VÄTEPEROXID (H2O2): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR, ERHÅLLANDE - KEMI - 2026

Den väteperoxiden är en oorganisk förening med den kemiska formeln H ₂ O ₂ . Av allt är det den enklaste peroxiden i denna familj av kemiska föreningar. Dess strukturella formel är HOOH, denna inre syrgasbrygga är karakteristisk för alla peroxider.

1818 identifierades H ₂ O ₂ av Louies Jacques Thénard, som framställde en kemisk förening som han sedan kallade väteperoxid. Det är en instabil förening, den sönderdelas vid exponering för ljus, värme och vissa metaller.

Kemisk formel för väteperoxid

Det är en mycket användbar förening som används vid desinfektion av mindre sår, hårblekning, vattenbehandling etc. Även om det kan ha skadliga åtgärder för människor, finns det i alla eukaryota celler i levande varelser, där den utför flera fördelaktiga funktioner.

Väteperoxid producerar oxidation av giftiga ämnen som fenoler, etanol, formaldehyd etc., produkter som elimineras av levern och njurarna. Dessutom bidrar det till förstörelse av bakterier som fagocytoseras av neutrofila leukocyter och makrofager.

Strukturera

Molekyl

Väteperoxidmolekyl representerad av en boll-och-stick-modell. Källa: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

Den övre bilden visar strukturen för H ₂ O ₂ (HOOH) -molekylen, med de röda sfärerna motsvarande syreatomerna, och de vita väteatomerna. Observera att molekylen inte är platt och att H-atomerna inte faller ut i rymden (mittemot varandra).

Intressant nog har H ₂ O ₂ svårt att rotera sin centrala enkla bindning OO, så att dessa H: s positioner inte kan utbytas; en kommer inte att gå ner medan den andra går upp.

Varför? Eftersom det finns två fria elektroner i de två syreatomerna, vilket ger totalt åtta mycket nära elektroner och som stöter varandra på grund av deras negativa laddningar.

rotationer

Ändå är OO-länken känslig för lätt rotation på grund av interaktioner med dess miljö.

Till exempel, genom att föra de två tummen samman, med pekfingrarna utsträckta och de andra stängda, som om du ritar en domstol, och sedan vrider tummen på ett sådant sätt att en av pekfingrarna pekar framåt och den andra tillbaka, kommer du att ha en approximativ representation av H ₂ O ₂ .

Om en kropp rör vid någon av pekfingrarna kommer tummarna att rotera som svar på denna interaktion. emellertid kommer de omedelbart att återgå till sin ursprungliga position på grund av de elektroniska avvisningarna som nämns ovan. Dessa rotationer ramar således de dynamiska aspekterna av denna molekyl.

Intermolekylära interaktioner

I flytande tillstånd, H ₂ O ₂ lyckas etablera vätebindningar (Hooh-O ₂ H ₂ ), eftersom annars dess höga kokpunkt (150 ° C) i jämförelse med den för vatten skulle inte förklaras.

När den passerar in i gasfasen, H ₂ O ₂ molekyler förmodligen inte längre kan bilda sådana bryggor, beror inte bara på den större intermolekylära avstånd, men också väteatomerna skulle vara det första att röra vid kollisioner (denna burk visualiseras igen med fingermodellen).

Under den fasta fasen är vinkeln på de plan som fastställts av H 90 ° (sätt pekfingrarna vinkelrätt). Nu vätebindningarna att bli ännu viktigare och H ₂ O ₂ -molekyler är anordnade i en kristall med en tetragonal struktur.

Egenskaper

s Flaska med väteperoxid. På apotek uppnås det med en koncentration av 3% m / v. Källa: Pixnio.

namn

-Väteperoxid

-Dioxidan

-Oxidanol

-Perhydroxinsyra

-O-hydroxyol

-Peroxid

Molmassa

34,0147 g / mol

Fysiskt utseende

Blekblå (koncentrerad) eller färglös vätska. Det är något mer viskös och tätt än vatten. Det destilleras för säkerhet vid låga temperaturer och vid reducerat tryck, eftersom det sönderdelas vid uppvärmning i explosiv form.

Odör

Skarp eller ozonliknande lukt.

Smak

Bitter

Densitet

Fast 1,71 g / cm ^{^}

Tätheten för dess vattenhaltiga lösningar beror på deras koncentration; till exempel, vid 27% har den en densitet av 1,10 g / cm ^{^} , medan vid 50%, 1,13 g / cm ^{^}

Smältpunkt

- 0,43 ºC

Kokpunkt

150,2 ° C Detta värde har erhållits genom extrapolering, eftersom väteperoxid sönderdelas vid höga temperaturer.

Vattenlöslighet

Blandbar ≥ 100 mg / ml vid 25 ° C

löslighet

Det är lösligt i eter och alkoholer, men olösligt i petroleumeter. Det sönderdelas i vatten och syre i många organiska lösningsmedel.

Fördelningskoefficient oktanol / vatten

Log P = - 0,43

Ångtryck

5 mmHg vid 30 ° C

Dissociation konstant

pKa = 11,72

pH

Väteperoxidlösningar är svagt sura. Till exempel har en 35% ett pH av 4,6; men vid koncentration till 90% blir pH mindre surt: 5,1.

Brytningsindex (n

1,4061

Viskositet

1245 cPoise vid 20 ° C

Värmekapacitet

1 267 J / gK (gas)

2,619 J / gK (vätska)

Förångningsvärme

1,519 J / g K

Stabilitet

Stabil under rekommenderade förhållanden. Det stabiliseras ytterligare genom tillsats av acetanilid och tennsalter.

