Објави:
Својства водиковог пероксида, формула, структура и употреба
Тхе водоник пероксид или кисикова вода, диоксоген или диоксидано је хемијско једињење које је представљено формулом Х2О2. У свом чистом облику, не показује боју, осим што је у течном стању, али је нешто вискознија од воде, због количине "водикових мостова" који се могу формирати.
Овај пероксид је такође препознат као један од најједноставнијих пероксида, схваћених као пероксидна једињења која имају једноставну везу кисеоник-кисеоник.
Његова употреба је разноврсна и креће се од његове моћи као оксиданта, средства за избељивање и дезинфекције, па чак и при високим концентрацијама, користи се као гориво за летилице, које имају посебан интерес за хемију потисних горива и експлозива..
Водоник пероксид је нестабилан и полако се распада у присуству база или катализатора. Због ове нестабилности, пероксид се обично складишти са неким типом стабилизатора, који је у присуству благо киселих раствора.
Водиков пероксид се може наћи у биолошким системима који су део људског тела, а ензими који делују тако што се разлажу познати као "пероксидазе"..
Дисцовери
Откриће водоник пероксида додељено је француском научнику Луку Жак Тард, када је реаговао баријум пероксид са азотном киселином..
Побољшана верзија овог процеса користила је хлороводоничну киселину и додавањем сумпорне киселине, тако да се баријум сулфат могао исталожити. Овај процес је кориштен од краја деветнаестог стољећа до средине двадесетог стољећа за производњу пероксида.
Увек се сматрало да је пероксид нестабилан, због свих неуспелих покушаја да се изолује из воде. Али нестабилност је углавном настала због трагова нечистоћа соли прелазних метала, који су катализирали њихову разградњу..
Чисти водиков пероксид је први пут синтетизован 1894. године, скоро 80 година након открића, захваљујући научнику Ричарду Волфенштајну који га је произвео захваљујући вакуумској дестилацији.
Његову молекуларну структуру је било тешко одредити, али је италијански хемичар физичар, Гиацомо Царрара, тај који је одредио његову молекуларну масу помоћу криоскопског спуштања, захваљујући чему се његова структура може потврдити. До тада је било предложено барем десетак хипотетичких структура.
Мануфацтуринг
Раније је водоник пероксид припремљен индустријски хидролизом амонијум пероксидисулфата, који је добијен електролизом раствора амонијум бисулфата (НХ4ХСО4) у сумпорној киселини..
Данас, водоник пероксид је произведен скоро искључиво процесом Антхракуиноне, формализовани 1936. а заштићена 1939. Почиње са редукцијом Антхракуиноне (2-етилантрахинон као или дериватом 2-амил) до одговарајући антхрахидрокуиноне, обично хидрогенизацијом преко паладијумског катализатора.
Антхрахидрокуиноне затим подвргава аутооксидације регенерације Антхракуиноне почевши водоник пероксида као нуспродукт. Већина комерцијалних процеса се оксидација мехурића компресованог ваздуха кроз раствор изведеног антрацен, па кисеоник у ваздуху реагује са атомима лабилне водоника (на хидрокси група), дајући водоник пероксид и регенеришу Антхракуиноне.
Водоник пероксид се затим екстрахује, а дериват антракинона поново редукује до дихидрокси једињења (антрацен) користећи гасовити водоник у присуству металног катализатора. Након циклуса се понавља.
Економија процеса у великој мери зависи од ефикасне рециклаже кинона (који је скуп), растварача за екстракцију и катализатора хидрогенације..
Својства водиковог пероксида
Водоник пероксид је приказан као светло плава течност у разблаженим растворима и безбојан на собној температури, са благим горким укусом. Нешто је више вискозан од воде, због водикових веза које се могу формирати.
Сматра се слабом киселином (ПубЦхем, 2013). Такође је снажан оксидациони агенс, који је одговоран за већину његових примена које поред стварног као оксиданта, представљају и избељивач - за индустрију папира - и такође као средство за дезинфекцију. На ниским температурама понаша се као кристална чврста материја.
Када формира карбамид пероксид (ЦХ6Н2О3) (ПубЦхем, 2011), он има прилично добро познату примену као избељивање зуба, било професионално или на одређен начин.
Постоји много литературе о значају водоник пероксида у живим ћелијама, јер игра важну улогу у одбрани организма од штетних домаћина, поред оксидативних биосинтетских реакција..
