VETYPEROKSIDI (H2O2): RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, SAAMINEN - KEMIA - 2026

Vetyperoksidi on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on H ₂ O ₂. Kaiken kaikkiaan se on tämän kemiallisten yhdisteiden ryhmän yksinkertaisin peroksidi. Sen rakennekaava on HOOH, tämä sisäinen happea sisältävä silta on ominaista kaikille peroksideille.

Vuonna 1818, H ₂ O ₂ tunnistettiin Louies Jacques Thénard, joka on valmistettu kemiallista yhdistettä, joka pääsi kutsutaan vetyperoksidia. Se on epävakaa yhdiste, se hajoaa valolle, lämmölle ja joillekin metalleille altistumiselta.

Vetyperoksidin kemiallinen kaava

Se on erittäin hyödyllinen yhdiste, jota käytetään pienten haavojen desinfiointiin, hiusten valkaisuun, vedenkäsittelyyn jne. Vaikka sillä voi olla haitallisia vaikutuksia ihmisille, sitä esiintyy kaikissa elävien olentojen eukaryoottisoluissa, joissa se suorittaa useita hyödyllisiä toimintoja.

Vetyperoksidi tuottaa myrkyllisten aineiden, kuten fenolien, etanolin, formaldehydin jne. Hapettumisen, maksan ja munuaisten eliminoimat tuotteet. Lisäksi se edistää neutrofiilisten leukosyyttien ja makrofagien fagosytoosien aiheuttamien bakteerien tuhoamista.

Rakenne

molekyyli

Vetyperoksidimolekyyli, jota edustaa kuula- ja sauvamalli. Lähde: Benjah-bmm27 Wikipedian kautta.

Ylempi kuva esittää rakenteen H ₂ O ₂ (HOOH) molekyyli, jossa on punainen aloilla vastaa happiatomia, ja valkoiset vetyatomit. Huomaa, että molekyyli ei ole litteä ja että H-atomeja ei pimennä avaruudessa (vastakkaisia).

Mielenkiintoista on, että H ₂ O _{2: lla} on vaikea kiertää keskeistä yksinkertaista sidostaan ​​OO, joten näiden H: n sijainteja ei voida vaihtaa; yksi ei mene alas, kun taas toinen nousee.

Miksi? Koska kahdessa happiatomissa on kaksi vapaata elektroniparia, mikä antaa yhteensä kahdeksan erittäin läheistä elektronia, jotka torjuvat toisiaan negatiivisten varaustensa vuoksi.

kiertoja

Silti OO-linkki on herkkä pienelle pyörimiselle johtuen vuorovaikutuksesta ympäristönsä kanssa.

Esimerkiksi, nostamalla kaksi peukaloa, etusormejen ollessa ojennettuna ja toiset kiinni, ikään kuin piirrät tuomioistuimen, ja kääntämällä peukalot siten, että toinen etusormista osoittaa eteenpäin ja toinen taaksepäin, saat likimääräinen esitysmuoto H ₂ O ₂.

Jos vartalo koskettaa jotakin etusormea, peukalot pyörivät vastauksena tähän vuorovaikutukseen; he kuitenkin palautuvat välittömästi alkuperäiseen asemaansa edellä mainittujen elektronisten torjuntojen takia. Nämä rotaatiot kehystävät siten tämän molekyylin dynaamiset näkökohdat.

Molekyylien väliset vuorovaikutukset

Nestemäisessä tilassa H ₂ O ₂ onnistuu muodostamaan vety sidoksia (HOOH-O ₂ H ₂), koska muuten sen korkeaa kiehumispistettä (150 ºC) veteen verrattuna ei selitetä.

Kun se siirtyy kaasufaasiin, H ₂ O ₂ molekyylejä oletettavasti voi enää muodostaa tällaisia siltoja, koska ei ainoastaan suurempi molekyylien välisen etäisyyden, mutta myös vetyatomit olisi ensimmäinen koskettaa tapauksessa törmäyksissä (tämä voi visualisoidaan uudelleen sormenmallilla).

Samaan aikaan kiinteässä vaiheessa H: n asettamien tasojen kulma on 90 ° (aseta etusormit kohtisuoraan). Nyt vetysidokset tullut entistä tärkeämmäksi ja H ₂ O ₂ -molekyylit on järjestetty kide, jolla on tetragonaalinen rakenne.

ominaisuudet

sPullo vetyperoksidilla. Apteekissa se saavutetaan pitoisuudella 3% m / v. Lähde: Pixnio.

nimet

-Vetyperoksidi

-Dioxidan

-Oxidanol

-Perhydroksinen happo

-O-hydroxyol

-Peroxide

Moolimassa

34,0147 g / mol

Fyysinen ulkonäkö

Vaaleansininen (väkevä) tai väritön neste. Se on hieman viskoottisempi ja tiheämpi kuin vesi. Se tislataan turvallisuuden vuoksi alhaisissa lämpötiloissa ja alennetussa paineessa, koska se hajoaa kuumentuessaan räjähtävässä muodossa.