Korrosion

Frätande

Sönderfall

Det sönderdelas vid exponering för ljus eller i närvaro av oxiderande och reducerande ämnen. Den sönderdelas också vid uppvärmning. När den sönderdelas släpper den vatten och syre och gynnas av en ökning i pH och temperatur, samt av närvaron av enzymkatalaset.

Ytspänning

80,4 dyn / cm vid 20 ° C

Reaktivitet

H ₂ O ₂ fungerar som ett oxidationsmedel i sura lösningar av tvåvärt järn (Fe ²⁺ ) till trevärt järn (F ³⁺ ); det oxiderar också sulfitjon (SO ₃ ^2- ) till sulfatjon (SO ₄ ^2- ).

Det kan också fungera som ett reduktionsmedel i närvaro av basiska lösningar, reducerande natriumhypoklorit (NaOCl) och kaliumpermanganat (KMnO ₄ ) med frigörandet av syre.

tillämpningar

Blekning

Väteperoxid används i pappersindustrin för massa och pappersblekning, som konsumerar det mesta av sin årliga produktion.

Desinfektionsmedel

Väteperoxid är ett milt antiseptiskt medel för att förhindra infektion av små sår, skador och brännskador. Det används också som munvatten och för att lindra mild irritation i munnen på grund av förekomsten av kanksår eller tandköttsinflammation.

Det används också för att desinficera ytor, kylskåpets inre, vatten och bekämpa överdriven bakterietillväxt i vattensystem och kyltorn. Väteperoxid frigör fria syreradikaler, som bryter ned föroreningar.

Rengöringsmedel

Väteperoxid används vid tillverkning av tvättmedel för blekning av tvättmedel, inklusive natriumperkarbonat. Denna förening är ett komplex av natriumkarbonat och väteperoxid som, när det är löst i vatten, separeras i dess komponenter.

Kosmetisk applikation

Utspädd väteperoxid används vid hårblekning före färgning. Det används också för att bleka tänderna, såväl som en del av en hemgjord tandkräm.

Drivmedel

Väteperoxid används som monopropellant eller oxiderande komponent i en bipropolent raket. Det sönderdelas frigörande av syre och vatten, en egenskap som möjliggjorde användning som drivmedel.

Det pumpas in i en reaktionscell med närvaro av en katalysator som påskyndar nämnda sönderdelning. Under detta produceras en vattenånga med hög temperatur.

När ångan drivs ut genom ett gap skapar den en impuls. V-80-ubåten, byggd 1940, använde syre som genererades från väteperoxid i sina turbiner; kallas Walts turbinsystem.

Erhållande

Inledningsvis var väteperoxid erhålls industriellt genom hydrolys av ammoniumpersulfat, eller elektrolys av ammoniumbisulfat, NH ₄ HSO ₄ .

Väteperoxid erhålls för närvarande industriellt genom användning av antrakinon. Processen genomförs i fyra steg: hydrering, filtrering, oxidation, extraktion och rening.

Hydrering

Alkylantrokinon hydreras genom att leda vätgas genom en hydrogenator laddad med aluminiumoxid och en liten mängd katalysator (palladium). Temperaturen hålls vid 45 ° C under permanent omrörning.

Alkyldrokinon omvandlas till alkylantrahydrokinon och tetrahydroalkylantrahydrokinon, varvid den senare väljs för sin bekvämlighet för följande procedurer.

Filtrering

Lösningen innehållande den hydrerade antrakinon filtreras för att avlägsna spår av katalysatorn som den kan innehålla.

oxidation

Den filtrerade lösningen oxideras genom att passera luft genom den och bildar väteperoxid med låg renhet.

Extraktion och rening

Väteperoxidlösningen passerar genom en vätske-vätske-extraktionskolonn. Vatten rinner genom kolonnen, medan väteperoxidlösningen pumpas genom den.

Vattnet når botten av extraktorn med en väteperoxidkoncentration mellan 25 och 35 viktprocent. Därefter renas den genom vakuumdestillation, upp till en väteperoxidkoncentration på 30%. Slutligen stabiliseras och lagras.

risker

Väteperoxidförbränning. Källa: Bobjgalindo

Väteperoxid är ett frätande medel, så vid kontakt med huden orsakar det allvarlig irritation, liksom tillfällig blekning (toppbild). Det kan också orsaka ögonskador, klåda, utslag, rodnad och blåsor.

Inandning orsakar irritation i näsan, halsen och lungorna. Samtidigt kan upprepad exponering orsaka bronkit, hosta, slem och andnöd. Och som om det inte räckte genererar det också huvudvärk, yrsel, illamående och kräkningar.

Svår exponering för väteperoxid kan orsaka vätska att byggas upp i lungorna, känd som lungödem - ett allvarligt tillstånd som kräver snabb läkare.

Arbetssäkerhets- och hälsovårdsverket (OSHA) har fastställt det maximalt tillåtna väteperoxid på 1 ppm i en arbetsmiljö under en 8-timmarsskift. Eftersom det är en mutagen förening bör exponeringen dock hållas till ett minimum.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Väteperoxid. Återställd från: en.wikipedia.org
3. William R. Busing och Henri A. Levy. (2004). Crystal and Molecular Structure of Hydrogen Peroxide: A Neutron - Diffraktionstudie. doi.org/10.1063/1.1696379
4. National Center for Biotechnology Information. (2019). Väteperoxid. PubChem-databas. CID = 784. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (27 november 2018). Väteperoxid. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
6. New Jersey Department of Health. (2016). Väteperoxid. . Återställd från: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biokemi. Tredje upplagan. Förlag Pearson Addison Wesley
8. Web MD. (2019). Väteperoxid. Återställs från: webmd.com