Пероксид водорода – формула, свойства, способы получения

H2O2 – что это за вещество?

Остановимся на нем подробнее. H2O2 – формула перекиси водорода, Да, той самой, которой обрабатывают царапины, белой. Пероксид водорода H2O2 – название вещества научное.

Для дезинфекции используют трехпроцентный раствор перекиси. В чистом или концентрированном виде она вызывает химические ожоги кожи. Тридцатипроцентный раствор перекиси иначе называют пергидроль; раньше его применяли в парикмахерских для обесцвечивания волос. Обожженная им кожа также становится белой.

Химические свойства Н2О2

Перекись водорода представляет собой жидкость без цвета и с «металлическим» привкусом. Является хорошим растворителем и сама легко растворяется в воде, эфире, спиртах.

Трёх- и шестипроцентные растворы перекиси обычно готовят, разбавляя тридцатипроцентный раствор. При хранении концентрированного Н2О2 происходит разложение вещества с выделением кислорода, поэтому в плотно закупоренных емкостях его хранить не следует во избежание взрыва. С уменьшением концентрации пероксида, повышается его устойчивость. Также для замедления разложения Н2О2 можно добавлять в него различные вещества, например, фосфорную или салициловую кислоту. Для хранения растворов сильной концентрации (более 90 процентов) в перекись добавляют пирофосфат натрия, который стабилизирует состояние вещества, а также используют сосуды из алюминия.

Н2О2 в химических реакциях может быть как окислителем, так и восстановителем. Однако чаще пероксид проявляет окислительные свойства. Перекись принято считать кислотой, но очень слабой; соли перекиси водорода называют пероксидами.

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 O2Н или ОН-, например:

H2O2+2KI+H2SO4→I2+K2SO4+2H2O.{displaystyle {mathsf {H_{2}O_{2}+2KI+H_{2}SO_{4}rightarrow I_{2}+K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}.}

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

O22−→O2+2e−,{displaystyle {mathsf {O_{2}^{2-}rightarrow O_{2}+2e^{-}}},}

например:

3H2O2+2KMnO4→2MnO2+2KOH+3O2↑+2H2O.{displaystyle {mathsf {3H_{2}O_{2}+2KMnO_{4}rightarrow 2MnO_{2}+2KOH+3O_{2}uparrow +2H_{2}O}}.}

Реакцию 4KMnO с Н2O2 используют в химическом анализе для определения содержания Н2O2:

5H2O2+2KMnO4+3H2SO4→5O2+2MnSO4+K2SO4+8H2O.{displaystyle {mathsf {5H_{2}O_{2}+2KMnO_{4}+3H_{2}SO_{4}rightarrow 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

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.

Реакция разложения как метод получения кислорода

Реакция разложения Н2О2 происходит при воздействии на вещество высокой температуры (более 150 градусов Цельсия). В результате образуются вода и кислород.

Формула реакции – 2 Н2О2 + t -> 2 Н2О + О2

Можно посчитать электронный баланс H2O2 в уравнении:

Степень окисления Н в Н2О2 и Н2О = +1.
Степень окисления О: в Н2О2 = -1, в Н2О = -2, в О2 = 0
2 О-1 – 2е -> О20

О-1 + е -> О-2
2 Н2О2 = 2 Н2О + О2

Разложение перекиси водорода может произойти и при комнатной температуре, если использовать катализатор (химическое вещество, ускоряющее реакцию).

В лабораториях одним из методов получения кислорода, наряду с разложением бертолетовой соли или марганцовки, является реакция разложения перекиси. В таком случае в качестве катализатора используют оксид марганца (IV). Другие вещества, ускоряющие разложение H2O2, – медь, платина, гидроксид натрия.

История открытия перекиси

Первые шаги к открытию перекиси были сделаны в 1790 году немцем Александром Гумбольдтом, когда он обнаружил превращения оксида бария в пероксид при нагревании. Тот процесс сопровождался поглощением кислорода из воздуха. Через двенадцать лет учеными Тенаром и Гей-Люссаком был проведен опыт по сжиганию щелочных металлов с избытком кислорода, в результате чего был получен пероксид натрия.