Haju

Terävä tai otsonin kaltainen haju.

Maku

Katkera

Tiheys

Kiinteänä aineena 1,71 g / cm ³

Sen vesiliuoksien tiheydet riippuvat niiden pitoisuuksista; esimerkiksi, 27% sen tiheys on 1,10 g / cm ³, kun taas 50%, 1,13 g / cm ³

Sulamispiste

- 0,43 ºC

Kiehumispiste

150,2 ° C. Tämä arvo on saatu ekstrapoloimalla, koska vetyperoksidi hajoaa korkeissa lämpötiloissa.

Vesiliukoisuus

Sekoittuva ≥ 100 mg / ml 25 ° C: ssa

Liukoisuus

Se liukenee eetteriin ja alkoholeihin, mutta ei liukene petrolieetteriin. Se hajoaa veteen ja happea monissa orgaanisissa liuottimissa.

Oktanoli / vesi-jakaantumiskerroin

Loki P = - 0,43

Höyrynpaine

5 mmHg lämpötilassa 30 ° C.

Dissosiaatiovakio

pKa = 11,72

pH

Vetyperoksidiliuokset ovat lievästi happamia. Esimerkiksi 35-prosenttisen tuotteen pH on 4,6; mutta kun se väkevöidään 90%: iin, pH muuttuu vähemmän happamaksi: 5.1.

Taitekerroin (n

1,4061

Viskositeetti

1 245 cPoise 20 ° C: ssa.

Lämpökapasiteetti

1 267 J / gK (kaasu)

2 619 J / gK (neste)

Höyrystymislämpö

1 519 J / g K

pysyvyys

Vakaa suositelluissa olosuhteissa. Se stabiloituu edelleen lisäämällä asetanilidi- ja tinasuoloja.

Korroosio

syövyttävä

hajoaminen

Se hajoaa valolle altistumisen yhteydessä tai hapettavien ja pelkistävien aineiden läsnä ollessa. Se myös hajoaa lämmityksessä. Hajoaessaan se vapauttaa vettä ja happea, ja sitä suosii pH: n ja lämpötilan nousu sekä katalaasin entsyymin läsnäolo.

Pintajännitys

80,4 dyneä / cm 20 ° C: ssa

reaktiivisuus

H ₂ O ₂ toimii hapettavana aineena rautaraudan (Fe ²⁺) happoliuoksissa raudan rautaksi (F ³⁺); se hapettaa myös sulfiitti-ionin (SO ₃ ²) sulfaatti-ioniksi (SO ₄ ²).

Se voi toimia myös pelkistävänä aineena emäksisten liuosten läsnä ollessa, vähentäen natriumhypokloriittia (NaOCl) ja kaliumpermanganaattia (KMnO ₄) vapauttamalla happea.

Sovellukset

Valkaisu

Vetyperoksidia käytetään paperiteollisuudessa sellun ja paperin valkaisussa, joka kuluttaa suurimman osan vuotuisesta tuotannostaan.

Desinfiointiaine

Vetyperoksidi on lievä antiseptinen aine pienten haavojen, naarmujen ja palovammojen estämiseksi. Sitä käytetään myös suuvetenä ja lievittämään suuhun kohdistuvaa ärsytystä, joka johtuu kurkkuhaavoista tai ientulehduksesta.

Sitä käytetään myös desinfioimaan pinnat, jääkaappien sisätilat, vesi ja torjumaan liiallinen bakteerikasvu vesijärjestelmissä ja jäähdytystornissa. Vetyperoksidista vapautuu vapaita happiradikaaleja, jotka hajottavat epäpuhtaudet.

pesuaine

Vetyperoksidia käytetään pyykinvalkaisuaineiden, mukaan lukien natriumperkarbonaatti, valmistukseen. Tämä yhdiste on natriumkarbonaatin ja vetyperoksidin kompleksi, joka veteen liukeneessaan erottuu komponenteiksi.

