Vandenilio peroksido savybės, formulė, struktūra ir naudojimo būdai



The vandenilio peroksidas arba deguonies pavidalo vanduo, dioksogenas arba dioksidanas yra cheminis junginys, kurio formulė yra H2O2. Savo grynoje formoje ji neturi spalvos, be to, yra skystoje būsenoje, tačiau ji yra šiek tiek klampesnė už vandenį dėl „vandenilio tiltų“, kurie gali būti formuojami. 

Šis peroksidas taip pat pripažįstamas kaip vienas iš paprasčiausių peroksidų, suprantamas kaip peroksido junginiai, turintys paprastą deguonies ir deguonies ryšį. 

Jo panaudojimas yra įvairus ir svyruoja nuo savo galios kaip oksidantas, balinimo agentas ir dezinfekavimo priemonė, ir netgi esant didelėms koncentracijoms, jis buvo naudojamas kaip erdvėlaivių kuras, ypatingą susidomėjimą variklių ir sprogmenų chemija.. 

Vandenilio peroksidas yra nestabilus ir lėtai skaidosi, kai yra bazių ar katalizatorių. Dėl šio nestabilumo peroksidas paprastai laikomas su tam tikro tipo stabilizatoriumi, kuris yra šiek tiek rūgštinių tirpalų. 

Vandenilio peroksidas gali būti randamas biologinėse sistemose, kurios yra žmogaus kūno dalis, ir fermentai, veikiantys skiliant, yra žinomi kaip "peroksidazės".. 

„Discovery“

Vandenilio peroksido atradimas priskirtas prancūzų mokslininkui Louisui Jacquesui Tadardui, kai jis reagavo į bario peroksidą su azoto rūgštimi..

Patobulinta šio proceso versija buvo druskos rūgštis ir pridėta sieros rūgšties, kad būtų galima nusodinti bario sulfatą. Šis procesas buvo naudojamas nuo XIX a. Pabaigos iki XX a. Vidurio, kad būtų gaminamas peroksidas. 

Visada buvo manoma, kad peroksidas buvo nestabilus dėl visų nepavykusių bandymų jį išskirti iš vandens. Tačiau nestabilumą daugiausia lėmė pereinamųjų metalų druskų priemaišų pėdsakai, kurie katalizavo jų skilimą. 

Puikus vandenilio peroksidas pirmą kartą buvo sintezuotas 1894 m., Beveik 80 metų po jo atradimo, dėka mokslininko Richard Wolffenstein, kuris jį gamino dulkių distiliacijos dėka. 

Jų molekulinę struktūrą buvo sunku nustatyti, tačiau italų chemikas fizikas Giacomo Carrara, kuris savo molekulinę masę nustatė krioskopiniu nusileidimu, padėjo patvirtinti jo struktūrą. Iki tol bent jau buvo pasiūlyta dešimtis hipotetinių struktūrų.

Gamyba

Anksčiau vandenilio peroksidas buvo paruoštas pramoniniu būdu hidrolizuojant amonio peroksidisulfatą, kuris buvo gautas elektrolizuojant amonio bisulfato (NH4HSO4) tirpalą sieros rūgštyje..

Šiandien vandenilio peroksidas gaminamas beveik išimtinai antrakonono proceso metu, kuris buvo oficialiai įformintas 1936 m. Ir patentuotas 1939 metais. Jis prasideda nuo antrakinono (pvz., 2-etilantrakinono arba 2-amilo darinio) redukcijos iki atitinkamas antrahidrochinonas, paprastai hidrinant paladžio katalizatoriumi.

Anthrahidrochinonas po to atlieka autoksidaciją, kad regeneruotų pradinį antrakinoną, kurio šalutinis produktas yra vandenilio peroksidas. Dauguma komercinių procesų oksiduojasi, burbuliuojant suslėgtą orą per derivatizuotą antraceno tirpalą, kad ore esantis deguonis reaguotų su labiliais vandenilio atomais (hidroksi grupėmis), suteikdamas vandenilio peroksidą ir regeneruodamas antrakinonas.

Po to vandenilio peroksidas ekstrahuojamas, o antrakinono darinys vėl redukuojamas į dihidroksi junginį (antraceną), naudojant vandenilio dujas, esant metalo katalizatoriui. Po ciklo kartojimo.

