Peroxid vodíku

Vzhledem k asymetrii je molekula H 2 O 2 silně polární (μ = 0,7⋅10 −29 C m). Relativně vysoká viskozita kapalného peroxidu vodíku je dána vyvinutým systémem vodíkových vazeb . Vodíkový index - 4,75. Protože atomy kyslíku mají nesdílené elektronové páry , molekula H 2 O 2 je také schopna tvořit vazby donor-akceptor .

Za standardních podmínek je peroxid vodíku bezbarvá sirupovitá [2] těžká polární kapalina s "kovovou" chutí , neomezeně rozpustná ve vodě , alkoholu a diethyletheru .

Je to také dobré rozpouštědlo. Z vody se uvolňuje ve formě nestabilního krystalického hydrátu H 2 O 2 ∙ 2H 2 O.

Koncentrované vodné roztoky peroxidu vodíku jsou výbušné .

Chemické vlastnosti

Molekula peroxidu vodíku je vysoce polární, což vede k tvorbě vodíkových vazeb mezi molekulami. Vazba O-O je křehká, proto je H 2 O 2 nestabilní sloučenina, snadno se rozkládá. K tomu může přispět také přítomnost iontů přechodných kovů . Čistá látka je extrémně nestabilní a za uvolňování tepla se rozkládá, proto jsou v jejích vysoce koncentrovaných roztocích a v perhydrolu přítomny stabilizační přísady. Ve zředěných vodných roztocích je však peroxid vodíku relativně stabilní [2] . Disproporcionační reakce je katalyzována ionty přechodných kovů, některými proteiny:

{\mathsf {2H_{2}O_{2}\rightarrow 2H_{2}O+O_{2))}.

V přítomnosti rozkladných katalyzátorů se ozón může objevit v kyslíkovém prostředí :

{\mathsf {H_{2}O_{2}+O_{2}\rightarrow H_{2}O+O_{3}\uparrow )).

Peroxid vodíku vykazuje slabě kyselé vlastnosti (K = 1,4⋅10 −12 ), a proto disociuje ve dvou krocích:

{\mathsf {H_{2}O_{2}\rightleftarrows H^{+}+HO_{2}^{-};~~~~~~HO_{2}^{-}\rightleftarrows H^ {+}+O_{2}^{2-}}}.

Působením koncentrovaného roztoku H 2 O 2 na některé hydroxidy lze v některých případech izolovat peroxidy kovů, které lze považovat za soli peroxidu vodíku ( Li 2 O 2 , MgO 2 atd.):

{\mathsf {H_{2}O_{2}+2NaOH\rightarrow Na_{2}O_{2}+2H_{2}O));

{\mathsf {H_{2}O_{2}+Ba(OH)_{2}\rightarrow BaO_{2}\downarrow +2H_{2}O)).

Peroxidová skupina [—O—O—] je složkou mnoha látek. Takové látky se nazývají peroxidy nebo peroxidové sloučeniny. Patří sem peroxidy kovů ( Na 2 O 2 , BaO 2 a další). Kyseliny obsahující peroxidovou skupinu se nazývají peroxokyseliny , například peroxomonofosforečná H 3 PO 5 , peroxodisírová H 2 S 2 O 8 a peroxonitrová HNO 4 kyseliny.

Redoxní vlastnosti

Peroxid vodíku má oxidační i redukční vlastnosti. Oxiduje dusitany na dusičnany , uvolňuje jód z jodidů kovů , rozkládá nenasycené sloučeniny v místě dvojných vazeb . Peroxid vodíku redukuje zlaté a stříbrné soli , stejně jako mangan , když reaguje s vodným roztokem manganistanu draselného v kyselém prostředí.

Když je H202 redukován , vzniká H20 nebo OH- , například :

{\mathsf {H_{2}O_{2}+2KI+H_{2}SO_{4}\rightarrow I_{2}+K_{2}SO_{4}+2H_{2}O)).