Но пероксид водорода был получен позже, лишь в 1818 году, когда Луи Тенар изучал воздействие кислот на металлы; для их устойчивого взаимодействия было необходимо низкое количество кислорода. Проводя подтверждающий опыт с перекисью бария и серной кислотой, ученый добавил к ним воду, хлористый водород и лёд. Через непродолжительное время, Тенар обнаружил на стенках емкости с пероксидом бария небольшие застывшие капли.

Стало ясно, что это H2O2. Тогда дали полученному H2O2 название «окисленная вода». Это и была перекись водорода – бесцветная, ничем не пахнущая, трудноиспаримая жидкость, хорошо растворяющая другие вещества. Результат взаимодействия H2O2 и H2O2 – реакция диссоциации, перекись растворима в воде.

Интересный факт – быстро обнаружились свойства нового вещества, позволяющие использовать его в реставрационных работах. Сам Тенар при помощи пероксида отреставрировал картину Рафаэля, потемневшую от времени:

1. 16 июля 1934 года в Куммерсдорфе , Германия, топливный бак, содержащий экспериментальную монотопливную смесь, состоящую из перекиси водорода и этанола, взорвался во время испытания, в результате чего погибли три человека.
2. Во время Второй мировой войны врачи в немецких концлагерях экспериментировали с использованием инъекций перекиси водорода при убийстве людей.
3. В апреле 1992 года произошел взрыв на заводе по производству перекиси водорода в Джарри во Франции из-за технического сбоя компьютеризированной системы управления, в результате которого погиб один человек и был полностью разрушен завод.
4. Несколько человек получили легкие травмы после разлива перекиси водорода на борту рейса между американскими городами Орландо и Мемфис 28 октября 1998 года.
5. России подводная лодка КурскК-141 плавал выполнить упражнение стрельбы торпеды на Петра Великий , в расстоянии -класса крейсераКирова . 12 августа 2000 г. в 11:28 по местному времени (07:28 UTC) при подготовке к пуску торпед произошел взрыв . Единственное достоверное сообщение на сегодняшний день состоит в том, что это произошло из-за отказа и взрыва одной из торпед “Курска”, работающей на перекиси водорода. Считается, что HTP , форма высококонцентрированной перекиси водорода, используемой в качестве топлива для торпеды, просочилась через ее контейнер, поврежденный либо ржавчиной, либо во время процедуры погрузки на сушу, где инцидент, связанный с одной из торпед, случайно коснувшихся земли, не зарегистрирован. . Судно погибло со всех сторон. Похожий инцидент стал причиной гибели SidonHMS в 1955 году.
6. 15 августа 2010 года на 54-м этаже 1515 Broadway на Таймс-сквер в Нью-Йорке произошел разлив около 30 галлонов США (110 л) чистящей жидкости. Разлив, который, по словам представителя пожарной службы Нью-Йорка, был вызван перекисью водорода, перекрыл Бродвей между Западной 42-й и Западной 48-й улицами, поскольку пожарные машины отреагировали на опасную ситуацию. Сообщений о травмах не поступало.

Способы получения вещества

Сначала пероксид водорода получали в промышленности с помощью электролиза серной кислоты или раствора сульфата аммония в H2SO4. В результате реакции получалась надсерная кислота. После гидролиза вещества образовывались пероксид и серная кислота.

В середине XX века открыли новый способ получения перекиси водорода. Антрахиноновый процесс был разработан компанией BASF. При этом методе водород окисляется кислородом воздуха, после чего образуются антрахиноны и пероксид водорода. Реакцию проводят в растворе алкилантрагидрохинонов в бензоле, который служит катализатором.

В него также добавляют вторичные спирты. На завершительной стадии процесса катализатор убирают, а из получившейся смеси продуктов выделяют пероксид водорода путём перегонки при сниженном давлении.

В лабораторных условиях вещество получают с помощью пероксида бария и соляной кислоты. Уравнение взаимодействия соединений: BaO2+2HCl → BaCl2+H2O2. Получившийся хлорид бария осаждают в виде сульфата. Пероксид водорода также можно извлечь при помощи каталитического окисления изопропилового спирта.