Proceso ekonomika labai priklauso nuo chinono (kuris yra brangus), ekstrahentų ir hidrinimo katalizatoriaus efektyvaus perdirbimo..

Vandenilio peroksido savybės

Vandenilio peroksidas yra kaip šviesiai mėlynas skystis praskiestuose tirpaluose ir bespalvis kambario temperatūroje, šiek tiek kartaus skonio. Tai yra šiek tiek labiau klampus nei vanduo, nes gali susidaryti vandenilio ryšiai.

Tai laikoma silpna rūgštimi (PubChem, 2013). Tai taip pat yra stiprus oksidatorius, kuris yra atsakingas už didžiausią jos panaudojimą, o ne tik kaip oksidantas, yra balinimo priemonė - popieriaus pramonei - ir kaip dezinfekavimo priemonė. Esant žemai temperatūrai, ji veikia kaip kristalinė kieta medžiaga. 

Kai jis formuoja karbamido peroksidą (CH6N2O3) (PubChem, 2011), jis gana gerai žinomas kaip dantų balinimas, kuris yra skiriamas profesionaliai arba tam tikru būdu. 

Yra daug literatūros apie vandenilio peroksido svarbą gyvose ląstelėse, nes ji atlieka svarbų vaidmenį ginant organizmą nuo kenksmingų šeimininkų, be oksidacinių biosintezės reakcijų..

Be to, yra daugiau įrodymų (PubChem, 2013), kad net ir esant žemam vandenilio peroksido kiekiui organizme, tai ypač svarbus aukštuose organizmuose. Tokiu būdu jis laikomas svarbiu ląstelių signalizavimo agentu, galinčiu moduliuoti tiek susitraukimo kelius, tiek augimo skatintojus.. 

Atsižvelgiant į vandenilio peroksido kaupimąsi pacientams, kenčiantiems nuo depigmentacijos sutrikimo "vitiligo" (López-Lázaro, 2007), žmogaus epidermis neturi įprastų pajėgumų atlikti savo funkcijas, todėl siūloma: peroksido kaupimasis gali vaidinti svarbų vaidmenį vystant vėžį.

Netgi eksperimentiniai duomenys (López-Lázaro, 2007) rodo, kad vėžio ląstelės gamina didelį peroksido kiekį, kuris yra susijęs su DNR pokyčiais, ląstelių proliferacija ir pan.. 

Nedidelis kiekis vandenilio peroksido gali būti gaminamas spontaniškai ore. Vandenilio peroksidas yra nestabilus ir greitai suyra į deguonį ir vandenį, todėl reakcijoje atsiranda šiluma. 

Nors tai nėra degi, kaip jau minėta, tai galingas oksidatorius (ATSDR, 2003), kuris gali sukelti savaiminį degimą, kai jis liečiasi su organinėmis medžiagomis.. 

Vandenilio peroksiduose deguonis (Rayner-Canham, 2000) turi „nenormalią“ oksidacijos būseną, nes yra susietos to paties elektronegatizmo atomų poros, todėl daroma prielaida, kad jungiamųjų elektronų pora tarp jų. Tokiu atveju kiekvieno deguonies atomo oksidacijos skaičius yra 6 minus 7, arba - l, o vandenilio atomai vis dar turi + l. 

Vandenilio peroksido galinga oksidacinė galia vandens atžvilgiu paaiškinama jos oksidacijos potencialu (Rayner-Canham, 2000), kad ji galėtų oksiduoti geležies (II) joną į geležies (III) joną, kaip parodyta ši reakcija:

Vandenilio peroksidas taip pat turi dismutaro savybę, ty mažina ir oksiduojasi (Rayner-Canham, 2000), kaip rodo šios reakcijos kartu su jų potencialu:

Pridėjus dvi lygtis, gaunama tokia pasaulinė lygtis:

Nors "dismutacija" yra palanki termodinamikai, ji nėra kinetiškai palanki. Tačiau (Rayner-Canham, 2000) šios reakcijos kinetika gali būti naudinga naudojant katalizatorius, pvz., Jodido joną arba kitus pereinamojo metalo jonus..