Působením silných oxidačních činidel vykazuje H 2 O 2 redukční vlastnosti a uvolňuje volný kyslík:

{\mathsf {O_{2}^{2-}\rightarrow O_{2}+2e^{-}}},

například:

{\mathsf {3H_{2}O_{2}+2KMnO_{4}\rightarrow 2MnO_{2}+2KOH+3O_{2}\uparrow +2H_{2}O)).

Reakce KMnO 4 s H 2 O 2 se používá v chemické analýze ke stanovení obsahu H 2 O 2 :

{\mathsf {5H_{2}O_{2}+2KMnO_{4}+3H_{2}SO_{4}\rightarrow 5O_{2}+2MnSO_{4}+K_{2}SO_{4}+ 8H_{2}O}}.

Oxidaci organických sloučenin peroxidem vodíku (např. sulfidy a thioly ) je vhodné provádět v prostředí kyseliny octové .

Biologické vlastnosti

Peroxid vodíku patří k reaktivním formám kyslíku a při zvýšené tvorbě v buňce způsobuje oxidační stres . Některé enzymy , jako je oxidáza glukózy , tvoří během redoxní reakce peroxid vodíku , který může hrát ochrannou roli jako baktericidní činidlo. Savčí buňky nemají enzymy, které by redukovaly kyslík na peroxid vodíku. Nicméně několik enzymových systémů ( xantinoxidáza , NADP-H-oxidáza , cyklooxygenáza atd.) produkuje superoxid , který se spontánně nebo působením superoxiddismutázy přeměňuje na peroxid vodíku.

Získání

Historicky první průmyslovou metodou syntézy peroxidu vodíku byla elektrolýza kyseliny sírové nebo roztoku síranu amonného v kyselině sírové, při které vzniká kyselina peroxodisírová , následovaná hydrolýzou posledně jmenované na peroxid a kyselinu sírovou:

{\mathsf {H_{2}S_{2}O_{8}+2H_{2}O\rightarrow H_{2}O_{2}+2H_{2}SO_{4))}.

Od poloviny 20. století byl persulfátový proces pro syntézu peroxidu vodíku nahrazen antrachinonovým procesem vyvinutým společností BASF ve 30. letech [3] . V tomto procesu je vodík formálně oxidován vzdušným kyslíkem katalyzovaným antrachinonovými alkylderiváty :

Proces je založen na autooxidaci alkylanthrahydrochinonů (obvykle 2-ethyl-, 2-terc-butyl- a 2-pentylantrahydrochinonů) vzdušným kyslíkem za vzniku antrachinonů a peroxidu vodíku. Reakce se provádí v roztoku alkylanthrahydrochinonů v benzenu s přídavkem sekundárních alkoholů, po ukončení procesu se peroxid vodíku extrahuje z organické fáze vodou. K regeneraci původních antrahydrochinonů se benzenový roztok antrachinonů redukuje vodíkem za přítomnosti katalytického množství palladia [4] .

Peroxid vodíku lze také získat katalytickou oxidací isopropylalkoholu [5] :

{\mathsf {(CH_{3})_{2}CHOH+O_{2}\rightarrow (CH_{3})_{2}CO+H_{2}O_{2))},

aceton je však cenným vedlejším produktem této reakce , ale tato metoda se v současnosti v průmyslu ve velkém měřítku nepoužívá.

V laboratorních podmínkách se k získání peroxidu vodíku používá reakce zředěné kyseliny sírové s peroxidem barnatým :

{\mathsf {BaO_{2}+H_{2}SO_{4}\rightarrow BaSO_{4}\downarrow +H_{2}O_{2))}.

Koncentrace a čištění peroxidu vodíku se provádí šetrnou destilací .

Když se hydroperit rozpustí ve vodě, vytvoří se peroxid vodíku a močovina.

