Hidrojen Peroksit Özellikleri, Formülü, Yapısı ve Kullanımları



hidrojen peroksit veya oksijenli su, dioksojen veya dioksidano, H202 formülüyle temsil edilen kimyasal bir bileşiktir. Saf haliyle, sıvı halde olmasının yanı sıra renk göstermez, ancak oluşturulabilecek "hidrojen köprüler" miktarı nedeniyle sudan biraz daha viskozdur.. 

Bu peroksit ayrıca basit bir oksijen-oksijen bağına sahip peroksit bileşikleri olarak anlaşılan en basit peroksitlerden biri olarak kabul edilir.. 

Kullanımları çeşitlilik gösterir ve oksidan, ağartıcı ve dezenfektan olarak gücünden çeşitlilik gösterir ve hatta yüksek konsantrasyonlarda bile, itici ve patlayıcıların kimyasına özel ilgi duyan uzay aracı için bir yakıt olarak kullanılır.. 

Hidrojen peroksit, kararsız bir maddedir ve baz veya katalizör varlığında yavaş bir şekilde ayrışır. Bu kararsızlık nedeniyle, peroksit genellikle hafif asidik çözeltilerin varlığında bulunan bir tür sabitleyici ile depolanır.. 

Hidrojen peroksit, insan vücudunun bir parçası olan biyolojik sistemlerde bulunabilir ve onu parçalayarak hareket eden enzimler "peroksidazlar" olarak bilinir.. 

keşif

Hidrojen peroksit keşfi, baryum peroksit nitrik asit ile reaksiyona girdiğinde Fransız bilim adamı Louis Jacques Thenard'a verildi..

Bu işlemin geliştirilmiş bir versiyonunda hidroklorik asit ve sülfürik asit ilavesiyle baryum sülfat çökeltilebilir. Bu işlem on dokuzuncu yüzyılın sonlarından yirminci yüzyılın ortasına kadar peroksit üretmek için kullanılmıştır. 

Her zaman peroksitin dengesiz olduğu düşünülüyordu, çünkü tüm başarısızlığı sudan izole etme girişimleri yüzünden. Ancak dengesizlik, esas olarak, geçiş metallerinin tuzlarının, saflıklarını bozan katalizörlerin izlerinden kaynaklanıyordu.. 

Saf hidrojen peroksit, ilk defa 1894'te, keşfedilmesinden neredeyse 80 yıl sonra, vakum damıtma sayesinde onu üreten bilim adamı Richard Wolffenstein sayesinde sentezlendi.. 

Moleküler yapısının belirlenmesi zordu, ancak İtalyan kimyasal fizikçi Giacomo Carrara, moleküler kütlesini kriyoskopik iniş ile belirleyen yapıydı, bu sayede yapısının doğrulanması mümkün oldu. O zamana kadar, en azından bir düzine hipotetik yapı önerildi..

üretim

Daha önce, hidrojen peroksit endüstriyel olarak amonyum peroksidisülfatın hidrolizi ile hazırlandı; bu, sülfürik asit içindeki bir amonyum bisülfat çözeltisinin (NH4HS04) elektrolizi ile elde edildi..

Günümüzde, hidrojen peroksit neredeyse sadece 1936'da resmileştirilmiş ve 1939'da patentli olan antrakinon prosesi ile üretilmektedir. Antrakinonun (2-etilantrakinon veya 2-amil türevinin) 2'ye düşürülmesiyle başlar. karşılık gelen antrahidrokinon, tipik olarak bir paladyum katalizörü üzerinde hidrojenleme ile.

Antrahidrokinon daha sonra bir başlangıç ​​ürünü olarak hidrojen peroksit ile başlangıç ​​antrakinonunu yeniden oluşturmak için otoksidasyona tabi tutulur. Ticari işlemlerin çoğu, türevlendirilmiş bir antrasen çözeltisinden basınçlı hava kabarcıkları geçirerek oksidasyon elde eder, böylece havada bulunan oksijen, hidrojen peroksit veren ve yenilenen, değişken hidrojen atomlarıyla (hidroksi gruplarının) reaksiyona girer. antrakinon.

Hidrojen peroksit daha sonra ekstrakt edilir ve antrakinon türevi, bir metal katalizör varlığında hidrojen gazı kullanılarak tekrar dihidroksi bileşiğe (antrasen) indirgenir. Döngü tekrarlandıktan sonra.

