. (27 noiembrie 2018). Apă oxigenată. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com
6. Departamentul de sănătate din New Jersey. (2016). Apă oxigenată. . Recuperat din: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biochimie. A treia editie. Editura Pearson Addison Wesley
8. Web MD. (2019). Apă oxigenată. Recuperat de la: webmd.com