С чем реагирует перекись водорода

С чем реагирует перекись водорода

Это вещество продается во всех аптеках, т.е. его может приобрести любой человек. Химик Л. Ж. Тенар считается первооткрывателем «окисленной воды»

Давайте подробно разберем

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.

Пероксид водорода
Общие
Систематическое
наименование
Пероксид водорода
Хим. формула H2O2
Физические свойства
Состояние жидкость
Молярная масса 34,01 г/моль
Плотность 1.4 г/см³
Кинематическая вязкость 1,245 см²/с
(при 20 °C)
Энергия ионизации 10,54 ± 0,01 эВ [1]
Термические свойства
Т. плав. −0,432 °C
Т. кип. 150,2 °C
Энтальпия образования -136.11 кДж/моль
Давление пара 5 ± 1 мм рт.ст. [1]
Химические свойства
pKa 11.65
Растворимость в воде неограниченная
Классификация
Рег. номер CAS 7722-84-1
PubChem 784
Рег. номер EINECS 231-765-0
SMILES
Рег. номер EC 231-765-0
RTECS MX0900000
ChEBI 16240
ChemSpider 763
Безопасность
Токсичность

Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Перокси́д водоро́да (перекись водорода), H2O2 — простейший представитель пероксидов. Бесцветная жидкость с «металлическим» вкусом, неограниченно растворимая в воде, спирте и эфире. Концентрированные водные растворы взрывоопасны. Пероксид водорода является хорошим растворителем. Из воды выделяется в виде неустойчивого кристаллогидрата H2O2∙2H2O.

Молекула пероксида водорода имеет следующее строение:

Вследствие несимметричности молекула H2O2 сильно полярна (μ = 0,7⋅10 −29 Кл·м). Относительно высокая вязкость жидкого пероксида водорода обусловлена развитой системой водородных связей. Поскольку атомы кислорода имеют неподелённые электронные пары, молекула H2O2 также способна образовывать донорно-акцепторные связи.

Содержание

Химические свойства [ править | править код ]

Оба атома кислорода находятся в промежуточной степени окисления −1, что и обусловливает способность пероксидов выступать в роли как окислителей, так и восстановителей. Наиболее характерны для них окислительные свойства:

N a 2 S O 3 + H 2 O 2 → N a 2 S O 4 + H 2 O <displaystyle <mathsf <2>SO_<3>+H_<2>O_<2>
ightarrow Na_<2>SO_<4>+H_<2>O>>> M n ( O H ) 2 + H 2 O 2 → M n O ( O H ) 2 + H 2 O <displaystyle <mathsf <2>+H_<2>O_<2>
ightarrow MnO(OH)_<2>+H_<2>O>>>

При взаимодействии с сильными окислителями пероксид водорода выступает в роли восстановителя, окисляясь до атомарного кислорода:

2 A g N O 3 + H 2 O 2 → 2 A g + 2 O + 2 H N O 3 <displaystyle <mathsf <2AgNO_<3>+H_<2>O_<2>
ightarrow 2Ag+2O+2HNO_<3>>>>

Молекула пероксида водорода сильно полярна, что приводит к возникновению водородных связей между молекулами. Связь O—O непрочна, поэтому H2O2 — неустойчивое соединение, легко разлагается. Также этому может поспособствовать присутствие ионов переходных металлов. В разбавленных растворах пероксид водорода тоже неустойчив и самопроизвольно диспропорционирует на H2O и O2. Реакция диспропорционирования катализируется ионами переходных металлов, некоторыми белками:

2 H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2 <displaystyle <mathsf <2H_<2>O_<2>
ightarrow 2H_<2>O+O_<2>>>>

В присутствии катализаторов разложения в среде кислорода может появляться озон:

H 2 O 2 + O 2 → H 2 O + O 3 ↑ <displaystyle <mathsf <2>O_<2>+O_<2>
ightarrow H_<2>O+O_<3>uparrow >>>

Однако очень чистый пероксид водорода вполне устойчив.