İşlemin ekonomisi büyük ölçüde kinonun (pahalı olan) geri kazanımına, ekstraksiyon çözücülerine ve hidrojenasyon katalizörüne etkili bir şekilde bağlıdır..

Hidrojen peroksit özellikleri

Hidrojen peroksit, seyreltilmiş çözeltilerde açık mavi bir sıvı ve oda sıcaklığında renksiz, hafif bir acı tadı ile gösterilmiştir. Oluşabilecek hidrojen bağları nedeniyle sudan biraz daha viskozdur..

Zayıf bir asit olarak kabul edilir (PubChem, 2013). Aynı zamanda, bir oksidan olarak gerçek olanın yanı sıra, kağıt endüstrisi için - ve bir dezenfektan olarak ağartıcı olan uygulamalarının çoğundan sorumlu olan güçlü bir oksitleyici ajandır. Düşük sıcaklıklarda kristalimsi bir katı gibi davranır. 

Karbamid peroksit oluştururken (CH6N2O3) (PubChem, 2011), profesyonel olarak veya belirli bir şekilde uygulanan diş beyazlatma olarak oldukça iyi bilinen bir kullanımına sahiptir.. 

Hidrojen peroksitin canlı hücrelerde önemi hakkında birçok literatür var, çünkü organizmanın zararlı konakçılara karşı savunmasında oksidatif biyosentetik reaksiyonların yanı sıra önemli bir rol oynuyor..

Ek olarak, vücuttaki düşük hidrojen peroksit seviyelerinde bile, bunun özellikle yüksek organizmalarda temel bir rol oynadığına dair daha fazla kanıt vardır (PubChem, 2013). Bu şekilde, hem büzülme yollarını hem de büyümenin destekleyicilerini modüle edebilen önemli bir hücresel sinyalleşme ajanı olarak kabul edilir.. 

Hidrojen peroksitin depitment bozukluğu "vitiligo" (López-Lázaro, 2007) muzdarip hastaların derisinde birikmesi nedeniyle, insan epidermisinin işlevlerini yerine getirme kapasitesinin normal olmadığı, bu şekilde Peroksitin birikimi kanser gelişiminde önemli bir rol oynayabilir.

Yine de, deneysel veriler (López-Lázaro, 2007), kanser hücrelerinin DNA değişimleri, hücre çoğalması vb. İle ilişkili büyük miktarda peroksit ürettiğini göstermektedir.. 

Havada kendiliğinden az miktarda hidrojen peroksit üretilebilir. Hidrojen peroksit kararsız ve reaksiyonda ısı serbest bırakarak hızla oksijene ve suya ayrışıyor. 

Yanıcı olmamasına rağmen, daha önce de belirtildiği gibi, organik maddelerle temas ettiğinde kendiliğinden yanmaya neden olabilecek güçlü bir oksitleyici ajandır (ATSDR, 2003).. 

Hidrojen peroksitte, oksijen (Rayner-Canham, 2000) "anormal" bir oksidasyon durumuna sahiptir, çünkü aynı elektronegativiteye sahip atom çiftlerinin bağlandığı, bu nedenle bağ elektron çiftinin bağlandığı varsayılmaktadır. aralarında bölün. Bu durumda, her oksijen atomu 6 eksi 7 veya - l oksidasyon numarasına sahipken, hidrojen atomları hala + 1'dir.. 

Hidrojen peroksitin suya karşı güçlü oksitleyici gücü, oksidasyon potansiyeli (Rayner-Canham, 2000) ile açıklanmaktadır, böylece demir (II) iyonunu demir (III) iyonuna oksitleyebilmekte, aşağıdaki reaksiyon:

Hidrojen peroksit ayrıca, aşağıdaki reaksiyonlar ile birlikte potansiyelleri ile birlikte gösterildiği gibi, hem azaltma hem de oksitleme olan dismutar özelliğine de sahiptir (Rayner-Canham, 2000).

İki denklemi eklerken, aşağıdaki global denklem elde edilir:

Her ne kadar "dismutation", termodinamik olarak konuşulsa bile, kinetik olarak tercih edilmez. Ancak (Rayner-Canham, 2000), bu reaksiyonun kinetiği, iyodür iyonu veya diğer geçiş metali iyonları gibi katalizörlerin kullanımıyla desteklenebilir..

