The водороден прекис Това е неорганично съединение, чиято химическа формула е H2O2. От всичко това е най-простият пероксид в това семейство химични съединения. Структурната му формула е H-O-O-H, като този вътрешен кислороден мост, характерен за всички пероксиди.
През 1818 г. H2O2 е идентифициран от Louies Jacques Thénard, който подготвя химично съединение, което след това нарича водороден прекис. Това е нестабилно съединение, разлага се при излагане на светлина, топлина и някои метали.
Това е много полезно съединение, което се използва при дезинфекция на леки рани, избелване на косата, обработка с вода и др. Въпреки че може да има вредни действия за хората, той се намира във всички еукариотни клетки на живи същества, където изпълнява няколко полезни функции.
Водородният пероксид предизвиква окисляване на токсични вещества като феноли, етанол, формалдехид и др., Продукти, които се елиминират от черния дроб и бъбреците. Освен това допринася за унищожаването на бактерии, фагоцитирани от неутрофилни левкоцити и макрофаги.
Структура
Молекула
Горното изображение показва структурата на молекулата H2O2 (H-O-O-H), като червените сфери съответстват на кислородните атоми, а белите - водородните атоми. Имайте предвид, че молекулата не е плоска и че Н атомите не са затъмнени в пространството (един пред друг).
Интересното е, че H2O2 е трудно да завърти централната си проста O-O връзка, така че позициите на тези H не могат да бъдат разменени; единият няма да слезе, докато другият се качва нагоре.
Защо? Тъй като в двата кислородни атома има две свободни двойки електрони, което дава общо осем много близки електрона и които се отблъскват поради отрицателните си заряди.
Въртения
Въпреки това, връзката O-O е податлива на леко завъртане поради взаимодействия с околната среда.
Например, като съберете двата палеца заедно, с показални пръсти и други затворени, сякаш чертаете корт, и след това завъртите палците по такъв начин, че единият показалец да сочи напред, а другият назад, ще имат приблизително представяне на H2O2.
Ако тялото докосне някой от показалеца, палците ще се завъртят в отговор на това взаимодействие; те обаче веднага ще се върнат в първоначалното си положение поради посочените по-горе електронни отблъсквания. По този начин тези ротации поставят в рамка динамичните аспекти на тази молекула.
Междумолекулни взаимодействия
В течно състояние H2O2 успява да установи водородни връзки (HOOH - O2H2), тъй като в противен случай високата му точка на кипене (150 ºC) в сравнение с тази на водата не би била обяснена.
След като премине в газовата фаза, молекулите H2O2 вероятно вече не могат да образуват такива мостове поради не само по-голямото междумолекулно разстояние, но и водородните атоми ще бъдат първите, които се докосват в случай на сблъсъци (това може да се визуализира чрез прибягване към нов за пръсти модел).
Междувременно в твърдата фаза ъгълът на равнините, установен от Н, е 90º (поставете показалеца перпендикулярно). Сега водородните връзки стават още по-важни и молекулите H2O2 са подредени в кристал с тетрагонална структура.
Имоти
s Бутилка с водороден прекис. В аптеките се постига с концентрация 3% m/v. Източник: Pixnio.
Имена
-Водороден прекис
Моларна маса
Външен вид
Бледосиня (концентрирана) или безцветна течност. Той е малко по-вискозен и плътен от водата. Той се дестилира за безопасност при ниски температури и при понижено налягане, тъй като се разлага при нагряване във взривоопасна форма.
Мирис
Остра или подобна на озон миризма.
Вкус
Плътност
Твърдо вещество 1,71 g/cm 3
Плътностите на водните му разтвори зависят от тяхната концентрация; например при 27% има плътност 1,10 g/cm 3, докато при 50% 1,13 g/cm 3
Точка на топене
Точка на кипене
150,2 ° C. Тази стойност е получена чрез екстраполация, тъй като водородният прекис се разлага при високи температури.
Разтворимост във вода
Смесва се ≥ 100 mg/ml при 25 ºC
Разтворимост
Той е разтворим в етер и алкохоли, но неразтворим в петролен етер. Разлага се на вода и кислород в много органични разтворители.
Коефициент на разпределение октанол/вода
Налягане на парите
Константа на дисоциация
рН
Разтворите на водороден прекис са слабо киселинни. Например, 35% има рН 4,6; но чрез концентриране при 90% рН става по-малко киселинно: 5.1.
Индекс на пречупване (nD)
Вискозитет
1,245 c Поуза при 20 ºC.
Топлинен капацитет
2619 J/gK (течност)
Топлина на изпаряване
Стабилност
Стабилен при препоръчани условия. По-нататък се стабилизира чрез добавяне на ацетанилид и калаени соли.
