Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Это вещество продается во всех аптеках, т.е. его может приобрести любой человек. Химик Л. Ж. Тенар считается первооткрывателем «окисленной воды»
Давайте подробно разберем
свойства перекиси водорода
Строение молекулы
- валентность O = 2
- степень окисления O = -1
- молекула полярна
Физические свойства перекиси водорода
жидкое бесцветное вещество без запаха; с «металлическим» привкусом
очень хорошо растворимо в воде, точнее, перекись может смешиваться с H2O в любых соотношениях;
хорошо растворяется в полярных (органических) растворителях).
Химические свойства перекиси водорода
- Часто можно наблюдать, как капелька перекиси водорода «пузырит» — вещество очень легко разлагается на свету — образуется вода и выделяется кислород:
Поэтому перекись нельзя держать открытой на воздухе — со временем в склянке останется только вода.
пероксид водорода проявляет свойства очень слабой кислоты (слабее угольной):
с.о. -1 делает возможным и окислительные — восстановление до O(-2), и восстановительные — окисление до O2, свойства:
Окислительные свойства перекиси водорода
Восстановительные свойства перекиси водорода
В кислой среде H2O2 восстанавливается до H2O:
В щелочной или нейтральной — до OH-:
Если реакция идет с сильными окислителями, то образуется кислород:
Если реакция идет с сильными окислителями, то образуется кислород:
Биологические свойства перекиси водорода
— безвредное для организма противомикробное средство, дезинфицирующее средство
Методы получения:
Благодаря своим сильным окислительным свойствам пероксид водорода нашёл широкое применение в быту и в промышленности, где используется, например, как отбеливатель, в аналитической химии, в медицине — как антисептик, в производстве дезинфицирующих и отбеливающих средств.
Перекись водорода применяется также для обесцвечивания волос (пергидроль) и отбеливания зубов, однако эффект в обоих случаях основан на окислении, а следовательно, разрушении тканей, и потому такое применение (особенно в отношении зубов) не рекомендуется специалистами.
Источник
ИНФОРМАЦИЯ О ПЕРЕКИСИ
1818г. — Открытие
Пероксид водорода был впервые получен французским химиком Л.Ж. Тенаром в 1818 г. при смешении пероксида бария с азотной кислотой; он установил, что продуктом реакции является Н2О2.
1870-е гг — Получение из пероксида бария
Точная дата, когда пероксид водорода стал выпускается промышленно, неизвестна; вероятно, это произошло в 1870-х гг. Производство было основано на реакции пероксида бария с серной кислотой.
1908 — Электролизное производство
Начиная с 1908 г. бариевый процесс постепенно вытеснялся электролитическим процессом, при котором серная кислота или бисульфат аммония окислялся на аноде до персульфата, который далее гидролизовался.
1950-е гг — Производство по методу автоокисления
Третий важнейший промышленный метод производства Н2О2 был коммерчески внедрен в середине 1950-х гг. и с тех пор практически полностью вытеснил электролитические производство. Этот известный под названием автоокисления процесс заключается в восстановлении антрахинона в антрахинол и последующим окислением в антрахинон с образовани-ем Н2О2 в качестве побочного продукта.
Н2О2 извлекается посредством водной экстракции и концентрируется до обычных коммерческих концентраций.
Наиболее распространенные концентрации пероксида водорода, коммерчески выпускаемые в мире — 35%, 50%, 60% и 70% по весу.
В России получают электрохимическим методом и методом окисления изопропилового спирта.
| Наименование показателя | Медицинская ГОСТ 177-88 | Техническая Марка А ГОСТ 177-88 | Техническая Марка Б | «ЧДА» ГОСТ 10929-76 |
| Массовая доля перекиси водорода, % | 30-40 | 35-40 | 30-40 | 29-32 |
| Массовая концентрация серной кислоты, не более | 0,3 г/дм3 | 0,35 г/дм3 | — | 0.005 % |
| Массовая концентрация нелетучего осадка, не более, г/дм3 | 0.6 | 0.7 | 0.7 | |
| Массовая доля нелетучего остатка, не более, % | 0.002 | |||
| Массавая доля мышьяка, не более, % | Отс. | — | — | 0,00005 |
| Массовая концентрация уксусной кислоты, г/дм3, не более | 8 |
Физические свойства
Пероксид водорода — бесцветная прозрачная слегка вязкая жидкость со слабым своеобразным запахом, смешивающая-ся с водой в любых соотношениях. Молекулярный вес пероксида водорода 34,02.
