VANDENILIO PEROKSIDAS (H2O2): STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS, GAVIMAS - CHEMIJA - 2024

Vandenilio peroksido yra neorganinis junginys su cheminė formulė H ₂ O ₂ . Visų pirma, tai yra paprasčiausias šios šeimos cheminių junginių peroksidas. Jo struktūrinė formulė yra HOOH, šis vidinis deguonies prisotintas tiltas yra būdingas visiems peroksidams.

1818 m. H ₂ O ₂ nustatė Louies Jacques Thénard, kuris paruošė cheminį junginį, kurį vėliau pavadino vandenilio peroksidu. Tai nestabilus junginys, jis suyra veikiant šviesai, šilumai ir kai kuriems metalams.

Cheminė vandenilio peroksido formulė

Tai labai naudingas junginys, naudojamas dezinfekuojant smulkesnes žaizdas, balinant plaukus, valant vandenį ir kt. Nors jis gali turėti žalingą poveikį žmonėms, jis randamas visose gyvų būtybių eukariotinėse ląstelėse, kur jis atlieka keletą naudingų funkcijų.

Vandenilio peroksidas gamina toksines medžiagas, tokias kaip fenoliai, etanolis, formaldehidas ir kt., Produktus, kuriuos pašalina kepenys ir inkstai. Be to, jis prisideda prie bakterijų, fagocitizuotų neutrofilinių leukocitų ir makrofagų, sunaikinimo.

Struktūra

Molekulė

Vandenilio peroksido molekulė, vaizduojama rutulio ir lazdelės modeliu. Šaltinis: „Benjah-bmm27“ per Vikipediją.

Viršutiniame paveikslėlyje pavaizduota H ₂ O ₂ (HOOH) molekulės struktūra. Raudonos sferos atitinka deguonies atomus, o baltos - vandenilio atomus. Atkreipkite dėmesį, kad molekulė nėra plokščia, o H atomai nėra užtemti erdvėje (priešais vienas kitą).

Įdomu tai, kad H ₂ O ₂ sunku pasukti centrinę paprastąją jungtį OO, todėl šių H padėčių pakeisti negalima; vienas nenusileis žemyn, o kitas pakils aukštyn.

Kodėl? Nes dviejuose deguonies atomuose yra dvi laisvos elektronų poros, kurios iš viso suteikia aštuonis labai artimus elektronus, kurie atstumia vienas kitą dėl neigiamų krūvių.

Rotacija

Tačiau OO jungtis gali lengvai pasisukti dėl sąveikos su aplinka.

Pvz., Atsinešdami du nykščius, ištiestus rodomuosius pirštus, o kitus uždarydami, lyg nubrėžtumėte kiemą, tada pasukdami nykščius taip, kad vienas iš rodomųjų pirštų būtų nukreiptas į priekį, o kitas atgal, turėsite apytikslis H ₂ O _{2 vaizdas} .

Jei kūnas paliečia kurį nors iš rodomųjų pirštų, nykščiai sukasi reaguodami į šią sąveiką; tačiau dėl minėtų elektroninių atsakymų jie nedelsdami grįš į savo pradinę padėtį. Šie sukimai taip apibūdina šios molekulės dinaminius aspektus.

Tarpmolekulinės sąveikos

Skystas H ₂ O ₂ sugeba užmegzti vandenilio ryšius (HOOH-O ₂ H ₂ ), nes priešingu atveju jo aukšta virimo temperatūra (150 ºC), palyginti su vandeniu, nebūtų paaiškinta.

Manoma , kad H ₂ O ₂ molekulės, patekusios į dujinę fazę, nebegali formuoti tokių tiltų ne tik dėl didesnio tarpmolekulinio atstumo, bet ir vandenilio atomai būtų pirmi, kurie liečiasi susidūrus (tai gali vėl vizualizuojama naudojant pirštų modelį).

Tuo tarpu kietoje fazėje H nustatytų plokštumų kampas yra 90º (rodomieji pirštai statmeni). Dabar vandenilio jungtys tampa dar svarbesnės, o H ₂ O ₂ molekulės yra išdėstytos kristaluose su tetragonine struktūra.

Savybės

butelis su vandenilio peroksidu. Vaistinėse jis pasiekiamas esant 3% m / v koncentracijai. Šaltinis: „Pixnio“.