Пероксид водорода проявляет слабые кислотные свойства (К = 1,4⋅10 −12 ), и поэтому диссоциирует по двум ступеням:

HO_<2>^<->
ightleftarrows H^<+>+O_<2>^<2->>>>

При действии концентрированного раствора Н2O2 на некоторые гидроксиды в ряде случаев можно выделить пероксиды металлов, которые можно рассматривать как соли пероксида водорода (Li2O2, MgO2 и др.):

H 2 O 2 + 2 N a O H → N a 2 O 2 + 2 H 2 O <displaystyle <mathsf <2>O_<2>+2NaOH
ightarrow Na_<2>O_<2>+2H_<2>O>>> H 2 O 2 + B a ( O H ) 2 → B a O 2 ↓ + 2 H 2 O <displaystyle <mathsf <2>O_<2>+Ba(OH)_<2>
ightarrow BaO_<2>downarrow +2H_<2>O>>>

Читайте также:  Портовая больница калининград официальный сайт

Пероксид водорода может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Например, при взаимодействии с оксидом серебра он является восстановителем:

H 2 O − 1 2 + A g 2 O ⟶ 2 A g + O 0 2 + H 2 O <displaystyle <mathsf <2><stackrel <-1>>_<2>+Ag_<2>Olongrightarrow 2Ag+<stackrel <0>>_<2>+H_<2>O>>>

В реакции с нитритом калия соединение служит окислителем:

K N O 2 + H 2 O − 1 2 ⟶ K N O − 2 3 + H 2 O <displaystyle <mathsf <2>+H_<2><stackrel <-1>>_<2>longrightarrow KN<stackrel <-2>>_<3>+H_<2>O>>>

Пероксидная группа [—O—O—] входит в состав многих веществ. Такие вещества называют пероксидами, или пероксидными соединениями. К ним относятся пероксиды металлов (Na2O2, BaO2 и др.). Кислоты, содержащие пероксидную группу, называют пероксокислотами, например, пероксомонофосфорная H3PO5, пероксодисерная H2S2O8 и пероксоазотная HNO4 кислоты.

Окислительно-восстановительные свойства [ править | править код ]

Пероксид водорода обладает окислительными, а также восстановительными свойствами. Он окисляет нитриты в нитраты, выделяет иод из иодидов металлов, расщепляет ненасыщенные соединения по месту двойных связей. Пероксид водорода восстанавливает соли золота и серебра, а также марганец при реакции с водным раствором перманганата калия в кислой среде.

При восстановлении Н2O2 образуется Н2O или ОН-, например:

H 2 O 2 + 2 K I + H 2 S O 4 → I 2 + K 2 S O 4 + 2 H 2 O <displaystyle <mathsf <2>O_<2>+2KI+H_<2>SO_<4>
ightarrow I_<2>+K_<2>SO_<4>+2H_<2>O>>>

При действии сильных окислителей H2O2 проявляет восстановительные свойства, выделяя свободный кислород:

O 2 2 − → O 2 + 2 e − <displaystyle <mathsf <2>^<2->
ightarrow O_<2>+2e^<->>>>

3 H 2 O 2 + 2 K M n O 4 → 2 M n O 2 + 2 K O H + 3 O 2 ↑ + 2 H 2 O <displaystyle <mathsf <3H_<2>O_<2>+2KMnO_<4>
ightarrow 2MnO_<2>+2KOH+3O_<2>uparrow +2H_<2>O>>>

Реакцию KMnO4 с Н2O2 используют в химическом анализе для определения содержания Н2O2:

5 H 2 O 2 + 2 K M n O 4 + 3 H 2 S O 4 → 5 O 2 + 2 M n S O 4 + K 2 S O 4 + 8 H 2 O <displaystyle <mathsf <5H_<2>O_<2>+2KMnO_<4>+3H_<2>SO_<4>
ightarrow 5O_<2>+2MnSO_<4>+K_<2>SO_<4>+8H_<2>O>>>

Окисление органических соединений пероксидом водорода (например, сульфидов и тиолов) целесообразно проводить в среде уксусной кислоты.

Биологические свойства [ править | править код ]

Пероксид водорода относится к реактивным формам кислорода и при повышенном образовании в клетке вызывает оксидативный стресс. Некоторые ферменты, например глюкозоксидаза, образуют в ходе окислительно-восстановительной реакции пероксид водорода, который может играть защитную роль в качестве бактерицидного агента. В клетках млекопитающих нет ферментов, которые бы восстанавливали кислород до перекиси водорода. Однако несколько ферментных систем (ксантиноксидаза, НАДФ•H-оксидаза, циклооксигеназа и др.) продуцируют супероксид, который спонтанно или под действием супероксиддисмутазы превращается в пероксид водорода.