Пероксид водорода продается в виде водных растворов; приводимая ниже таблица дает информацию об основных свойствах некоторых из них.
| Концентрация пероксида водорода | % вес. содерж. Н2О2 | г/100г | 3 | 10 | 20 | 27.5 | 30 | 35 | 50 | 60 | 70 |
| % об. cодерж. Н2О2 при 20°С | г/100 мл | 3.0 | 10.4 | 21.4 | 30.3 | 33.3 | 39.6 | 59.8 | 74.5 | 90.2 | |
| Объем газообразного кислорода, выделяемого 1л раствора при 20°С (0°С, 101,325 кПа или 760 мм рт.ст.) | л/л | 10 | 34 | 71 | 100 | 110 | 130 | 197 | 246 | 298 | |
| Активный кислород | г/кг | 14.1 | 47.0 | 94.1 | 129.3 | 141.1 | 164.6 | 235.2 | 282.2 | 329.2 | |
| Точка замерзания | °С | -1.6 | -6.4 | -14.6 | -22.6 | -25.7 | -33.0 | -52.2 | -55.5 | -40.3 | |
| Точка кипения при 760 мм рт.ст. или 101,325 кПа | °С | 100.4 | 101.5 | 103.6 | 105.5 | 106.3 | 107.4 | 113.9 | 119.0 | 125.5 | |
| Плотность при 0°С | кг/л | 1.012 | 1.039 | 1.080 | 1.112 | 1.123 | 1.144 | 1.211 | 1.258 | 1.307 | |
| 25°С | кг/л | 1.007 | 1.032 | 1.069 | 1.098 | 1.108 | 1.128 | 1.191 | 1.236 | 1.284 | |
| 50°С | кг/л | 0.997 | 1.020 | 1.055 | 1.082 | 1.091 | 1.110 | 1.171 | 1.214 | 1.260 | |
Перекись водорода — негорючая, пожаровзрывоопасная жидкость, является сильным окислителем, энергич-но вступающим в реакции со многими веществами. Она способна самопроизвольно разлагаться на воду и кисло-род, смешивается с водой в любых соотношениях
Химическая формула: H-O-O-H
Реакции
- Пероксид водорода вступает в реакции: окисления восстановления с образованием органических и пероксидных соединений с образованием соединений включения. разложение на кислород и воду
Как правило, механизм разложения сложен, состоит из многих реакций и зависит от наличия в системе других веществ.
Механизмы реакции
- Как окислитель, перекись вступает в реакции по одному из следующих механизмов: ионный перенос кислорода неорганическими веществами и органическим пероксидами перенос электрона свободнорадикальный, обычно вприсутствии металлов
Преимущества Н2О2
- Перекись обладает следующими ценными свойствами: эффективностью во всем диапазоне рН высокий окислительный потенциал (ЕО = 1,763 при рН 0 и ЕО = 0,878 при рН 14) побочные продукты не вызывают загрязнения легкость использования (жидкость)
Бактерицидные свойства
- Перекись водорода обладает универсальным противомикробным действием. К ней чувствительны грамположительные и грамотрицательные бактерии, вирусы, многие виды патогенных грибов. Вызывает гибель спор большинства спорогенных бактерий. Противомикробное действие Н2О2 связано с ее высокой окислительной активностью. Выделяющийся при ее раз-ложении микробными и тканевыми протеазами кислород окисляет сульфгидрильные и гидроксильные группы белков и ли-пидов, вызывая гибель микробов.
Высокая популярность перекиси водорода в медицине как противомикробного средства связана с тем, что она хорошо переносится кожей и слизистыми оболочками, не накапливается в организме при длительном применении, не оказывает токсического и аллергенного действия, проявляет такие дополнительные лечебные эффекты, как механическая очистка мес-та аппликации, дезодорация, стимуляция кровоснабжения и регенерации тканей. Является экологически чистым продуктом, высокотехнологична, экономична. Применяют для дезинфекции различных объектов, предстерилизационной очистки инст-рументов, а также как антисептик для профилактической и терапевтической антисептики.