В некоторых источниках есть информация, что нужное вещество может образоваться при взаимодействии пероксида бария с серной кислотой, однако такую технологию обычно не используют. Поскольку осадок сульфата бария формируется на зёрнах его пероксида, реагент покрывается нерастворимой оболочкой, которая замедляет реакцию и выход нужного продукта.

Производство

Сегодня перекись водорода производится почти исключительно с помощью антрахинонового процесса , который немецкая химическая компания BASF разработала и запатентовала в 1939 году. Он начинается с восстановления антрахинона (такого как 2-этилантрахинон или производное 2-амила) до соответствующего антрагидрохинона.

Обычно путем гидрирования на палладиевом катализаторе . Затем в присутствии кислорода антрагидрохинон подвергается автоокислению : лабильные атомы водорода гидроксильных групп переходят в молекулу кислорода, давая перекись водорода и регенерируя антрахинон.

В большинстве промышленных процессов окисление достигается путем пропускания сжатого воздуха через раствор антрагидрохинона, затем перекись водорода извлекается из раствора, а антрахинон возвращается в цикл для последовательных циклов гидрирования и окисления.

Итоговая реакция процесса, катализируемого антрахиноном, следующая:

• ЧАС
• 2+ O
• 2→ H
• 2О
• 2

Экономичность процесса во многом зависит от эффективной рециркуляции экстракционных растворителей, катализатора гидрирования и дорогостоящего хинона .

Меры предосторожности

Во время работы с концентрированным раствором перекиси необходимо соблюдать меры безопасности. Хотя вещество нетоксично, при попадании в дыхательные пути или на кожный покров и слизистые оно вызывает сильные ожоги. Недостаточно чистый пероксид высокой концентрации может быть взрывоопасен. Всю работу с веществом нужно проводить в «беспылевых» условиях и при отсутствии ионов металлов.

Растворы перекиси водорода относятся к 3-му классу опасности. Вещество может вызывать деструктивные изменения, которые схожи с действием щелочей. Летальная доза пергидроля (название раствора концентрации 30%) составляет 50−100 мл.

Упаковку с аптечным средством необходимо хранить в тёмном месте. При транспортировке нужно избегать встряхивания вещества и других механических воздействий, которые могут привести к его разложению.

Сферы использования

Пероксид водорода может быть разной концентрации. Поскольку растворы обладают различными свойствами, их часто используют в промышленности и быту:

1. Вещество применяется при создании бумаги, дезинфицирующих средств и в текстильном производстве в качестве отбеливателя.
2. За окислительные свойства пероксид водорода используют как ракетное топливо.
3. В аналитической химии при изготовлении пористых материалов средство применяют в качестве пенообразователя.
4. В промышленности простейший представитель пероксидов зарекомендовал себя как катализатор и гидрирующий агент.
5. В аквариумистике 3%-й раствор помогает очистить резервуары для воды, бороться с паразитами, а также способен оживить задохнувшихся рыб.
6. В пищевой промышленности пероксид используется для дезинфекции упаковок для различных напитков и поверхностей оборудования, с которым контактируют продукты.
7. В сфере быта средство помогает вывести пятна марганцовки на предметах мебели и текстиле, а также в качестве домашнего антисептика.

Перекись широко используется в области косметологии. Ею обесцвечивают волосы и отбеливают зубы. Поскольку процесс основан на окислении, локоны часто портятся, поэтому вещество не советуют применять обладателям тонких и повреждённых прядей. С зубами не наблюдается дефектов, поскольку с прозрачной эмалью эффект отбеливания достигается за счёт разницы в отражении света дентином.