Kosmeettinen käyttö

Laimennettua vetyperoksidia käytetään hiusten valkaisussa ennen värjäämistä. Sitä käytetään myös valkaisemaan hampaita, samoin kuin osa kotitekoista hammastahnaa.

ponneaine

Vetyperoksidia käytetään bipropolenttisen raketin yksipaloisena tai hapettavana komponenttina. Se hajoaa vapauttaen happea ja vettä, ominaisuus, joka salli sen käytön ponneaineena.

Se pumpataan reaktiokennoon katalyytin läsnä ollessa, joka nopeuttaa mainittua hajoamista. Tämän aikana muodostuu korkean lämpötilan vesihöyry.

Kun höyry työntyy aukon läpi, se tuottaa impulssin. Vuonna 1940 rakennettu sukellusvene V-80 käytti turbiineissaan vetyperoksidista tuotettua happea; jota kutsutaan Walterin turbiinijärjestelmäksi.

Saada

Aluksi, vetyperoksidia saatiin teollisesti hydrolysoimalla ammoniumpersulfaattia, tai elektrolyysillä ammoniumvetysulfaatti, NH ₄ HSO ₄.

Vetyperoksidia saadaan nykyisin teollisesti antrakinonia käyttämällä. Prosessi suoritetaan neljässä vaiheessa: hydraus, suodatus, hapetus, uuttaminen ja puhdistaminen.

hydraus

Alkyyliantikinokinoni hydrattiin johtamalla vetykaasu alumiinioksidilla ja pienellä määrällä katalyyttiä (palladiumia) täytetyn vetykaasun läpi. Lämpötila pidetään 45 ° C: ssa jatkuvasti sekoittaen.

Alkyylidokinoni muutetaan alkyyl antratrokinoniksi ja tetrahydroalkyyliantrahydrokinoniksi, jälkimmäinen on valittu mukavuutensa vuoksi seuraaville menettelyille.

suodatus

Liuos, joka sisältää hydrattua antrakinonia, suodatetaan suodattamaan katalyytin jäljet, joita se voi sisältää.

hapetus

Suodatettu liuos hapetetaan johtamalla ilmaa sen läpi muodostaen heikkolaatuista vetyperoksidia.

Uuttaminen ja puhdistaminen

Vetyperoksidiliuos kulkee neste-neste-uuttokolonnin läpi. Vesi virtaa pylvään läpi, kun taas vetyperoksidiliuos pumpataan sen läpi.

Vesi saavuttaa uuttolaitteen pohjan vetyperoksidipitoisuuksilla, jotka ovat 25-35 paino-%. Sitten se puhdistetaan tyhjötislauksella vetyperoksidipitoisuuteen 30%. Lopulta se stabiloituu ja varastoidaan.

riskit

Vetyperoksidipoltto. Lähde: Bobjgalindo

Vetyperoksidi on syövyttävä aine, joten ihokosketuksessa se aiheuttaa voimakasta ärsytystä ja väliaikaista valkaisua (yläkuva). Se voi myös aiheuttaa silmävaurioita, kutinaa, ihottumaa, punoitusta ja rakkuloita.

Hengitys aiheuttaa nenän, kurkun ja keuhkojen ärsytystä. Toisaalta toistuva altistuminen voi aiheuttaa keuhkoputkentulehduksen, yskän, limaa ja hengenahdistusta. Ja ikään kuin se ei olisi tarpeeksi, se aiheuttaa myös päänsärkyä, huimausta, pahoinvointia ja oksentelua.

Vakava vetyperoksidialtistus voi aiheuttaa nesteen kerääntymisen keuhkoihin, tunnetaan nimellä keuhkopöhö - vakava tila, joka vaatii välitöntä lääkärinhoitoa.

Työturvallisuus- ja työterveysvirasto (OSHA) on vahvistanut vetyperoksidille suurimman sallitun vetyperoksidin määrän, joka on 1 ppm työympäristössä 8 tunnin vuorossa. Koska se on mutageeninen yhdiste, altistumisen tulisi kuitenkin olla mahdollisimman pieni.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Vetyperoksidi. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. William R. Busing ja Henri A. Levy. (2004). Vetyperoksidin kide- ja molekyylirakenne: neutronidiffraktiotutkimus. doi.org/10.1063/1.1696379
4. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Vetyperoksidi. PubChem-tietokanta. CID = 784. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Encyclopaedia Britannican toimittajat. (27. marraskuuta 2018). Vetyperoksidi. Encyclopædia Britannica. Palautettu osoitteesta: britannica.com
6. New Jerseyn terveysministeriö. (2016). Vetyperoksidi.. Palautettu: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Biokemia. Kolmas painos. Kustantaja Pearson Addison Wesley
8. Web MD. (2019). Vetyperoksidi. Palautettu osoitteesta: webmd.com