Vardai

-Vandenilio peroksidas

-Dioksidinas

-Oksidanolis

-Perhidroksiko rūgštis

-O-hidroksilo

-Peroksidas

Molinė masė

34,0147 g / mol

Fizinė išvaizda

Blyškiai mėlynas (koncentruotas) arba bespalvis skystis. Jis yra šiek tiek klampus ir tankus nei vanduo. Jis yra distiliuotas siekiant užtikrinti saugumą žemoje temperatūroje ir esant sumažintam slėgiui, nes jis suyra sprogstamai.

Kvapas

Aštrus ar ozoną primenantis kvapas.

Skonis

Kartaus

Tankis

Kieta 1,71 g / cm ³

Vandeninių tirpalų tankis priklauso nuo jų koncentracijos; pavyzdžiui, 27% jo tankis yra 1,10 g / cm ³ , o esant 50% - 1,13 g / cm ³

Lydymosi temperatūra

- 0,43 ºC

Virimo taškas

150,2 ° C. Ši vertė buvo gauta ekstrapoliuojant, nes vandenilio peroksidas skyla aukštoje temperatūroje.

Tirpumas vandenyje

Maišomas ≥ 100 mg / ml 25 ° C temperatūroje

Tirpumas

Jis tirpsta eteryje ir alkoholiuose, bet netirpsta naftos eteryje. Daugelyje organinių tirpiklių jis suskyla į vandenį ir deguonį.

Oktanolio / vandens pasiskirstymo koeficientas

Žurnalas P = - 0,43

Garų slėgis

5 mmHg 30 ° C temperatūroje.

Disociacijos konstanta

pKa = 11,72

pH

Vandenilio peroksido tirpalai yra šiek tiek rūgštūs. Pavyzdžiui, 35% tirpalo pH yra 4,6; bet kai koncentracija 90%, pH tampa mažiau rūgštus: 5.1.

Lūžio rodiklis (n

1,4061

Klampumas

1 245 cPoise 20 ° C temperatūroje.

Šilumos talpa

1 267 J / gK (dujos)

2619 J / gK (skystas)

Garinimo šiluma

1,519 J / g K

Stabilumas

Stabilus rekomenduojamomis sąlygomis. Jis dar labiau stabilizuojamas pridedant acetanilido ir alavo druskų.

Korozija

Ėsdinantis

Skilimas

Jis suyra veikiant šviesai arba esant oksiduojančioms ir redukuojančioms medžiagoms. Taip pat jis suyra kaitinant. Kai jis suyra, jis išskiria vandenį ir deguonį, todėl jam palankesnis padidėjęs pH ir temperatūra, taip pat fermento katalazė.

Paviršiaus įtempimas

80,4 dynai / cm esant 20 ° C

Reaktyvumas

H ₂ O ₂ veikia kaip oksidatorius rūgščiuose juodosios geležies (Fe ²⁺ ) tirpaluose iki geležies geležies (F ³⁺ ); jis taip pat oksiduoja sulfito joną (SO ₃ ² ) į sulfato joną (SO ₄ ² ).

Jis taip pat gali veikti kaip reduktorius esant pagrindiniams tirpalams, redukuodamas natrio hipochloritą (NaOCl) ir kalio permanganatą (KMnO ₄ ), išskirdamas deguonį.

Programos

Balinimas

Vandenilio peroksidas naudojamas popieriaus pramonėje celiuliozės ir popieriaus balinimui, kuris sunaudoja didžiąją dalį savo metinės produkcijos.

Dezinfekavimo priemonė

Vandenilio peroksidas yra lengvas antiseptikas, apsaugantis nuo nedidelių žaizdų, įbrėžimų ir nudegimų. Jis taip pat naudojamas kaip burnos skalavimo skystis ir siekiant palengvinti silpną burnos sudirginimą dėl skrandžio opos ar gingivito.

Jis taip pat naudojamas dezinfekuoti paviršius, šaldytuvų vidų, vandenį ir kovoti su per dideliu bakterijų dauginimuisi vandens sistemose ir aušinimo bokštuose. Vandenilio peroksidas išskiria laisvuosius deguonies radikalus, kurie skaido teršalus.

Ploviklis

Vandenilio peroksidas naudojamas gaminant skalbinius balinančius ploviklius, įskaitant natrio perkarbonatą. Šis junginys yra natrio karbonato ir vandenilio peroksido kompleksas, kuris, ištirpęs vandenyje, išsiskiria į savo komponentus.

Taikymas kosmetikoje

Praskiestas vandenilio peroksidas naudojamas plaukų balinimui prieš dažymą. Jis taip pat naudojamas dantims balinti, taip pat kaip naminės dantų pastos dalis.