Получение [ править | править код ]

Исторически первым промышленным методом синтеза пероксида водорода был электролиз серной кислоты или раствора сульфата аммония в серной кислоте, в ходе которого образуется пероксодисерная кислота, с последующим гидролизом последней до пероксида и серной кислоты:

H 2 S 2 O 8 + 2 H 2 O → H 2 O 2 + 2 H 2 S O 4 <displaystyle <mathsf <2>S_<2>O_<8>+2H_<2>O
ightarrow H_<2>O_<2>+2H_<2>SO_<4>>>>

С середины XX века персульфатный процесс синтеза пероксида водорода был вытеснен антрахиноновым процессом, разработанным компанией BASF в 1930-х [2] . В этом процессе формально идет окисление водорода кислородом воздуха с катализом алкилпроизводными антрахинона:

Процесс основан на автоокислении алкилантрагидрохинонов (обычно 2-этил-, 2-трет-бутил- и 2-пентилантрагидрохинонов) кислородом воздуха с образованием антрахинонов и пероксида водорода. Реакция проводится в растворе алкилантрагидрохинонов в бензоле с добавлением вторичных спиртов, по завершении процесса пероксид водорода экстрагируют из органической фазы водой. Для регенерации исходных антрагидрохинонов бензольный раствор антрахинонов восстанавливают водородом в присутствии каталитических количеств палладия [3] .

( C H 3 ) 2 C H O H + O 2 → ( C H 3 ) 2 C O + H 2 O 2 <displaystyle <mathsf <(CH_<3>)_<2>CHOH+O_<2>
ightarrow (CH_<3>)_<2>CO+H_<2>O_<2>>>> ,

при этом ценным побочным продуктом этой реакции является ацетон, однако в широких масштабах в промышленности этот метод в настоящее время не используется.

В лабораторных условиях для получения пероксида водорода используют реакцию:

B a O 2 + H 2 S O 4 → B a S O 4 ↓ + H 2 O 2 <displaystyle <mathsf <2>+H_<2>SO_<4>
ightarrow BaSO_<4>downarrow +H_<2>O_<2>>>>

Концентрирование и очистку пероксида водорода проводят осторожной перегонкой.

В последнее время (кон. XX в.) удалось синтезировать H2O3 и H2O4. Эти соединения весьма неустойчивы. При обычных температурах (н.у.) они разлагаются за доли секунды, однако при низких температурах порядка −70 °C существуют часами. Спектро-химическое исследование показывает, что их молекулы имеют зигзагообразную цепную структуру (подобную сульфанам): H—O—O—O—H, H—O—O—O—O—H. [5]

Применение [ править | править код ]

Перекись водорода применяют для растворения пробок в слуховых каналах. Раствор вступает в реакцию с ушной серой и растворяет пробку.

Пероксид водорода применяется также для обесцвечивания волос [11] и отбеливания зубов [12] , однако эффект в обоих случаях основан на окислении, а следовательно — разрушении тканей. Во время отбеливания зубов, однако, не происходит разрушения тканей. Пигментированные белки дентина начинают раскручиваться до первичной структуры (как если бы белок яйца из варёного стал более сырым), при этом связи не разрушаются, то есть этот процесс обратим. Эмаль сама по себе прозрачна, и эффект отбеливания достигается за счет разницы в отражении света дентином.

В пищевой промышленности растворы пероксида водорода применяются для дезинфекции технологических поверхностей оборудования, непосредственно соприкасающихся с продукцией. Кроме того, на предприятиях по производству молочной продукции и соков, растворы перекиси водорода используются для дезинфекции упаковки (технология «Тетра Пак»). Для технических целей пероксид водорода применяют в производстве электронной техники.

В быту применяется также для выведения пятен MnO2, образовавшихся при взаимодействии перманганата калия («марганцовки») с предметами (ввиду его восстановительных свойств).

3%-ный раствор пероксида водорода используется в аквариумистике для оживления задохнувшейся рыбы, а также для очистки аквариумов и борьбы с нежелательной флорой и фауной в аквариуме [13] .

С 90-х годов ХХ века 3%-ный раствор пероксида водорода продвигался целителем И. П. Неумывакиным для приёма внутрь как универсальное средство лечения и оздоровления человека. Научного подтверждения допустимости и эффективности данный метод не имеет.

Перекись водорода используется в известном опыте, демонстрирующем многократное увеличение объёма вещества в результате химической реакции [14] .

Формы выпуска [ править | править код ]

Выпускается в виде водных растворов, стандартная концентрация 1—6 %, 30, 38, 50, 60, 85, 90 и 98 % [ источник не указан 93 дня ] . 30 % водный раствор пероксида водорода, стабилизированный добавлением фосфатов натрия, называется пергидролем. Выпускаемый в виде таблеток твёрдого клатрата с мочевиной пероксид водорода называется гидроперитом.

Опасность применения [ править | править код ]

Каталаза осуществляет процесс расщепления пероксида на воду и кислород чрезвычайно эффективно — до 200 000 реакций в секунду. Пузыри, которые мы видим, если перекись водорода пенится на ране, представляют собой пузырьки кислорода, образуемые в результате действия каталазы.

