HYDROGEN PEROXIDE (H2O2): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÁCH SỬ DỤNG, THU NHẬN - HÓA HỌC

Các hydrogen peroxide là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học H ₂ O ₂ . Tất nhiên, nó là peroxit đơn giản nhất trong họ các hợp chất hóa học này. Công thức cấu trúc của nó là HOOH, cầu nối oxy bên trong này là đặc trưng cho tất cả các peroxit.

Năm 1818, H ₂ O ₂ được xác định bởi Louies Jacques Thénard, người đã điều chế một hợp chất hóa học mà sau đó ông gọi là hydrogen peroxide. Nó là một hợp chất không ổn định, nó bị phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng, nhiệt và một số kim loại.

Công thức hóa học của hydrogen peroxide

Nó là một hợp chất rất hữu ích được sử dụng để khử trùng vết thương nhỏ, làm trắng tóc, xử lý nước, v.v. Mặc dù nó có thể có những hành động có hại cho con người, nhưng nó được tìm thấy trong tất cả các tế bào nhân thực của sinh vật sống, nơi nó thực hiện một số chức năng có lợi.

Hydrogen peroxide tạo ra quá trình oxy hóa các chất độc hại như phenol, etanol, formaldehyde, vv, các sản phẩm được đào thải bởi gan và thận. Ngoài ra, nó góp phần tiêu diệt vi khuẩn bị thực bào bởi bạch cầu trung tính và đại thực bào.

Kết cấu

Phân tử

Phân tử hydro peroxit được biểu diễn bằng mô hình quả bóng và que. Nguồn: Benjah-bmm27 qua Wikipedia.

Hình trên cho thấy cấu trúc của phân tử H ₂ O ₂ (HOOH), với các hình cầu màu đỏ tương ứng với các nguyên tử oxy và các hình cầu màu trắng là các nguyên tử hydro. Lưu ý rằng phân tử không phẳng và các nguyên tử H không bị che khuất trong không gian (đối diện nhau).

Điều thú vị là H ₂ O ₂ gặp khó khăn khi xoay liên kết đơn giản trung tâm của nó là OO, vì vậy vị trí của các H này không thể hoán đổi cho nhau; một cái sẽ không đi xuống trong khi cái kia đi lên.

Tại sao? Vì trong nguyên tử oxi có hai cặp êlectron tự do nên có tổng cộng tám êlectron rất gần nhau đẩy nhau do mang điện tích âm.

Vòng quay

Tuy nhiên, liên kết OO dễ bị quay nhẹ do tương tác với môi trường của nó.

Ví dụ: bằng cách đưa hai ngón tay cái lại với nhau, với các ngón trỏ mở rộng và các ngón khác khép lại, như thể vẽ một tòa án, sau đó xoay các ngón tay cái sao cho một trong các ngón trỏ hướng về phía trước và ngón còn lại, bạn sẽ có biểu diễn gần đúng của H ₂ O ₂ .

Nếu một cơ thể chạm vào bất kỳ ngón trỏ nào, các ngón tay cái sẽ xoay để phản ứng lại sự tương tác này; tuy nhiên, chúng sẽ ngay lập tức trở lại vị trí ban đầu do các lực đẩy điện tử nói trên. Do đó, những chuyển động quay này tạo khung cho các khía cạnh động của phân tử này.

Tương tác giữa các phân tử

Ở trạng thái lỏng, H ₂ O ₂ quản lý để thiết lập các liên kết hydro (HOOH-O ₂ H ₂ ), vì nếu không thì nhiệt độ sôi cao (150 ºC) của nó so với nước sẽ không được giải thích.

Một khi nó chuyển sang pha khí, các phân tử H ₂ O ₂ có lẽ không còn có thể hình thành các cầu nối như vậy nữa, do không chỉ khoảng cách giữa các phân tử lớn hơn, mà các nguyên tử hydro sẽ là nguyên tử đầu tiên tiếp xúc trong trường hợp va chạm (điều này có thể hình dung lại bằng cách sử dụng mô hình ngón tay).

Trong khi đó, ở pha rắn, góc của mặt phẳng tạo bởi H là 90º (đặt các ngón trỏ vuông góc). Bây giờ các liên kết hydro thậm chí còn trở nên quan trọng hơn và các phân tử H ₂ O ₂ được sắp xếp trong một tinh thể có cấu trúc tứ giác.

Tính chất

sBình bằng hydrogen peroxide. Trong các hiệu thuốc, nó đạt được với nồng độ 3% m / v. Nguồn: Pixnio.