Поред тога, постоји више доказа (ПубЦхем, 2013) да чак и на ниским нивоима водоник пероксида у телу, то има фундаменталну улогу нарочито у вишим организмима. На овај начин, сматра се важним ћелијским сигналним агенсом, способним да модулира и контракцијске путеве и промоторе раста.
Због акумулације водоник пероксида у кожи пацијената оболелих депигментација "Витилиго" (Лопез-Лазаро, 2007), хумани епидермис, поремећај нема нормалну способност за обављање своје функције, па се сугерише да акумулација пероксида може играти важну улогу у развоју рака.
Чак и експериментални подаци, (Лопез-Лазаро, 2007), показују да ћелије рака производе велике количине пероксида, које су повезане са изменама ДНК, пролиферацијом ћелија итд..
Мале количине водоник пероксида могу се спонтано произвести у ваздуху. Водоник пероксид је нестабилан и брзо се разлаже на кисеоник и воду, ослобађајући топлоту у реакцији.
Иако није запаљив, као што је већ поменуто, то је снажан оксидациони агенс (АТСДР, 2003), који може изазвати спонтано сагоревање када дође у контакт са органским материјалима.
У водоник пероксид, кисеоник (Раинер-Цанхам, 2000) има оксидације држава "ненормалног" као парови атома са истог електронегативности везани, тако да се претпоставља да је електрон пар линка подељена између њих. У овом случају, сваки атом кисеоника има оксидације бројем 6 бар 7 или - л, а атоми водоника настављају + л.
Моћна оксидациона моћ водоник-пероксида у односу на воду објашњава се његовим оксидационим потенцијалом (Раинер-Цанхам, 2000), тако да може оксидовати жељезни (ИИ) ион до фери (ИИИ) јона, као што је приказано у следеће реакције:
Водиков пероксид такође има својство дисмутара, односно, редукује и оксидира (Раинер-Цанхам, 2000), као што показују следеће реакције заједно са њиховим потенцијалом:
Када се додају две једначине, добија се следећа глобална једначина:
Иако је "дисмутација" фаворизована термодинамички говорећи, она није кинетички фаворизована. Али (Раинер-Цанхам, 2000), кинетици ове реакције могу бити фаворизовани употребом катализатора као што је јодидни јон или други јони прелазних метала..
На пример, ензим "каталаза" који је присутан у нашем телу, је у стању да катализира ову реакцију, тако да уништава штетни пероксид који може да постоји у нашим ћелијама.
Све оксиди групе алкалних, реагују снажно са водом да се добије одговарајући раствор металног хидроксида, али диоксид натријум генерише водоник пероксид и диоксида производе водоник пероксид и кисеоник, као што је приказано следеће реакције (Раинер-ЦАНХАМ, 2000):
Други занимљиви подаци прикупљени од водоник пероксида су:
- Молекулска маса: 34,017 г / мол
- Густина: 1.11 г / цм3 на 20 ºЦ, у растворима од 30% (в / в), и 1.450 г / цм3 на 20 ºЦ у чистим растворима.
- Тачке топљења и кључања су -0.43 ° Ц, односно 150.2 ° Ц.
- Може се мешати са водом.
- Растворљив у етрима, алкохолима и нерастворљив у органским растварачима.
- Вредност његове киселости је пКа = 11.75.
Структура
Молекул водоник пероксида чини не-планарни молекул. Иако је веза кисеоник-кисеоник једноставна, молекул има релативно високу ротациону баријеру (Википедиа Енцицлопедиа Либре, 2012), ако је поредимо на пример са етаном који је такође формиран једноставном везом..
Ова препрека, због одбијања између јона парова суседних окигенс и да пероксид може да прикаже "атропизомере" су стереоизомери који настају због пригушене ротације око једноструке везе, где је енергија разлике на достасаните просторна гужва или други сарадници, стварајући баријеру ротације која је довољно високе да би изолацију појединачних конформера.
Структуре гасовитих и кристалних облика водоник пероксида се значајно разликују, а ове разлике се приписују водоничној вези која је одсутна у гасовитом облику..
Усес
Уобичајено је наћи водоник пероксид у ниским концентрацијама (од 3 до 9%), у многим домовима за медицинске примјене (водиков пероксид), као и за избјељивање одјеће или косе..
У високим концентрацијама користи се индустријски, такође за бељење текстила и папира, као и горива за свемирске летелице, производњу спужвасте гуме и органских једињења..
Препоручује се руковање растворима водоник пероксида, чак и разређеним, са рукавицама и заштитом за очи, јер напада кожу.
