HYDROGENPEROKSYD (H2O2): STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, OPPNÅELSE - KJEMI - 2026

Den hydrogenperoksyd er en uorganisk forbindelse med den kjemiske formel H ₂ O ₂ . Av alt er det det enkleste peroksidet i denne familien av kjemiske forbindelser. Strukturformelen er HOOH, denne indre oksygenratte broen er karakteristisk for alle peroksider.

I 1818 ble H ₂ O ₂ identifisert av Louies Jacques Thénard, som fremstilte en kjemisk forbindelse som han deretter kalte hydrogenperoksid. Det er en ustabil forbindelse, den brytes ned ved eksponering for lys, varme og noen metaller.

Kjemisk formel for hydrogenperoksyd

Det er en veldig nyttig forbindelse som brukes ved desinfisering av mindre sår, hårbleking, vannbehandling, etc. Selv om det kan ha skadelige handlinger for mennesker, finnes det i alle eukaryote celler i levende vesener, der den utfører flere gunstige funksjoner.

Hydrogenperoksyd produserer oksidasjon av giftige stoffer som fenoler, etanol, formaldehyd, etc., produkter som blir eliminert av leveren og nyrene. I tillegg bidrar det til ødeleggelse av bakterier som er fagocytosert av nøytrofile leukocytter og makrofager.

Struktur

Molecule

Hydrogenperoksydmolekyl representert av en ball-and-stick-modell. Kilde: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

Det øvre bildet viser strukturen til H ₂ O ₂ (HOOH) molekylet, med de røde kulene som tilsvarer oksygenatomene, og de hvite hydrogenatomene. Legg merke til at molekylet ikke er flatt, og at H-atomene ikke er formørket i rommet (overfor hverandre).

Interessant nok, H ₂ O ₂ synes det er vanskelig å rotere sin sentrale enkle binding OO, så posisjonene til disse H'ene kan ikke byttes; den ene vil ikke gå ned mens den andre går opp.

Hvorfor? Fordi i de to oksygenatomene er det to frie elektronpar, som gir totalt åtte veldig tette elektroner som frastøter hverandre på grunn av deres negative ladninger.

rotasjoner

Likevel er OO-koblingen utsatt for liten rotasjon på grunn av interaksjoner med omgivelsene.

For eksempel, ved å bringe de to tommelen sammen, med pekefingrene utvidet og de andre lukket, som om du tegner en domstol, og deretter vender tommelen slik at en av pekefingrene peker fremover og den andre bakover, vil du ha en tilnærmet representasjon av H ₂ O ₂ .

Hvis en kropp berører noen av pekefingrene, vil tommelen rotere som svar på dette samspillet; de vil imidlertid umiddelbart komme tilbake til sin opprinnelige posisjon på grunn av de elektroniske frastøtningene som er nevnt ovenfor. Disse rotasjonene rammer således de dynamiske aspektene ved dette molekylet.

Intermolekylære interaksjoner

I flytende tilstand klarer H ₂ O ₂ å etablere hydrogenbindinger (HOOH-O ₂ H ₂ ), ettersom det høye kokepunktet (150 ºC) ellers i forhold til vann ikke ville bli forklart.

Når den har gått over i gassfasen, kan H ₂ O _2- molekylene antagelig ikke lenger danne slike broer, på grunn av ikke bare den større intermolekylære avstand, men også hydrogenatomene vil være de første som berører i tilfelle kollisjoner (dette kan visualisert igjen ved hjelp av fingermodellen).

I mellomtiden, i den faste fasen, er vinkelen på flyene som er opprettet av H 90º (sett pekefingrene vinkelrett). Nå hydrogenbindingene blir enda viktigere og H ₂ O _to molekylene er arrangert i et krystall med en tetragonal struktur.