Вместе с тем препарат быстро разлагается на свету, при взаимодействии с металлами, органическими веществами, со щелочами. Поэтому в органических субстратах, содержащих тканевые и микробные пероксидазу и каталазу, противомик-робная активность Н2О2 быстро снижается. Кроме того, в последнее время отмечено снижение фоновой чувствительности микробов к перекиси водорода и появление устойчивых к этому препарату вариантов бактерий. Это обусловлено селекцией активных продуцентов каталазы. Как следствие нестабильности препарата и снижения чувствительности микробов, в рас-творах Н2О2 нередко обнаруживают заносные, в том числе и патогенные, микроорганизмы. Между тем патогенная микро-флора не сидела без дела и наработала за эти десятилетия ряд сюрпризов в виде повышения резистентности не только к ан-тибиотикам, но и к Н2О2
Область применения
- Благодаря высокому содержанию активного кислорода, перекись водорода может применяться как окисляющий, гидро-ксиметилирующий и эпоксидирующий агент в химических производствах. Как эффективное отбеливающее средство для хлоп-ка, шерсти, текстиля, мехов, бумаги, искусственных и синтетических волокон в текстильной, целлюлозно-бумажной и легкой промышленности Производные водорода входят в качестве компонентов в состав CMC. Уникальные свойства перекиси водо-рода как антисептического, кровоостанавливающего и дезинфицирующего средства, позволяют использовать ее в косметике, электронной, пищевой, фармацевтической, медицинской и других отраслях промышленности
- простота использования
- возможность ускорения процесса
- минимизация вредных стоков
- сохранение качества чистых и смешанных текстильных волокон
- высокая и чрезвычайно стабильная белизна
- Сохранение семян и ускорение их прорастания в процессе соложения;
- Стерилизация пакетов для молока, соков и других пищевых продуктов (Н2О2 стерилизует асептические пакеты для продления срока хранения продуктов);
- Обработка плавательных бассейнов;
- Обработка промышленных вод;
- Очистка инструментов и оборудования в пищевой и молочной промышленности;
- Стерилизация контактных линз
1. Отбелка в целлюлозно-бумажной промышленности
- 1.1. Термомеханическая масса
1.2. Макулатура
1.3. Целлюлоза
В обычной бесхлорной и ECF (Elementary Chlorine Free — без элементарного хлора) последовательности отбелки целлюлозы, основанной на использовании диоксида хлора, умеренные количества пероксида водорода применяются для усиле-ния одной или нескольких стадий щелочной экстракции. Основные преимущества от использования пероксида водорода сле-дующие:
- — увеличение мощности производства целлюлозы
— улучшение эксплуатационных свойств отбелки
— высокое постоянство белизны
— уменьшение воздействие на окружающую среду
— оптимальная производительность
2. Отбелка ткани
Пероксид водорода — без сомнения, наиболее многосторонний отбеливающий агент, доступный текстильной промышленности. Он обладает следующими преимуществами:
2.1.Натуральные целлюлозные волокна.
Натуральные целлюлозные волокна содержат различное количество загрязнений, например, семена хлопка, жиры, воск, пектины. Предыдущие процессы отбелки требовали, чтобы загрязнения были предварительно удалены путем кислот-ной или щелочной обработки. Пероксидное отбеливание в щелочной среде позволяет проводить такую предварительную обработку в более мягких условиях или вообще опускать, сохраняя таким образом свойства целлюлозы.
2.2.Животные волокна.
Шерсть и шелк легко отбеливаются перекисью водорода. После очистки шерсть отбеливают путем погружения или пропитывания, используя щелочные или кислые растворы.
Шелк, как правило, вываривают перед отбелкой. Добавление пероксида водорода улучшает этот процесс; пероксид водорода во всем мире используется в качестве отбеливателя натурального шелка, как правило, в щелочных растворах.
2.3. Искусственные или регенерированные целлюлозные волокна.
Вискоза, производимая из регенерированной целлюлозы, содержит меньшее количество загрязнений, чем натуральные целлюлозные волокна, и поэтому пероксидная отбелка может проводиться в мягких условиях.
2.4. Синтетические волокна.
Синтетические волокна, как правило, не требуют отбелки, если используются в чистом виде. Однако очень часто отбеливают смеси синтетических волокон с естественными или регенерированными волокнами, напр., хлопок — полиэстер. Наиболее распространенным отбеливателем является пероксид водорода в периодическом или непрерывном процессе.