Pavyzdžiui, fermentas "katalazė", esantis mūsų organizme, gali katalizuoti šią reakciją, kad sunaikintų kenksmingą peroksidą, kuris gali egzistuoti mūsų ląstelėse. 

Visi šarminės grupės oksidai aktyviai reaguoja su vandeniu, kad gautų atitinkamą metalo hidroksido tirpalą, bet natrio dioksidą, generuoja vandenilio peroksidą, o dioksidai gamina vandenilio peroksidą ir deguonį, kaip parodyta šios reakcijos (Rayner-Canham, 2000):

Kiti įdomūs duomenys, gauti iš vandenilio peroksido, yra: 

  • Molekulinė masė: 34,017 g / mol
  • Tankis: 1,11 g / cm3 20 ° C temperatūroje, tirpaluose, kuriuose yra 30% (m / m), ir 1450 g / cm3 20 ° C temperatūroje grynais tirpalais..
  • Lydymosi ir virimo taškai yra atitinkamai -0,43 ° C ir 150,2 ° C.
  • Jis yra maišomas su vandeniu.
  • Tirpsta eteriuose, alkoholiuose ir netirpūs organiniuose tirpikliuose.
  • Jo rūgštingumo vertė yra pKa = 11,75.

Struktūra

Vandenilio peroksido molekulė sudaro ne plokštinę molekulę. Nors deguonies ir deguonies jungtis yra paprasta, molekulė turi santykinai didelę rotacijos barjerą (Wikipedia the Encyclopedia Libre, 2012), jei lyginame jį, pavyzdžiui, su etanu, kurį taip pat sudaro paprastas ryšys. 

Ši kliūtis atsiranda dėl gretimų oksigenų jonų porų atplėšimo ir paaiškėja, kad peroksidas gali parodyti "atropizomerus", kurie yra stereoizomerai, atsirandantys dėl kliūčių sukimosi aplink vieną jungtį, kai energijos skirtumai atsiranda sterilios deformacijos ar kitų dalyvių, jie sukuria rotacijos barjerą, kuris yra pakankamai aukštas, kad būtų galima atskirti atskirus konformerius.. 

Vandenilio peroksido dujinių ir kristalinių formų struktūros labai skiriasi, ir šie skirtumai priskiriami vandenilio jungčiai, kuri nėra dujinėje formoje.. 

Naudojimas

Vandenilio peroksidas dažnai būna mažas (nuo 3 iki 9%), daugelyje namų medicinos reikmėms (vandenilio peroksidas), taip pat drabužių ar plaukų balinimui.. 

Didelėse koncentracijose jis naudojamas pramoniniu būdu, taip pat tekstilės ir popieriaus balinimui, taip pat kosminiams laivams, gaubiamojo kaučiuko ir organinių junginių gamybai.. 

Patartina naudoti net ir praskiestus vandenilio peroksido tirpalus su pirštinėmis ir akių apsauga, nes jis užpuls odą. 

Vandenilio peroksidas yra svarbus pramoninis cheminis junginys (Rayner-Canham, 2000); kasmet visame pasaulyje yra apie 106 tonų. Vandenilio peroksidas taip pat naudojamas kaip pramoninis reagentas, pavyzdžiui, natrio peroksoborato sintezėje.

Vandenilio peroksidas turi svarbų taikymą restauruojant senus paveikslus (Rayner-Canham, 2000), nes vienas iš dažniausiai naudojamų baltų pigmentų buvo švino baltas, kuris atitiktų mišrią bazinį karbonatą, kurio formulė yra Pb3 ( OH) 2 (C03) 2.

Vandenilio sulfido pėdsakai sukelia baltą junginį, kuris virsta švino sulfidu (Il), kuris yra juodas, kuris dažo dažus. Vandenilio peroksido panaudojimas oksiduoja švino sulfidą (Il) į baltą švino sulfatą (Il), kuris atkuria teisingą dažų spalvą po šios reakcijos:

Kitas įdomus taikymas (Rayner-Canham, 2000) - tai jos taikymas keisti plaukus, nuolat atakuojančius disulfidinius tiltus, kad tai natūraliai naudojant vandenilio peroksidą šiek tiek pagrindiniuose sprendimuose, kuriuos atrado Rockefeller Institutas 1930 metais. 