Egenskaper

s Flaske med hydrogenperoksyd. På apotek oppnås det med en konsentrasjon på 3% m / v. Kilde: Pixnio.

navnene

-Hydrogenperoksid

-Dioxidan

-Oxidanol

-Perhydroksinsyre

-O-hydroxyol

-Peroksid

Molmasse

34,0147 g / mol

Fysisk utseende

Blek blå (konsentrert) eller fargeløs væske. Det er litt mer tyktflytende og tett enn vann. Det er destillert for sikkerhet ved lave temperaturer og ved redusert trykk, siden det brytes ned ved oppvarming i eksplosiv form.

lukt

Skarp eller ozonlignende lukt.

Smak

Bitter

tetthet

Fast 1,71 g / cm ³

Tettheten av de vandige løsningene avhenger av konsentrasjonen. for eksempel, ved 27% har den en densitet på 1,10 g / cm ³ , mens ved 50%, 1,13 g / cm ³

Smeltepunkt

- 0,43 ºC

Kokepunkt

150,2 ° C Denne verdien er oppnådd ved ekstrapolering siden hydrogenperoksyd brytes ned ved høye temperaturer.

Vannløselighet

Blandbar ≥ 100 mg / ml ved 25 ºC

løselighet

Det er løselig i eter og alkoholer, men uoppløselig i petroleumeter. Det brytes ned til vann og oksygen i mange organiske løsningsmidler.

Fordelingskoeffisient for oktanol / vann

Logg P = - 0,43

Damptrykk

5 mmHg ved 30 ° C

Dissosiasjonskonstant

pKa = 11,72

pH-

Hydrogenperoksydløsninger er svakt sure. For eksempel har en 35% en pH på 4,6; men når konsentrert til 90% blir pH mindre sur: 5.1.

Brytningsindeks (n

1,4061

viskositet

1245 cPoise ved 20 ° C.

Varmekapasitet

1 267 J / gK (gass)

2.619 J / gK (væske)

Fordampingsvarme

1,519 J / g K

Stabilitet

Stabil under anbefalte forhold. Det stabiliseres ytterligere ved tilsetning av acetanilid og tinnsalter.

Korrosjon

etsende

dekomponering

Det spaltes ved eksponering for lys eller i nærvær av oksiderende og reduserende stoffer. Den spaltes også ved oppvarming. Når det brytes ned, frigjør det vann og oksygen, og foretrekkes av en økning i pH og temperatur, samt av tilstedeværelsen av enzymkatalasen.

Overflatespenning

80,4 dyn / cm ved 20 ° C

reaktivitet

H ₂ O ₂ virker som et oksidasjonsmiddel i sure oppløsninger av toverdig jern (Fe ²⁺ ) til treverdig jern (F ³⁺ ); den oksiderer også sulfittionen (SO ₃ ^2- ) til sulfation (SO ₄ ^2- ).

Det kan også virke som et reduksjonsmiddel i nærvær av basiske løsninger, redusere natriumhypokloritt (NaOCl) og kaliumpermanganat (KMnO ₄ ) med frigjøring av oksygen.

applikasjoner

bleking

Hydrogenperoksyd brukes i papirindustrien i masse og papirbleking, som bruker mesteparten av sin årlige produksjon.

desinfiserende

Hydrogenperoksyd er et mildt antiseptisk middel for å forhindre infeksjon i små sår, skraper og brannskader. Det brukes også som munnskyll og for å lindre mild irritasjon i munnen på grunn av tilstedeværelsen av canker sår eller gingivitt.

Det brukes også til å desinfisere overflater, det indre av kjøleskap, vann og bekjempe overdreven bakterievekst i vannsystemer og kjøletårn. Hydrogenperoksid frigjør frie oksygenradikaler, som bryter ned miljøgifter.

Vaskemiddel

Hydrogenperoksyd brukes til fremstilling av vaskeblekende vaskemidler, inkludert natriumperkarbonat. Denne forbindelsen er et kompleks av natriumkarbonat og hydrogenperoksyd som, når det er oppløst i vann, skilles ut i komponentene.

Kosmetisk applikasjon

Fortynnet hydrogenperoksyd brukes i bleking av hår, før farging. Det brukes også til å bleke tennene, så vel som en del av en hjemmelaget tannkrem.

driv

Hydrogenperoksyd brukes som monopropellant eller oksiderende komponent i en bipropolent rakett. Det brytes ned frigjøring av oksygen og vann, et kjennetegn som tillot det å bruke som drivmiddel.