Занимательная химия

Если попытаться вспомнить школьные уроки химии, то в голове непременно возникнут образы: в классе на срез картофеля учитель наливает небольшое количество перекиси водорода — происходит то же самое. Учитель спрашивает: «Почему перекись водорода пенится на коже, которую вы поранили, и на картофеле?» Не дождавшись ответа, сам учитель отвечает: «Потому что в поврежденных клетках картофеля, подобно поврежденным клеткам эпидермиса, выделяется каталаза».

Пероксид не выделяет пены в бутылке или на целой коже, потому что в них нет каталазы, которая обусловливает реакцию. Перекись водорода стабильна при комнатной температуре.

Вы когда-нибудь задумывались о том, почему пузырьки перекиси водорода на порезе или ране появляются, но она не пузырится на неповрежденной коже?

Почему перекись водорода пенится и шипит: научное объяснение

Итак, мы выяснили, что перекись водорода превращается в пузырьки, когда она входит в контакт с ферментом, называемым каталазой. Большинство клеток в организме содержат ее, поэтому, когда ткань повреждена, фермент высвобождается и становится доступным для реакции с пероксидом.

Каталаза позволяет разложить H2O2 на воду (H2O) и кислород (O2). Как и другие ферменты, она не используется в реакции, но рециркулируется, чтобы катализировать больше реакций. Каталаза поддерживает до 200 000 реакций в секунду.

Пузыри, которые мы наблюдаем, наливая антисептик на порез, — это пузырьки газообразного кислорода. Кровь, клетки и некоторые бактерии (например, стафилококки) содержат каталазу. В то время как на поверхности кожи она не содержится. Таким образом, перекись, соприкасаясь с неповрежденной кожей, не реагирует, и пузырьки не образовываются.

Кроме того, поскольку перекись водорода имеет такой высокий уровень активности, у этого вещества есть определенный срок годности после вскрытия. Другими словами, если выделение пузырьков при нанесении перекиси водорода на рану или кровавый срез не наблюдается, вполне вероятно, что перекись больше не активна, а ее срок годности давно истек.

Перекись водорода в роли антисептика

Самое раннее использование перекиси водорода было в качестве отбеливателя, поскольку процессы окисления хорошо влияют на изменение или разрушение пигментированных молекул. Однако уже с 1920-х годов пероксид использовался в качестве мощного дезинфицирующего средства. Поэтому вопросом: «От чего перекись водорода пенится на ране?» — люди задаются уже не первое столетие.

Целебные свойства перекиси

Химические характеристики перекиси обеспечивают тот факт, что она способна лечить раны несколькими способами. Во-первых, поскольку это водный раствор, пероксид помогает смыть грязь и поврежденные клетки и «ослабить» корочку из засохшей крови. Пузыри в данном случае помогают убрать с повреждения мусор.

Хотя стоит отметить, что кислород, выделяемый пероксидом, не уничтожает все типы бактерий. Кроме того, пероксид обладает сильными бактериостатическими свойствами, что означает — использование перекиси водорода на ране позволяет предотвратить рост и размножение бактерий. Пероксид действует как спорицид, убивая потенциально инфекционные грибковые споры.

Однако он не представляет собой идеальное дезинфицирующее средство, поскольку также уничтожает и фибробласты. Это тип соединительной ткани, которую клетки тела используют для быстрого заживления ран и восстановления поврежденных участков кожи.

Таким образом, пероксид не следует использовать в качестве антисептика на постоянной основе при лечении ран, поскольку он может замедлять процессы заживления. Так, большинство врачей и дерматологов советуют не использовать его для дезинфекции открытых ран, потому что это только усугубляет ситуацию.

Проверка: активен ли пероксид в флаконе

В конце концов перекись водорода состоит из воды и кислорода, то есть, используя на ране перекись, вы в основном применяете обычную воду. К счастью, есть простой тест, чтобы убедиться, что во флаконе с перекисью водорода содержится активное вещество: просто выплесните небольшое количество жидкости в раковину. Металлы (например, вблизи дренажа) катализируют конверсию перекиси в кислород и воду — вот почему перекись водорода пенится на ране и даже на раковине!

Ссылка на основную публикацию
Родинка отсохла и отвалилась
Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам. У нас есть строгие правила по...
Пятая диета меню
В начале 20 века впервые влияние питания на здоровье человека тщательно изучил российский гастроэнтеролог Мануил Певзнер. В результате своих многолетних...
Пятна в области паха у мужчин фото
Покраснения в паху у мужчин сигнализируют о том, что в организме протекает воспалительный процесс. При раздражении в области промежности появляется...
Родинка под подмышкой значение
В народе считается, что любая отметина на теле человека возникает не просто так. Каждая из них может рассказать знатоку примет...
Adblock detector