В традиционной медицине

Соединение назначается при многих заболеваниях. Самыми частыми показаниями к его рекомендации являются:

1. Смазывание небольших повреждений кожного покрова: антисептик применяют на раны, царапины и ссадины. К нему чувствительны все инфекционные микробы: вирусы, бактерии, грибки и простейшие.
2. Обработка операционного поля перед введением основного антисептика: используют на глубокой гнойной ране, флегмоне. Во время контакта с пероксидазой возникает пена в большом количестве, размягчающая патологические образования. После него вводят лечебный антисептический препарат, с которым легко вымываются некротизированные ткани, гной и кровяные сгустки.
3. Очищение слухового прохода от серы: закапывают несколько капель лекарства и ждут около 3 минут. Затем вводят облепиховое масло и засекают 1 минуту. Сера размягчается, и ее нетрудно удалить ватными палочками.
4. Полоскание полости рта и горла: при различных воспалениях специалисты рекомендуют готовить раствор из 100 мл дистиллированной воды и 15 мл 3% перекиси водорода. Он устраняет неприятный запах, растворяет пищевые остатки и предупреждает образование налета на зубах и языке.
5. Использование при кожных болезнях: в качестве комплексной терапии врач может назначить лекарство для лечения псориаза, экземы, грибка ногтей и бородавок.

В косметологии

Препарат используется на коже, склонной к излишней жирности и появлению акне, черных точек, благодаря способности уничтожать возбудителей инфекции. Для этого 5 капель 3% раствора добавляют к 50 мл тоника. Косметологи советуют его наносить не более 2 раз в неделю.

Людям с веснушками и пигментными пятнами вещество также подойдет за счет его отбеливающего свойства. Чтобы провести процедуру, применяют специальные маски. Взять ст. л. 20% творога, сырой желток и 5 капель перекиси. Все ингредиенты перемешиваются до однородной структуры, а затем кисточкой наносятся на кожный покров. Слегка массируют, оставляя маску на 15 мин. По истечении времени масса смывается, а на лицо накладывают увлажняющий крем.

Перекись водорода в народной медицине

Перед тем как приготавливать рецепты на основе этого вещества, рекомендуется проконсультироваться с доктором:

1. Во время насморка или гайморита берут ст. л. кипяченой воды, в которой разводят 15 капель перекиси. Получившимся лекарством промывают каждый носовой ход пипеткой.
2. В период обострения остеохондроза прикладывают компрессы Н2О2. Марлевую салфетку обильно смачивают в веществе и накладывают на проблемную зону позвоночника, оставляя поверх полиэтилен. Не желательно держать компресс свыше 15 минут во избежание образования ожогов.
3. При тонзиллите или выраженной зубной боли ч. л. Н2О2 смешивают с четвертью стакана теплой питьевой воды. Полоскают рот до 5-6 раз в сутки.
4. Для остановки кровотечения из носа требуется смочить ватный шарик в перекиси и вставить его в ноздрю на 10 минут.
5. Чтобы прекратить кровотечение из раны кусок ткани смачивается в Н2О2 и прикладывается на повреждение.
6. Для очищения пяток изготавливают ванночки с перекисью водорода. Разогревают 4 л воды, после чего в нее добавляют 3 ст. л. соли и 3 ст. л. препарата. Тщательно размешивают, а затем опускают ноги в таз. Держат около 6 минут, потом очищают пятки пемзой. В завершении смазать ноги кремом.

Формы выпуска

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

Польза или вред?

Если человек хорошо переносит пероксид и правильно им пользуется, он не должен вызвать каких-либо неблагоприятных последствий.

Попадание на человека крепкого раствора перекиси водорода оставляет на коже белые химические ожоги .

Нельзя употреблять вещество внутрь, это опасно появлением отравления. При полоскании рта иногда теряется чувствительность языка и могут гипертрофироваться его сосочки.

Также не стоит использовать при наличии у человека индивидуальной непереносимости. Это может повлечь за собой развитие аллергической реакции.

Метод Неумывакина: что это?

Это лечение с успехом применяется в нетрадиционной медицине. Профессор Неумывакин считал перекись панецеей от всех заболеваний. Принцип действия он объяснял укрепляющим эффектом лекарства: при взаимодействии с кровью и ферментом каталазой оно распадается до воды и кислорода, который разжижает кровь, нормализует обменные процессы и улучшает деятельность органов и систем.

Если ожидаемый эффект не достигался, профессор считал, что организм чрезмерно зашлакован. Поэтому он рекомендовал проводить полную очистку.

Метод не признан официальной медициной, так как его противники утверждают, что перекись не только неэффективна, но и может причинить опасность при использовании не по назначению.