Den pumpes inn i en reaksjonscelle med nærvær av en katalysator som akselererer nevnte spaltning. I løpet av dette produseres en vanndamp med høy temperatur.

Når dampen blir utvist gjennom et gap, gir det en impuls. V-80-ubåten, bygget i 1940, brukte oksygen som ble generert fra hydrogenperoksid i turbinene sine; kalt Walter turbinesystem.

Å skaffe

Til å begynne med ble hydrogenperoksyd oppnådd industrielt ved hydrolyse av ammonium-persulfat, eller elektrolyse av ammoniumbisulfat, NH ₄ HSO ₄ .

Hydrogenperoksyd oppnås for tiden industrielt ved bruk av antrakinon. Prosessen utføres i fire trinn: hydrogenering, filtrering, oksidasjon, ekstraksjon og rensing.

hydrogene

Alkylantrokinonet hydrogeneres ved å føre hydrogengassen gjennom en hydrogenator belastet med aluminiumoksyd og en liten mengde katalysator (palladium). Temperaturen holdes ved 45 ° C under permanent omrøring.

Alkyldrokinon omdannes til alkylantrahydrokinon og tetrahydroalkylantrahydrokinon, idet sistnevnte velges for bekvemmelighet for følgende prosedyrer.

filtrering

Oppløsningen som inneholder det hydrogenerte antrakinonet, filtreres for å fjerne spor av katalysatoren den kan inneholde.

oksidasjon

Den filtrerte løsningen oksideres ved å føre luft gjennom den og danne hydrogenperoksyd med lav renhet.

Ekstraksjon og rensing

Hydrogenperoksydløsningen passerer gjennom en væske-væske-ekstraksjonskolonne. Vann strømmer gjennom kolonnen, mens hydrogenperoksydløsningen pumpes gjennom den.

Vannet når bunnen av ekstraktoren med en hydrogenperoksydkonsentrasjon mellom 25 og 35 vekt%. Deretter renses den ved vakuumdestillasjon, opp til en hydrogenperoksydkonsentrasjon på 30%. Til slutt stabiliserer den seg og lagres.

risiko

Hydrogenperoksidforbrenning. Kilde: Bobjgalindo

Hydrogenperoksyd er et etsende middel, så ved kontakt med huden produserer det alvorlig irritasjon, samt en midlertidig bleking (bildet over). Det kan også forårsake øyeskade, kløe, utslett, rødhet og blemmer.

Innånding forårsaker irritasjon i nese, svelg og lunger. I mellomtiden kan gjentatt eksponering forårsake bronkitt, hoste, slim og pustebesvær. Og som om det ikke var nok, genererer det også hodepine, svimmelhet, kvalme og oppkast.

Alvorlig eksponering for hydrogenperoksyd kan føre til at væske bygger seg opp i lungene, kjent som lungeødem - en alvorlig tilstand som krever øyeblikkelig legehjelp.

Arbeidsmiljøverndepartementet (OSHA) har fastsatt det maksimalt tillatte for hydrogenperoksyd på 1 ppm i et arbeidsmiljø på et 8-timers skift. Siden det er en mutagent forbindelse, bør eksponeringen imidlertid holdes på et minimum.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hydrogenperoksyd. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. William R. Busing og Henri A. Levy. (2004). Krystall- og molekylstruktur av hydrogenperoksid: En nøytron - diffraksjonsstudie. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Hydrogenperoksyd. PubChem-databasen. CID = 784. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Redaktørene av Encyclopaedia Britannica. (27. november 2018). Hydrogenperoksyd. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
6. New Jersey Department of Health. (2016). Hydrogenperoksyd. . Gjenopprettet fra: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biokjemi. Tredje utgave. Utgiver Pearson Addison Wesley
8. Web MD. (2019). Hydrogenperoksyd. Gjenopprettet fra: webmd.com