Nedávno (konec 20. století) bylo možné syntetizovat H 2 O 3 a H 2 O 4 . Tyto sloučeniny jsou vysoce nestabilní. Při běžných teplotách ( N.C. ) se rozkládají ve zlomku sekundy, ale při nízkých teplotách řádově -70 °C existují hodiny. Spektrochemická studie ukazuje, že jejich molekuly mají strukturu klikatého řetězce (podobně jako sulfany ): H—O—O—O—H, H—O—O—O—O—H [6] .

Je to jeden z meziproduktů spalování vodíku, ale okamžitě se rozkládá na vodu a kyslík. Ale když je plamen nasměrován na led, jsou vidět stopy peroxidu vodíku [2] .

Metody pro stanovení koncentrace

Ve zředěných vodných roztocích s koncentracemi peroxidu vodíku řádově 10-20 mM lze přesné hodnoty koncentrace stanovit spektrofotometricky v oblasti ultrafialových vlnových délek. Při 240 nm má vodný roztok peroxidu vodíku o koncentraci 20 mM hodnotu absorbance 0,872, měřeno proti destilované vodě. [7]

Aplikace

Pro své silné oxidační vlastnosti našel peroxid vodíku široké uplatnění v běžném životě i v průmyslu, kde se používá např. jako bělidlo v textilní výrobě a při výrobě papíru. Používá se jako raketový pohon , jako oxidační činidlo nebo jako jednosložkový (s rozkladem na katalyzátoru), mimo jiné pro pohon turbočerpadla . [8] Používá se v analytické chemii jako pěnidlo při výrobě porézních materiálů, při výrobě dezinfekčních prostředků a bělidel. V průmyslu nachází peroxid vodíku uplatnění také jako katalyzátor, hydrogenační činidlo a jako epoxidační činidlo při epoxidaci olefinů.

V lékařství a hygieně

Přestože se na malé povrchové rány používají zředěné roztoky peroxidu vodíku, studie prokázaly, že tato metoda poskytuje antiseptický účinek a čištění, ale také prodlužuje dobu hojení [9] [10] . Peroxid vodíku má dobré čistící vlastnosti a ve skutečnosti neurychluje hojení ran. Dostatečně vysoké koncentrace, které poskytují antiseptický účinek, mohou také prodloužit dobu hojení v důsledku poškození buněk přiléhajících k ráně [11] . Kromě toho může peroxid vodíku narušovat hojení a podporovat zjizvení v důsledku ničení nově vytvořených kožních buněk [12] .

Jako prostředek k čištění hlubokých ran komplexního profilu, hnisavých pruhů , flegmón a dalších hnisavých ran, jejichž sanitace je obtížná, zůstává peroxid vodíku preferovaným lékem, protože má nejen antiseptický účinek, ale také vytváří velké množství pěny při interakci s enzymem katalázou . To zase umožňuje změkčit a oddělit nekrotické oblasti, krevní sraženiny, hnis z tkání, které budou snadno vymyty následným zavedením antiseptického roztoku do dutiny rány. Bez předběžného ošetření peroxidem vodíku nebude antiseptický roztok schopen odstranit tyto patologické formace, což povede k výraznému prodloužení doby hojení ran a zhoršení stavu pacienta.

Peroxid vodíku se používá k rozpuštění zátek ve zvukovodech . Roztok reaguje s ušním mazem a rozpouští zátku.

Pro kosmetické účely

Peroxid vodíku se také používá k odbarvování vlasů [13] .

V potravinářském průmyslu

Roztoky peroxidu vodíku se používají k dezinfekci technologických povrchů zařízení, která jsou v přímém kontaktu s produkty. Kromě toho se v podnicích na výrobu mléčných výrobků a džusů používají roztoky peroxidu vodíku k dezinfekci obalů ( technologie Tetra Pak ). Pro technické účely se peroxid vodíku používá při výrobě elektronických zařízení.

Doma

Používá se také k odstranění skvrn MnO 2 vzniklých při interakci manganistanu draselného („manganistanu draselného“) s předměty (kvůli jeho redukčním vlastnostem).

3% roztok peroxidu vodíku se používá v akvaristice k oživení udušených ryb, stejně jako k čištění akvárií a kontrole nežádoucí flóry a fauny v akváriu [14] .