Raketinis kuras

Vandenilio peroksidas naudojamas kaip bipropolentiškos raketos vienintelis skiediklis arba oksiduojantis komponentas. Jis suskaido išskirdamas deguonį ir vandenį - savybę, leidžiančią jį naudoti kaip raketinį kurą.

Jis pumpuojamas į reakcijos kamerą su katalizatoriumi, kuris pagreitina minėtą skilimą. Jos metu susidaro aukštos temperatūros vandens garai.

Kai garas išmetamas per tarpą, jis sukuria impulsą. Povandeninis laivas V-80, pastatytas 1940 m., Savo turbinose naudojo deguonį, pagamintą iš vandenilio peroksido; vadinama Walterio turbinų sistema.

Gavimas

Iš pradžių vandenilio peroksidas buvo gaunamas pramoniniu būdu hidrolizuojant amonio persulfatą arba elektrolizuojant amonio bisulfatą, NH ₄ HSO ₄ .

Šiuo metu vandenilio peroksidas gaunamas pramoniniu būdu naudojant antrachinoną. Procesas atliekamas keturiais etapais: hidrinimas, filtravimas, oksidacija, ekstrahavimas ir gryninimas.

Hidrinimas

Alkilantchinonas yra hidrinamas, perduodant vandenilio dujas per hidrogeną, į kurį įpilta aliuminio oksido ir nedidelį kiekį katalizatoriaus (paladžio). Nuolat maišant palaikoma 45ºC temperatūra.

Alkildrochinonas yra paverčiamas alkil-antrahidrochinonu ir tetrahidroalkilanthidrochinonu, pastarasis yra pasirinktas patogumui šioms procedūroms atlikti.

Filtravimas

Tirpalas, kuriame yra hidrinto antrachinono, filtruojamas, kad būtų pašalinti katalizatoriaus, kuriame gali būti jo, pėdsakai.

Oksidacija

Filtruotas tirpalas oksiduojamas praleidžiant orą pro jį, sudarydamas žemo grynumo vandenilio peroksidą.

Ekstrahavimas ir gryninimas

Vandenilio peroksido tirpalas praeina per skysčio-skysčio ekstrahavimo koloną. Vanduo teka per koloną, o per jį pumpuojamas vandenilio peroksido tirpalas.

Vanduo pasiekia ekstraktoriaus dugną, vandenilio peroksido koncentracija yra nuo 25 iki 35% m / m. Tada jis išgryninamas distiliuojant vakuume iki vandenilio peroksido koncentracijos 30%. Galiausiai jis stabilizuojasi ir yra laikomas.

Pavojai

Dega vandenilio peroksidas. Šaltinis: Bobjgalindo

Vandenilio peroksidas yra ėsdinantis agentas, todėl, susilietęs su oda, sukelia stiprų dirginimą, taip pat laikiną balinimą (vaizdas viršuje). Tai taip pat gali sukelti akių pažeidimą, niežėjimą, išbėrimą, paraudimą ir pūslių susidarymą.

Įkvėpus dirginama nosis, gerklė ir plaučiai. Tuo tarpu pakartotinis poveikis gali sukelti bronchitą, kosulį, skreplius ir dusulį. Atrodo, kad to nepakanka, jis sukelia galvos skausmą, galvos svaigimą, pykinimą ir vėmimą.

Didelis vandenilio peroksido poveikis gali sukelti skysčių kaupimąsi plaučiuose, vadinamą plaučių edema - rimtą būklę, kuriai reikia skubios medicinos pagalbos.

Darbuotojų saugos ir sveikatos administracija (OSHA) nustatė maksimalų leidžiamą vandenilio peroksido kiekį 1 ppm darbo aplinkoje per 8 valandų pamainą. Tačiau kadangi tai mutageninis junginys, jo poveikis turėtų būti kuo mažesnis.

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Vikipedija. (2019 m.). Vandenilio peroksidas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
3. Williamas R. Busingas ir Henri A. Levy. (2004). Vandenilio peroksido kristalinė ir molekulinė struktūra: neutroninės difrakcijos tyrimas. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2019 m.). Vandenilio peroksidas. „PubChem“ duomenų bazė. CID = 784. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Enciklopedijos „Britannica“ redaktoriai. (2018 m. Lapkričio 27 d.). Vandenilio peroksidas. „Encyclopædia Britannica“. Atkurta iš: britannica.com
6. Naujojo Džersio sveikatos departamentas. (2016). Vandenilio peroksidas. . Atgautas iš: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biochemija. Trečias leidimas. Leidėjas Pearsonas Addisonas Wesley
8. Žiniatinklio MD. (2019 m.). Vandenilio peroksidas. Atkurta iš: webmd.com