Корозия
Разлагане
Той се разлага при излагане на светлина или в присъствието на окислителни и редуциращи вещества. Той се разлага и при нагряване. Когато се разлага, той отделя вода и кислород и се благоприятства от повишаване на pH и температурата, както и от присъствието на ензима каталаза.
Повърхностно напрежение
80,4 дина/cm при 20 ° C
Реактивност
H2O2 действа като окислител в киселинни разтвори от железно желязо (Fe 2+) до железно желязо (F 3+); също окислява сулфитния йон (SO3 2-) до сулфатен йон (SO4 2-).
Той може да действа и като редуциращ агент в присъствието на основни разтвори, редуцирайки натриев хипохлорит (NaOCl) и калиев перманганат (KMnO4) с отделянето на кислород.
Приложения
Избелване
Водородният пероксид се използва в хартиената промишленост при избелване на целулоза и хартия, която консумира по-голямата част от годишното му производство.
Дезинфектант
Водородният пероксид е лек антисептик за предотвратяване на инфекция на малки рани, ожулвания и изгаряния. Използва се също като вода за уста и за облекчаване на леко дразнене на устата поради наличието на афти или гингивит.
Също така се използва за дезинфекция на повърхности, вътрешността на хладилниците, водата и борбата с прекомерния бактериален растеж във водните системи и охладителните кули. Водородният прекис освобождава свободни кислородни радикали, които разграждат замърсителите.
Перилен препарат
Водородният пероксид се използва при производството на препарати за избелване на пране, включително натриев перкарбонат. Това съединение е комплекс от натриев карбонат и водороден пероксид, който при разтваряне във вода се разделя на неговите компоненти.
Козметично приложение
Разреденият водороден прекис се използва за избелване на косата, преди оцветяването. Използва се и за избелване на зъбите, както и част от домашна паста за зъби.
Пропелент
Водородният пероксид се използва като монопропелант или окислителен компонент на бипрополентна ракета. Той се разлага, освобождавайки кислород и вода, характеристика, която позволява използването му като гориво.
Той се изпомпва в реакционна клетка с присъствието на катализатор, който ускорява споменатото разлагане. По време на това се образува водна пара с висока температура.
Когато парата се изтласква през междина, тя произвежда импулс. Подводницата V-80, построена през 1940 г., използва в своите турбини кислород, генериран от водороден прекис; наречена турбинна система на Уолтър.
Получаване
Първоначално водородният пероксид е получен промишлено чрез хидролиза на амониев персулфат, [(NH4) 2S2O8] или електролиза на амониев бисулфат, NH4HSO4.
Понастоящем водородният пероксид се получава промишлено чрез използването на антрахинон. Процесът се извършва на четири етапа: хидрогениране, филтриране, окисляване, екстракция и пречистване.
Хидрогениране
Алкилантрохинонът се хидрогенира чрез преминаване на водороден газ през хидрогенатор, зареден с алуминиев триоксид и малко количество катализатор (паладий). Температурата се поддържа при 45 ° C при постоянно разбъркване.
Алкилдрохинонът се превръща в алкилантрахидрохинон и тетрахидроалкилантрахидрохинон, като последният е избран за по-голямо удобство за следните процедури.
Филтрация
Разтворът, съдържащ хидрогенирания антрахинон, се филтрира, за да се отстранят следите от катализатора, които той може да съдържа.
Окисление
Филтрираният разтвор се окислява чрез преминаване на въздух през него, образувайки водороден прекис с ниска чистота.
Екстракция и пречистване
Разтворът на водороден прекис преминава през екстракционна колона течност-течност. Водата тече през колоната, докато разтворът с водороден прекис се изпомпва през нея.
Водата достига дъното на екстрактора с концентрация на водороден прекис между 25 и 35% w/w. След това се пречиства чрез вакуумна дестилация до концентрация на водороден пероксид 30%. Накрая се стабилизира и съхранява.
Рискове
Водородният прекис е корозивен агент, така че при контакт с кожата причинява силно дразнене, както и временно избелване (изображението по-горе). Също така може да причини увреждане на очите, сърбеж, обрив, зачервяване и образуване на мехури.
Вдишването причинява дразнене на носа, гърлото и белите дробове. Междувременно многократното излагане може да причини бронхит, кашлица, храчки и задух. И сякаш не е достатъчно, той също генерира главоболие, световъртеж, гадене и повръщане.
Силното излагане на водороден прекис може да причини натрупване на течност в белите дробове, известно като белодробен оток - сериозно състояние, което изисква незабавна медицинска помощ.
Администрацията по безопасност и здраве при работа (OSHA) установи максимално допустимата за водороден прекис от 1 ppm в работна среда в 8-часова смяна. Тъй като обаче е мутагенно съединение, експозицията трябва да бъде намалена до минимум.