Demonstrovat chemickou reakci

Peroxid vodíku se používá ve známém experimentu demonstrujícím mnohonásobné zvětšení objemu látky v důsledku chemické reakce [15] .

Uvolňovací formuláře

K dispozici ve formě vodných roztoků, standardní koncentrace 1-6%, 30, 38, 50, 60, 85, 90 a 98% . 30% vodný roztok peroxidu vodíku stabilizovaný přídavkem fosforečnanů sodných se nazývá perhydrol. Peroxid vodíku se vyrábí ve formě pevných tablet klatrátu močoviny a nazývá se hydroperit .

Nebezpečí aplikace

Koncentrované roztoky peroxidu vodíku způsobují poleptání při kontaktu s kůží, sliznicemi a dýchacími cestami . Ve vysokých koncentracích může být nedostatečně čistý peroxid vodíku výbušný. Je nebezpečný při požití koncentrovaných roztoků. Způsobuje výrazné destruktivní změny podobné působení alkálií. Smrtelná dávka 30% roztoku peroxidu vodíku (perhydrolu) je 50-100 ml [16] .

Poznámky

↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0335.html
↑ 1 2 3 Obecná chemie: učebnice / N. L. Glinka . - Ed. vymazáno — M.: KNORUS, 2012. — 752 s. — ISBN 978-5-406-02149-1
↑ H. Riedl a G. Pfleiderer, US Patent 2 158 525 (2. října 1936 v USA a 10. října 1935 v Německu) pro IG Farbenindustrie, Německo
↑ José M. Campos-Martin, Gema Blanco-Brieva, José LG Fierro; Blanco Brieva; Fierro. Syntéza peroxidu vodíku: Výhled za antrachinonový proces // Mezinárodní vydání Angewandte Chemie : časopis . - 2006. - Sv. 45 , č. 42 . - S. 6962-6984 . - doi : 10.1002/anie.200503779 . — PMID 17039551 .
↑ Burgess, A.R.; Cullis, C. F.; Newitt, EJ 365. Plynná oxidace isopropylalkoholu. Část 1. Vliv teploty, tlaku a složení směsi na tvorbu peroxidu vodíku a dalších produktů // Journal of the Chemical Society : deník. - Chemical Society , 1961. - 1. ledna ( č. 0 ). - S. 1884-1893 . — ISSN 0368-1769 . - doi : 10.1039/JR9610001884 .
↑ Achmetov N.S. Obecná a anorganická chemie. - 2. vyd. - M.: Vyšší škola, 1988. - str. 304.
↑ Razygraev A.V. Aktivita homocysteinperoxidázy v krevní plazmě potkana. Stechiometrie a enzymatická povaha reakce (ruština) // Biomedicínská chemie. — 2013-11-12. - T. 59 , č.p. 6 . — S. 636–643 . - doi : 10.18097/pbmc20135906636 . Archivováno z originálu 11. prosince 2021.
↑ Kosmonautika, encyklopedie. M., 1985.
↑ O'Connor, Anahd . Opravdu? Tvrzení: Peroxid vodíku je dobrou léčbou malých ran , New York Times (19. června 2007). Archivováno z originálu 10. listopadu 2011. Staženo 13. července 2011.
↑ Carroll, Aaron E. , Rachel C. Vreeman. Lékařské mýty neumírají snadno , CNN (12. července 2011). Archivováno z originálu 10. listopadu 2012. Staženo 13. července 2011.
↑ Joseph M. Ascenzi, Handbook of Desinfectant and Antiseptics , CRC Press, 1996, ISBN 0824795245 , strana 161.
↑ Wilgus TA, Bergdall VK, Dipietro LA, Oberyszyn TM Peroxid vodíku narušuje hojení fetálních ran bez jizvy (neopr.) // Wound Repair Regen. - 2005. - T. 13 , č. 5 . - S. 513-519 . doi : 10.1111 / j.1067-1927.2005.00072.x . — PMID 16176460 .
↑ Prostředky na zesvětlení vlasů . Datum přístupu: 4. ledna 2011. Archivováno z originálu 9. února 2011. (neurčitý)
↑ M. Bailey, P. Burgress. Akvaristova zlatá kniha. Kompletní průvodce péčí o sladkovodní tropické ryby. - M .: Aquarium LTD, 2004.
↑ Sloní zubní pasta (downlink) . Ukázky chemie na univerzitě v Utahu . University of Utah. Datum přístupu: 21. března 2014. Archivováno z originálu 23. prosince 2014. (neurčitý)
↑ Kontraindikace použití peroxidu vodíku pro léčebné účely Archivováno 25. srpna 2011 na Wayback Machine