3. Химический синтез
Широко распространено использование пероксида водорода для промышленного синтеза неорганических и органических химических веществ.
4. Металлургия.
Н2О2 очень удобно использовать в металлургии, т.к. продуктами разложения его являются только вода и кислород.
Обработка металлических поверхностей.
Пероксид водорода используется для очистки, травления, полировки или пассивации ряда металлов и сплавов; эффект его воздействия зависит от конкретных условий применения. Сфера его использования постоянно растет, т.к. он по-зволяет избежать проблем, связанных с выделением паров или вредных стоков, связанных с использованием других окис-лителей. В кислых растворах время жизни и производительность пероксида водорода увеличивается при использова-нии специальных стабилизаторов.
5. Электронная промышленность.
Специальные марки пероксида водорода широко используются в электронной промышленности как в производстве печатных плат, так и в обработке кремниевых подложек при производстве полупроводниковых чипов.
6. Пероксид водорода как асептик.
Дезинфекция
Бактерицидные и алгицидные свойства пероксида водорода в сочетании с безвредностью продуктов его разложения приводят к тому, что он нашел применение в отраслях, регулируемых органами здравоохранения:
Антисептик в фармакологии
Использование разбавленных растворов пероксида водорода как антисептика в фармацевтике — одно из важнейших его использований.
7. Обработка воды и стоков
В ряде случаев пероксид водорода играет важную роль в защите окружающей среды. Поскольку продукты его разложения — вода и кислород, пероксид водорода не является сам источником загрязнения.
Контроль содержания сероводорода
Канализационные стоки содержат микроорганизмы, потребляющие растворенный кислород. Вследствие этого в анаэробных условиях образуется сероводород, вызывающий неприятный запах и коррозию.
Было неоднократно доказано, что добавление пероксида водорода в стоки является самым действенным средством против этого эффекта. Пероксид водорода окисляет сероводород и насыщает стоки кислородом, регенерируя аэробные ус-ловия и создавая условия для нормальной биообработки стоков.
Обеззараживание промышленных сточных вод
Пероксид водорода — эффективное средство для очистки и обеззараживания сточных вод, содержащих различные опасные промышленные загрязнения, такие, как цианиды, сульфиды и т.п. Такие загрязнители присутствуют в стоках НПЗ, химических и деревообрабатывающих производств, травления металлов.
Насыщение кислородом.
Как источник кислорода, пероксид водорода используется при биологической обработке, особенно при перегрузке, при обработке отстоев и застаревших отложений, для предотвращения денитрификации.
В последние годы проявляется большой интерес к биорегенерации загрязненных земель. Одним из вариантов решения этой проблемы является внесение в почву микроорганизмов, питательной среды и пероксида водорода, который играет роль источника кислорода.
Очистка отходящих газов.
Окислы азота и серы, меркаптаны и многие другие токсичные компоненты отходящих газов могут быть удалены путем окисления пероксидом водорода после абсорбции отходящих газов промывным сиропом. Примерами успешного использования пероксида водорода является удаление НОх от операций травления, удаление неприятных запахов от мясо-переработки, окисление диоксида серы
8. Другие применения.
1. Производство полимеров.
Пероксид водорода широко используется как источник свободных радикалов в процессе полимеризации винилхлорида, винилацетата, метилметакрилата и многих других мономеров.
2. Косметика.
Пероксид водорода применяется для обесцвечивания волос, фиксирования красителей посредством окисления.
3. Окисление красителей.
Использование пероксида водорода или его производных пербората натрия или карбоната натрия пероксигидрата облегчает окисление кубовых и некоторых серных красителей после их нанесения на ткань.
4. Модификация крахмала.
Модификация крахмала с целью уменьшения его вязкости в растворе может быть достигнута с использованием пероксида водорода. Этим обеспечивается источник крахмала нужного качества для бумажной промышленности без нежела-тельных побочных продуктов.
5. Антихлор.
Пероксид водорода используется для разрушения избытка хлора или гипохлорита натрия от предыдущих стадий. В обоих случаях конечными продуктами являются хлорид-ионы и вода.
6. Получение пены.
При контролируемых условиях реакции пероксид водорода способен выделять большое количество газообразного кислорода; единственным побочным продуктом является вода. На основе этого свойства пероксида водорода были разработаны методы произ-водства пористых резин (натуральных и синтетических), пластиков и пенобетона.