Örneğin, vücudumuzda bulunan "katalaz" enzimi, bu reaksiyonu katalize edebilir, böylece hücrelerimizde bulunabilecek zararlı peroksiti yok eder.. 

Alkalin grubunun tüm oksitleri, metal hidroksitin karşılık gelen çözeltisini vermek üzere suyla kuvvetli reaksiyona girer, ancak sodyum dioksit, hidrojen peroksit üretir ve dioksitler, gösterildiği gibi, hidrojen peroksit ve oksijen üretir. aşağıdaki reaksiyonlar (Rayner-Canham, 2000):

Hidrojen peroksitten toplanan diğer ilginç veriler: 

  • Moleküler kütle: 34,017 g / mol
  • Yoğunluk: 20 atC'de 1.11 g / cm3,% 30 (a / a) çözeltilerinde ve 20 ºC'de 1.450 g / cm3 saf çözeltilerde.
  • Erime ve kaynama noktaları sırasıyla -0.43 ° C ve 150.2 ° C'dir.
  • Su ile karışır.
  • Eterlerde çözünür, alkoller ve organik çözücülerde çözünmez.
  • Asitlik değeri pKa = 11.75.

yapı

Hidrojen peroksit molekülü, düzlemsel olmayan bir molekülü oluşturur. Oksijen-oksijen bağı basit olmasına rağmen, molekül nispeten yüksek bir dönme bariyerine sahiptir (örneğin, Wikipedia bir Ansiklopedi Libre, 2012), örneğin basit bir bağla oluşturulan etan ile karşılaştırırsak. 

Bu bariyer, bitişik oksijenlerin iyon çiftleri arasındaki itişme nedeniyle ortaya çıkar ve peroksitin, tek bir bağ çevresinde meydana gelen rotasyon nedeniyle ortaya çıkan stereoizomerler olan "atropizomerler" gösterebileceği ve bunun sonucunda enerjinin farklılıklar gösterdiği ortaya çıkar. sterik deformasyon veya diğer katkıda bulunanlar için, bireysel konformerlerin izolasyonuna izin verecek kadar yüksek bir dönme bariyeri yaratırlar. 

Gaz halinde ve kristalimsi hidrojen peroksit formlarının yapıları, önemli ölçüde farklılık gösterir ve bu farklılıklar, gaz halinde bulunmayan hidrojen bağına bağlanır. 

uygulamaları

Hidrojen peroksitin düşük konsantrasyonlarda (% 3 ila 9), tıbbi uygulamaların (hidrojen peroksit) birçok evinde ve ayrıca çamaşırların veya saçların beyazlatılmasında bulunması yaygındır.. 

Yüksek konsantrasyonlarda endüstriyel olarak, aynı zamanda tekstil ve kağıdın ağartılmasının yanı sıra uzay aracı için yakıt, süngerimsi kauçuk üretimi ve organik bileşikler için kullanılır.. 

Hidrojen peroksit çözeltileri, seyreltilmiş bile olsa eldiven ve göz koruması ile kullanılması tavsiye edilir, çünkü cilde zarar verir.. 

Hidrojen peroksit önemli bir endüstriyel kimyasal bileşiktir (Rayner-Canham, 2000); Her yıl dünya çapında 106 ton civarında gerçekleşiyor. Hidrojen peroksit ayrıca, örneğin sodyum perokoborat sentezinde endüstriyel bir reaktif olarak da kullanılır..

Hidrojen peroksit, eski tabloların restorasyonunda önemli bir uygulama alanına sahiptir (Rayner-Canham, 2000), çünkü en çok kullanılan beyaz pigmentlerden biri, kurşun beyaz renktedir; bu, formülü Pb3 olan karma bir bazik karbonata karşılık gelirdi. OH) 2 (C03) 2.

Hidrojen sülfit izleri bu beyaz bileşiğin, boyayı lekeleyen siyah olan kurşun sülfite (Il) dönüşmesine neden olur. Hidrojen peroksitin uygulanması, aşağıdaki reaksiyonun ardından, kurşunun doğru rengini geri yükleyen kurşun sülfiti (Il) beyaz kurşun sülfat (Il) 'ye oksitlemektedir:

Vurgulanması gereken başka bir ilginç uygulama (Rayner-Canham, 2000), Rockefeller tarafından keşfedilmiş hafif bazik çözeltilerde doğal olarak hidrojen peroksit vasıtasıyla sahip olduğu disülfür köprülerine kalıcı olarak saldıran saç şeklini değiştirmek için uygulanmasıdır. 1930 yılında Enstitü. 