Tên

-Hydro peroxit

- Chất chống oxy hóa

-Oxidanol

-Perhydroxic acid

-O-hydroxyol

-Peroxide

Khối lượng phân tử

34,0147 g / mol

Ngoại hình

Chất lỏng màu xanh nhạt (đậm đặc) hoặc không màu. Nó hơi nhớt và đặc hơn nước. Nó được chưng cất để đảm bảo an toàn ở nhiệt độ thấp và ở áp suất giảm, vì nó phân hủy khi đun nóng ở dạng nổ.

Mùi

Sắc bén hoặc mùi giống như ôzôn.

Nếm thử

Đắng

Tỉ trọng

Chất rắn 1,71 g / cm ³

Mật độ của các dung dịch nước của nó phụ thuộc vào nồng độ của chúng; ví dụ: ở 27%, nó có mật độ 1,10 g / cm ³ , trong khi ở 50%, 1,13 g / cm ³

Độ nóng chảy

- 0,43 ºC

Điểm sôi

150,2 ° C. Giá trị này thu được bằng phép ngoại suy, vì hydrogen peroxide bị phân hủy ở nhiệt độ cao.

Khả năng hòa tan trong nước

Có thể trộn lẫn ≥ 100 mg / mL ở 25 ºC

Độ hòa tan

Nó có thể hòa tan trong ete và rượu, nhưng không hòa tan trong ete dầu mỏ. Nó phân hủy thành nước và oxy trong nhiều dung môi hữu cơ.

Hệ số phân vùng Octanol / nước

Nhật ký P = - 0,43

Áp suất hơi

5 mmHg ở 30 ° C.

Hằng số phân ly

pKa = 11,72

độ pH

Dung dịch hydro peroxit có tính axit nhẹ. Ví dụ, một 35% có độ pH là 4,6; nhưng khi cô đặc ở 90% thì pH trở nên ít axit hơn: 5.1.

Chỉ số khúc xạ (n

1.4061

Độ nhớt

1.245 cPoise ở 20 ° C.

Nhiệt dung

1,267 J / gK (khí)

2,619 J / gK (chất lỏng)

Nhiệt hóa hơi

1,519 J / g K

Ổn định

Ổn định trong các điều kiện khuyến nghị. Nó được ổn định thêm bằng cách thêm axetanilit và muối thiếc.

Ăn mòn

Sự phân hủy

Nó bị phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng hoặc khi có mặt của các chất oxy hóa và khử. Nó cũng bị phân hủy khi đun nóng. Khi nó phân hủy, nó giải phóng nước và oxy, và được ưa chuộng bởi sự gia tăng độ pH và nhiệt độ, cũng như sự hiện diện của enzyme catalase.

Sức căng bề mặt

80,4 dynes / cm ở 20 ° C

Phản ứng

H ₂ O ₂ đóng vai trò là chất oxi hóa trong dung dịch axit tạo sắt đen (Fe ²⁺ ) thành sắt sắt (F ³⁺ ); nó cũng oxy hóa ion sunfit (SO ₃^2- ) thành ion sunfat (SO ₄^2- ).

Nó cũng có thể hoạt động như một chất khử khi có mặt các dung dịch bazơ, khử natri hypoclorit (NaOCl) và kali pemanganat (KMnO ₄ ) với sự giải phóng oxy.

Các ứng dụng

Làm trắng

Hydrogen peroxide được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy để tẩy trắng giấy và bột giấy, tiêu thụ phần lớn sản lượng hàng năm.

Chất khử trùng

Hydrogen peroxide là một chất khử trùng nhẹ để ngăn ngừa nhiễm trùng các vết thương nhỏ, vết xước và vết bỏng. Nó cũng được sử dụng như một loại nước súc miệng và làm giảm kích ứng nhẹ của miệng do sự hiện diện của vết loét hoặc viêm lợi.

Nó cũng được sử dụng để khử trùng bề mặt, bên trong tủ lạnh, nước và chống lại sự phát triển quá mức của vi khuẩn trong hệ thống nước và tháp giải nhiệt. Hydrogen peroxide giải phóng các gốc oxy tự do, có tác dụng phân hủy các chất ô nhiễm.

Chất tẩy rửa

Hydrogen peroxide được sử dụng trong sản xuất bột giặt tẩy quần áo, bao gồm natri percacbonat. Hợp chất này là một phức hợp của natri cacbonat và hydro peroxit, khi hòa tan trong nước sẽ phân tách thành các thành phần của nó.

Ứng dụng mỹ phẩm

Nước oxy già pha loãng được sử dụng để tẩy tóc trước khi nhuộm. Nó cũng được sử dụng để làm trắng răng, cũng như một phần của kem đánh răng tự chế.

Thuốc phóng

Hydrogen peroxide được sử dụng làm chất đơn bào hoặc thành phần oxy hóa của tên lửa hai thành phần. Nó phân hủy giải phóng oxy và nước, một đặc tính cho phép sử dụng nó như một chất đẩy.