Literatura

Achmetov N. S. Obecná a anorganická chemie. - M. : Vyšší škola, 2001.
Karapetyants M.Kh. , Drakin S.I. Obecná a anorganická chemie. - M .: Chemie, 1994.

Odkazy

NIST Chemistry WebBook

Binární sloučeniny vodíku

Hydridy alkalických kovů

Hydridy kovů alkalických zemin

Být	BeH2 _
Mn	MnH 2
Ca	CaH2 _
Sr	SrH 2
Ba	BaH2 _

Hydridy podskupiny boru

B	B2H6 _ _ _
Al	AlH 3
Ga	Ga2H6 _ _ _
v	InH 3
Tl	TlH 3

Hydridy uhlíkové podskupiny

C	Alkanes CH 4 C2H6 _ _ _ C32H8 _ _ _ C4H10 _ _ _ C5H12 _ _ _ C6H14 _ _ _ alkeny C2H4 _ _ _ C3H6 _ _ _ alkyny C2H2 _ _ _ C3H4 _ _ _ C4H6 _ _ _
Si	Silany SiH4 _ Si2H6 _ _ _ Si3H8 _ _ _ Silenes Si2H4 _ _ _
Ge	GeH 4 Ge 2 H 6
sn	S&H 4
Pb	PbH4 _

Pniktogenní vodíky

N	Azans NH3 _ N2H4 _ _ _ Azene N2H2 _ _ _ N3H3 _ _ _ N4H4 _ _ _
P	PH 3
Tak jako	popel 3
Sb	SbH 3
Bi	Bosna a Hercegovina 3

Chalkogenní vodíky

Ó	H2O _ _ H2O2 _ _ _ H2O3 _ _ _
S	H 2 S H2S2 _ _ _ H2S3 _ _ _
Se	H 2 Se
Te	H 2 Te
Po	H 2 Po

Halogenidy vodíku

Hydridy přechodných kovů

viz také:

anorganické kyseliny
uhlovodíky

Zubní přípravky ( ATC kód A01A )

Přípravky pro prevenci zubního kazu	Fluorid sodný Monofluorofosforečnan sodný * olaflur * Fluorid cínatý * Fluorid sodný v kombinaci s jinými léky

Přípravky pro lokální léčbu onemocnění dutiny ústní

- antimikrobiální látky	Peroxid vodíku Chlorhexidin Amfotericin B Polynoxylin * domiphene * Oxychinolin * neomycin mikonazol natamycin Hexetidin tetracyklin Benzoxoniumchlorid * Tibesoniumjodid * mepartricin * Metronidazol ** klotrimazol Perboritan sodný * Chlortetracyklin * doxycyklin Minocyklin
- glukokortikosteroidy	triamcinolon Dexamethason Hydrokortizon **
- jiné drogy	Epinefrin Benzydamin kyselina acetylsalicylová adrenalin * Amlexanox * bekaplermin *

* — lék není registrován v Rusku
** — lék je registrován, ale neexistují žádné odpovídající lékové formy

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron Brockhaus a Efron okolo světa Malý Brockhaus a Efron Britannica (online)
V bibliografických katalozích	BNF : 119510333 GND : 4189281-1 J9U : 987007533739505171 LCCN : sh85063431 NDL : 00565090