7. Источник кислорода и энергии.
Пероксид водорода может применяться как источник кислорода в условиях отсутствия воздуха, а также как источник энергии при быстром взлете самолетов и ракет.
8. Отбеливание естественных продуктов.
Пероксид водорода используется для отбеливания целого ряда естественных продуктов, включая дерево, пробку, масла и жиры, воск, кость, мех, солому, перо, орехи, губку, ланолин и желатин.
Безопасное хранение и использование
- Упаковка и транспортировка.
- Природа окислителя, которая означает возможность инициирования пожара или, в экстремальных случаях, взрыва;
- Разложение и возможность выделения газа или быстрой реакции;
- Реакционная способность;
- Раздражение и разъедание и, следовательно, возможность нанесения ущерба людям;
- Воздействие на окружающую среду.
Национальные и международные нормы накладывают ограничения на упаковку, транспортировку и обращение с пе-роксидом водорода.
Упаковка
Заливают в стеклянные бутыли, полиэтиленовые и алюминиевые бочки, цистерны, алюминиевые контейнеры (кроме медицинской перекиси).
Транспортировка
Транспортируют автомобильным и железнодорожным транспортом, в крытых транспортных средствах в соответствии с «Правилами перевозок грузов», действующими на каждом виде транспорта.
Пероксид водорода можно перевозить наливом автотранспортом, железнодорожным транспортом или в ISO контейнерах. Автомобильные контейнеры обычно сливаются с помощью насоса. ISO контейнеры имеют слив сверху и могут раз-гружаться с помощью насоса или под давлением. В случае разгрузки под давлением предпочтительнее использовать сухой чистый азот, хотя хорошо фильтрованный воздух, не содержащий частичек пыли или масла, также можно использовать для этой цели.
Доставка может также осуществляться в контейнерах промежуточного объема (intermediate bulk containers — IBCs), а также в мелкой упаковке. Все виды упаковки совместимы с продуктом и имеют отверстие для слива. Емкости должны складиро-ваться в вертикальном положении, отверстия для слива не должны блокироваться. Мелкие емкости можно разгружать путем осторожного слива, однако использование сифона или подходящего насоса предпочтительнее. Не следует сливать их под давле-нием. Пустые емкости следует тщательно промыть водой за исключением возвратной тары, которую не следует мыть, а нужно вернуть на место хранения по возможности срочно.
Следующая информация приводится лишь в качестве общего введения к теме безопасного хранения и применения пероксида водорода.
1. Безопасность.
Безопасность начинается с признания потенциальных опасностей, связанных с пероксидом водорода:
Понимание этих опасностей и следование приведенным ниже простым правилам позволит обеспечить безопасное хранение, обращение и использование пероксида водорода.
Общие меры предосторожности
Кроме обычных мер предосторожности, принятых при обращении с промышленной химией, важнейшими дополнительными мерами предосторожности являются: — избегать загрязнений, постоянно обеспечивать отток выделяющегося газа, — быстро использовать обильное количество воды при любых происшествиях.
Под загрязнениями в этом случае подразумеваются контакты с любыми материалами, не проверенными на совместимость с пероксидом водорода, среди которых наиболее распространенными являются щелочи, ионы металлов и органиче-ские материалы.
2. Хранение и обращение.
К работе с пероксидом водорода должен допускаться только специально обученный персонал, прошедший инструктаж по основным опасностям и мерам предосторожности и обеспеченный защитным оборудованием и спецодеждой.
Оборудование, используемое для хранения и использования Н2О2, должно быть предназначено и специально сконст-руировано только для Н2О2. Причина этого заключается в том, что материалы, используемые для этого оборудования, и их подготовка очень специфичны и даже незачительные отклонения могут быть опасны.
Кроме используемых материалов следует уделять большое внимание нескольким дополнительным факторам, а именно: — отток газа, — предупреждение загрязнений, — а также контроль за планом и проведением установки оборудования.
Узел приема и хранения Н2О2 должен быть оснащен аварийным источником воды, системой защиты от протечек и отдален от несовместимых материалов и источников тепла.
В ходе эксплутационного обслуживания особое внимание следует обращать на скрупулезную очистку и предотвращение протечек.
Источник
detector