İtici maddeler ve patlayıcılar ortak birçok özelliğe sahiptir (Rayner-Canham, 2000). Her ikisi de, büyük miktarda gaz üreten hızlı bir ekzotermik reaksiyon vasıtasıyla çalışır. Bu gazın dışarı atılması roketi öne iten şeydir, ancak patlayıcı olması durumunda, esas olarak hasara neden olan gazın ürettiği şok dalgasıdır.. 

İlk roketle çalışan uçakta kullanılan reaksiyon, aşağıdaki reaksiyonda gösterildiği gibi, her ikisi de moleküler azot gazı ve su verecek şekilde reaksiyona giren hidrazin ile bir hidrojen peroksit karışımı kullandı: 

Her bir reaktan ve üründen birinin enerjilerini toplarken, tüketilen her hidrazin molü için 707 Kj / mol ısı enerjisi açığa çıkar, bu da çok ekzotermik bir reaksiyon anlamına gelir..

Bu, iki reaktif sıvının çok küçük hacimleriyle çok büyük miktarlarda gaz üretildiğinden itici gazlarda yakıt olarak kullanılması gereken beklentileri karşıladığı anlamına gelir. Bu iki sıvının reaktivitesi ve korozyonu göz önüne alındığında, artık yakıt olarak kullanılmak üzere seçilen kritere göre bazlarda daha güvenli karışımlar ile değiştirilmiştir.. 

Tıbbi açıdan, hidrojen peroksit, yara temizliğinde, ülserleri ve lokal enfeksiyonları temizlemede topikal çözelti olarak kullanılır. Harici işitsel kanaldaki iltihaplı süreçlerin tedavisinde veya ayrıca farenjit tedavilerinde gargara yapmak için sıkça kullanılmıştır..

Ayrıca dişçilik alanında, dişlerin kök kanallarını veya diş pulpasının diğer boşluklarını temizlemek için, endodontik gibi işlemlerde, sonuçta küçük diş işlemlerinde kullanılır..

Yaraların veya ülserlerin vs. temizlenmesinde kullanımı Bunun nedeni, mikroorganizmaları yok edebilen bir ajan olması, ancak bakteri sporlarının değil, bu, tüm mikroorganizmaları öldürmek anlamına gelmez, fakat bunların seviyesini düşürmesidir, böylece enfeksiyonlar büyük sorunlara yol açmaz. Bu yüzden düşük seviye dezenfektan ve antiseptik seviyesine ait olacak. 

Hidrojen peroksit, fenil oksalat esteri gibi bazı di-esterlerle reaksiyona girer ve kemilüminesans üretir, bu, İngilizce adıyla "kızdırma çubuğu" olarak bilinen hafif çubuklarda bulunan ikincil tipte bir uygulamadır.

Tüm kullanımlarına ek olarak, hidrojen peroksit kullanımı ile ilgili tarihsel olaylar vardır, çünkü hala yüksek konsantrasyonlarda ve reaktivitesinde verilen bir kimyasal bileşik olduğu için patlamalara yol açabilir, bu da koruyucu ekipmanın gerekli olduğu anlamına gelir. Taşıma sırasında bireysel, aynı zamanda yeterli depolama koşullarını dikkate alarak.

referanslar

  1. ATSDR. (2003). Zehirli Maddeler - Hidrojen Peroksit. Atsdr.cdc.gov kullanıcısından 17 Ocak 2017 tarihinde alındı.
  2. Ünlü Bilim İnsanları - Louis Jacques Thenard, hidrojen peroksit keşfetti. (2015). Humantouchofchemistry.com sitesinden 17 Ocak 2017 alındı. 
  3. López-Lázaro, M. (2007). Hidrojen peroksitin kanserdeki çifte rolü: kanser kemoprevansı ve tedavisi ile olası ilişki. Kanser Mektupları, 252 (1), 1-8.  
  4. Pubchem. (2011). Üre hidrojen peroksit. 
  5. Pubchem. (2013). Hidrojen Peroksit. 15 Ocak 2017 tarihinde alındı.
  6. Rayner-Canham, G. (2000). Tanımlayıcı inorganik kimya (2a). Pearson Eğitimi. 
  7. Vikipedi, özgür ansiklopedi. (2012). Peroksit hidrojeni. Wikipedia.org sitesinden alındı.