Водиков пероксид је важан индустријски хемијски спој (Раинер-Цанхам, 2000); око 106 тона широм света сваке године. Водоник пероксид се такође користи као индустријски реагенс, на пример у синтези натријум пероксобората.
Водиков пероксид има важну примену у рестаурацији старих слика (Раинер-Цанхам, 2000), јер је један од најчешће коришћених белих пигмената био оловно бела, што би одговарало мешаном базном карбонату, чија је формула Пб3 ( ОХ) 2 (Ц03) 2.
Трагови сумпороводика доводе до тога да се ово бело једињење претвори у оловни сулфид (Ил), који је црн, што мрље боју. Примена водоник пероксида оксидује оловни сулфид (Ил) у бели оловни сулфат (Ил), који враћа исправну боју боје, пратећи следећу реакцију:
Још једна занимљива примена коју треба нагласити (Раинер-Цанхам, 2000) је њена примена да се промени облик косе трајно нападајући дисулфидне мостове које то природно има помоћу водоник пероксида у благо основним растворима, које је открио Роцкефеллер Институт 1930. године.
Пропеланти и експлозиви имају много заједничких својстава (Раинер-Цанхам, 2000). Оба раде путем брзе егзотермне реакције која производи велику количину гаса. Избацивање овог гаса је оно што покреће ракету напред, али у случају експлозива то је углавном ударни талас настао производњом гаса који узрокује оштећење..
Реакција која је коришћена у првом ракетном авиону, користила је мешавину водоник пероксида са хидразином, у којој су оба реаговала давањем молекулског гасовитог азота и воде, као што је илустровано у следећој реакцији:
Приликом сабирања енергија капсула сваког од реактаната и производа, добија се енергија од 707 Кј / мол топлоте која се ослобађа, за сваки мол конзумираног хидразина, што значи врло егзотермну реакцију..
То значи да испуњава очекивања која су потребна да би се користила као гориво у погонским горивима, будући да се производе врло велике количине гаса, кроз врло мале количине двију реактивних текућина. С обзиром на реактивност и корозију ових двију течности, оне су сада замењене сигурнијим смешама у основи према истим критеријумима који су изабрани да се користе као горива..
У медицинском смислу, водиков пероксид се користи као топичко решење у чишћењу рана, гнојних чирева и локалних инфекција. Често се користи у лечењу инфламаторних процеса у спољашњем слушном каналу, или такође за гргљање фарингитиса..
Такође се користи у области стоматологије за чишћење канала корена зуба или других шупљина зубне пулпе, у процесима као што су ендодонција, на крају у мањим зубним процесима.
Користи се за чишћење рана, чирева итд. То је зато што је то средство способно да уништи микроорганизме, али не и споре бактерија, то не значи да убијају све микроорганизме, али то смањује ниво ових, тако да инфекције не прелазе на велике проблеме. Дакле, то би припадало нивоу дезинфицијенса и антисептика ниског нивоа.
Водоник пероксид реагује са одређеним диестрима, као што је естер феноксалата, и производи хемилуминесценцију, ово је примена секундарног типа, пронађена у светлосним шипкама, позната по свом енглеском називу као "сјајни штапић"..
Поред свих својих употреба, постоје и историјски инциденти са употребом водоник пероксида, пошто је то још увек хемијско једињење које у високим концентрацијама и с обзиром на његову реактивност може довести до експлозија, што значи да је потребна заштитна опрема. индивидуалним током руковања, као и узимајући у обзир одговарајуће услове складиштења.
Референце
- АТСДР. (2003). Токсичне материје - водиков пероксид. Преузето 17. јануара 2017., из атсдр.цдц.гов.
- Познати научници - Лоуис Јацкуес Тхенард открива водиков пероксид. (2015). Преузето 17. јануара 2017. из хумантоуцхофцхемистри.цом.
- Лопез-Лазаро, М. (2007). Двострука улога водоник пероксида у раку: могућа релевантност за хемопревенцију и терапију рака. Цанцер Леттерс, 252 (1), 1-8.
- ПубЦхем. (2011). Уреа водоник пероксид.
- ПубЦхем. (2013). Водиков пероксид. Преузето 15. јануара 2017. \ т.
- Раинер-Цанхам, Г. (2000). Описна неорганска хемија (2а). Пеарсон Едуцатион.
- Википедиа тхе Фрее Енцицлопедиа. (2012). Пероксид водоник. Преузето са википедиа.орг.