Nó được bơm vào một tế bào phản ứng với sự hiện diện của chất xúc tác làm tăng tốc độ phân hủy nói trên. Trong quá trình này, hơi nước ở nhiệt độ cao được tạo ra.

Khi hơi nước thoát ra ngoài qua một khe hở, nó sẽ tạo ra xung động. Tàu ngầm V-80, được chế tạo vào năm 1940, sử dụng oxy tạo ra từ hydrogen peroxide trong các tuabin của nó; được gọi là hệ thống tuabin của Walter.

Thu được

Ban đầu, hydro peroxit thu được trong công nghiệp bằng cách thủy phân amoni persulfat, hoặc điện phân amoni bisunfat, NH ₄ HSO ₄ .

Hydro peroxit hiện được thu nhận trong công nghiệp thông qua việc sử dụng anthraquinon. Quá trình được thực hiện trong bốn giai đoạn: hydro hóa, lọc, oxy hóa, chiết xuất và tinh chế.

Quá trình hydro hóa

Alkylanthroquinon được hydro hóa bằng cách cho khí hydro đi qua bộ tạo hydro được nạp bằng alumin và một lượng nhỏ chất xúc tác (palladium). Nhiệt độ được giữ ở 45ºC với khuấy thường xuyên.

Alkyldroquinone được chuyển đổi thành alkyl anthrahydroquinone và tetrahydroalkylanthrahydroquinone, chất sau được chọn để thuận tiện cho các quy trình sau.

Lọc

Dung dịch chứa anthraquinon đã hydro hóa được lọc để loại bỏ dấu vết của chất xúc tác mà nó có thể chứa.

Quá trình oxy hóa

Dung dịch được lọc bị oxy hóa bằng cách cho không khí đi qua nó, tạo thành hydrogen peroxide có độ tinh khiết thấp.

Chiết xuất và tinh chế

Dung dịch hydrogen peroxide đi qua cột chiết lỏng-lỏng. Nước chảy qua cột, trong khi dung dịch hydrogen peroxide được bơm qua cột.

Nước đạt đến đáy của bộ chiết với nồng độ hydro peroxit từ 25 đến 35% w / w. Sau đó, nó được tinh chế bằng phương pháp chưng cất chân không, đến nồng độ hydrogen peroxide là 30%. Cuối cùng nó ổn định và được lưu trữ.

Rủi ro

Đốt hydro peroxit. Nguồn: Bobjgalindo

Hydrogen peroxide là một chất ăn mòn, vì vậy khi tiếp xúc với da, nó sẽ gây kích ứng nghiêm trọng, ngoài tác dụng làm trắng tạm thời (ảnh trên). Nó cũng có thể gây tổn thương mắt, ngứa, phát ban, mẩn đỏ và phồng rộp.

Hít phải gây kích ứng mũi, họng và phổi. Trong khi đó, tiếp xúc nhiều lần có thể gây viêm phế quản, ho, có đờm và khó thở. Và như thể vẫn chưa đủ, nó còn gây ra đau đầu, chóng mặt, buồn nôn và nôn.

Tiếp xúc nghiêm trọng với hydrogen peroxide có thể gây ra chất lỏng tích tụ trong phổi, được gọi là phù phổi - một tình trạng nghiêm trọng cần được chăm sóc y tế kịp thời.

Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp (OSHA) đã thiết lập mức tối đa cho phép đối với hydrogen peroxide là 1 ppm trong môi trường làm việc trong một ca làm việc 8 giờ. Tuy nhiên, vì nó là một hợp chất gây đột biến, nên mức độ tiếp xúc nên được giữ ở mức tối thiểu.

Người giới thiệu

Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
Wikipedia. (2019). Hydrogen peroxide. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
William R. Busing và Henri A. Levy. (2004). Cấu trúc tinh thể và phân tử của Hydrogen Peroxide: Nghiên cứu nhiễu xạ neutron. doi.org/10.1063/1.1696379
Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Hydrogen peroxide. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 784. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Các biên tập viên của Encyclopaedia Britannica. (Ngày 27 tháng 11 năm 2018). Hydrogen peroxide. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ: britannica.com
Sở Y tế New Jersey. (2016). Hydrogen Peroxide. . Đã khôi phục từ: nj.gov
Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Hóa sinh. Ấn bản thứ ba. Nhà xuất bản Pearson Addison Wesley
MD web. (2019). Hydrogen peroxide. Khôi phục từ: webmd.com

HYDROGEN PEROXIDE (H2O2): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÁCH SỬ DỤNG, THU NHẬN - HÓA HỌC - 2026