Propelentai ir sprogmenys turi daug bendrų savybių (Rayner-Canham, 2000). Abu darbai atliekami naudojant greitą eksoterminę reakciją, kuri gamina didelį dujų kiekį. Šios dujos išsiunčiamos į raketą, bet sprogmenų atveju tai yra dujų smūgio sukeltos smūginės bangos, sukeliančios žalą.. 

Reakcija, kuri buvo naudojama pirmajame raketų varomame orlaivyje, naudojo vandenilio peroksido ir hidrazino mišinį, kuriame abi reakcijos davė molekulinį azotą ir vandenį, kaip parodyta šioje reakcijoje: 

Sumuojant kiekvienos reagento ir produkto kapsulių energiją, gaunama 707 Kj / mol šilumos energija kiekvienai suvartotai hidrazino molai, o tai reiškia labai egzoterminę reakciją.

Tai reiškia, kad jis atitinka lūkesčius, kurie reikalingi naudoti kaip kurą degaluose, nes susidaro labai dideli dujų kiekiai per labai mažus dviejų reaktyviųjų skysčių kiekius. Atsižvelgiant į šių dviejų skysčių reaktyvumą ir koroziją, dabar jie buvo pakeisti saugesniais mišiniais remiantis tais pačiais kriterijais, kurie buvo pasirinkti naudoti kaip kuras.. 

Medicininiu požiūriu vandenilio peroksidas naudojamas kaip aktualus sprendimas valant žaizdas, plečiančias opas ir vietines infekcijas. Jis dažnai buvo naudojamas gydant uždegiminius procesus išoriniame klausos kanale, taip pat gydant faringito gydymą..

Jis taip pat naudojamas odontologijos srityje dantų šaknų kanalų ar kitų dantų minkštimo ertmių valymui, tokiuose procesuose kaip endodontika, galiausiai nedideliuose dantų procesuose..

Jo naudojimas valant žaizdas ar opas ir kt. yra tai, kad jis yra agentas, galintis sunaikinti mikroorganizmus, bet ne bakterijų sporas, tai nereiškia, kad žudomi visi mikroorganizmai, tačiau jis sumažina jų lygį, kad infekcijos nepatirtų didelių problemų. Taigi jis priklausytų žemo lygio dezinfekavimo priemonių ir antiseptikų lygiui. 

Vandenilio peroksidas reaguoja su tam tikrais diesteriais, pvz., Fenilo oksalato esteriu, ir gamina chemiluminescenciją, tai yra antrinio tipo, lengvų strypų, taikymas, žinomas kaip anglų kalbos pavadinimas kaip „švytėjimo lazda“..

Be visų naudojimo būdų, yra istorinių incidentų, naudojant vandenilio peroksidą, nes jis vis dar yra cheminis junginys, kuris didelėmis koncentracijomis ir atsižvelgiant į jo reaktyvumą gali sukelti sprogimą, o tai reiškia, kad būtina apsauginė įranga. apdorojimo metu, taip pat atsižvelgiant į tinkamas laikymo sąlygas.

Nuorodos

  1. ATSDR. (2003). Toksiškos medžiagos - vandenilio peroksidas. Gauta 2017 m. Sausio 17 d. Iš atsdr.cdc.gov.
  2. Įžymūs mokslininkai - Louis Jacques Thenard atranda vandenilio peroksidą. (2015). Gauta 2017 m. Sausio 17 d. Iš humantouchofchemistry.com. 
  3. López-Lázaro, M. (2007). Dvigubas vandenilio peroksido vaidmuo vėžyje: galimas reikšmingumas vėžio chemopreventionui ir gydymui. Cancer Letters, 252 (1), 1-8.  
  4. PubChem. (2011). Karbamido vandenilio peroksidas. 
  5. PubChem. (2013). Vandenilio peroksidas. Gauta 2017 m. Sausio 15 d.
  6. Rayner-Canham, G. (2000). Aprašomoji neorganinė chemija (2a). „Pearson Education“. 
  7. Vikipedija - laisvoji enciklopedija. (2012). Peroksido vandenilis. Gauta iš wikipedia.org.