Hidrogén-peroxid

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Hidrogén-peroxid
Hydrogen-peroxide-2D.png
Structural formula of hydrogen peroxide
Hydrogen-peroxide-3D-balls.png
Ball-and-stick model of the hydrogen peroxide molecule
Kémiai azonosítók
CAS-szám 7722-84-1
RTECS szám MX0900000
ATC kód A01AB02, D08AX01 S02AA06
Gyógyszer szabadnév hydrogen peroxide
Gyógyszerkönyvi név Hydrogenii peroxidum
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet H2O2
Moláris tömeg 34,0147 g·mol−1.
Megjelenés Halványkék színű, oldatban színtelen.
Sűrűség 1,4 g·cm−3, folyadék
Olvadáspont −0,4 °C (272,75 K)
Forráspont 150,2 °C (423,35 K)
Oldhatóság (vízben) Elegyedik
Savasság (pKa) 11,65
Viszkozitás 1,245 cP 20 °C-on
Kristályszerkezet
Dipólusmomentum 2,26 D
Veszélyek
MSDS 30% hydrogen peroxide msds
60% hydrogen peroxide msds
Főbb veszélyek Oxidáló (O), maró (C)[1]
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
1
OX
R mondatok R5, R8, R20/22, R35[1]
S mondatok (S1/2), S17, S26, S28, S36/37/39, S45[1]
Lobbanáspont Nem gyúlékony
LD50 376 mg/kg (patkány, szájon át)[2]
Rokon vegyületek
Rokon vegyületek Víz
Ózon
Hidrazin
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A hidrogén-peroxid halványkék színű folyadék, híg oldatban színtelen. Gyenge sav, erős oxidálószer.

Fizikai tulajdonságai[szerkesztés]

Halványkék színű, oldatban színtelen, sűrű, szagtalan, keserű, nem éghető folyadék, gőze irritálja a szemet és az orrot. Sűrűsége a víznél másfélszer nagyobb (1456 kg/m³). −1 °C-on színtelen kristályokká fagy, forráspontja (116 °C) azonban közvetlenül nem határozható meg, mert magasabb hőmérsékleten bomlékony. Vízzel minden arányban elegyedik.

Molekulaszerkezet[szerkesztés]

A hidrogén-peroxid molekulája a vízhez hasonlóan erősen poláris, molekulái között hidrogénkötések alakulnak ki, ez okozza aránylag magas olvadás- és forráspontját. Molekulájában a két O-atom közvetlenül, peroxokötéssel kapcsolódik egymáshoz, másik párosítatlan elektronjuk pedig egy-egy hidrogénatommal alkot kötést. A peroxokötés elég gyenge, kötési energiája nem nagy, ezért a hidrogén-peroxid erősen bomlékony. Bomlásakor hőfejlődés közben víz és oxigén keletkezik:

2 H2O2 = 2 H2O + O2

Kémiai tulajdonságai[szerkesztés]

Vizes oldatai is bomlékonyak, és 30%-osnál nagyobb töménység esetében robbanásveszélyesek. A tiszta, alacsony hőmérsékletű hidrogén-peroxid bomlása aránylag lassú. A reakciósebességet nagy felületű szilárd anyagok, különösen nehézfémek és sóik növelik, vagyis katalizátorként viselkednek. Még az üvegfelület is gyengén katalizálólag hat rá, ezért tiszta, tömény oldatát polietilén, vagy paraffinnal bevont üvegedényben tárolják.

-O-O- csoportot tartalmazó vegyület. Általában különböző koncentrációjú vizes oldatban kerül kereskedelmi forgalomba. Erélyes oxidálószer, esetenként redukálószer. Könnyen bomlik, hőfejlődés kíséretében. Ruhán vagy más éghető szerves anyagon megszáradva tüzet okozhat. Hő, napfény és szerves anyagok hatására bomlik. A teljesen tiszta, szennyeződésmentes oldat stabil, elektromosan semleges. Gyenge sav pH-ja 6,2.[3]

Reakciók[szerkesztés]

Bomlás:

2 H2O2 = 2 H2O + O2

Oxidálószer: a halogenideket halogénné oxidálja:

2 I + H2O2 + 2 H+ = I2 + 2 H2O

→jodidokból jódot tesz szabaddá

Redukálószerként is viselkedhet: Kálium-permanganátból oxigént fejleszt:

2 MnO4 + 5 H2O2 + 6 H+ = 2 Mn2+ + 8 H2O + 5 O2

→így is lehet laboratóriumban oxigént fejleszteni

szulfidokat szulfáttá oxidálja

PbS + 4 H2O2 = PbSO4 + 4 H2O

→a fekete ólom-szulfidot fehér ólom-szulfáttá oxidálja

Erős oxidáló hatása miatt fertőtlenítőszer és színtelenítőszer; használják például hajszőkítésre, fogfehérítésre. Mivel oxidáció során csak "környezetbarát" termékek keletkeznek, a modern vegyiparban egyre elterjedtebben használják más, környezetvédelmi szempontból károsabb oxidálószerek kiváltására.

Előállítás[szerkesztés]

Háztartásban könnyen előállítható Hyperol tabletta - amely valójában karbamidba ágyazott hidrogén-peroxid - vízben történő feloldása során. Természetesen különböző töménységű oldatokat kaphatunk, függően a víz mennyiségétől, valamint attól, hogy hány tablettát oldottunk fel. Több területen is alkalmazhatjuk az előállított oldatunkat, akárcsak háztartási eszközök fertőtlenítésére például. Ezenkívül számtalan területen használhatjuk fertőtlenítő tulajdonságát.

Eredetileg bárium-peroxid híg kénsavval való reakciója során állították elő:

BaO2 + H2SO4 = BaSO4 + H2O2

Korábban az iparban közepesen tömény kénsav elektrolízisével gyártották

H2SO4 = H+ + HSO4

a katódon redukálódó hidrogén-szulfát-ionok (HSO4 → HSO4 + e) egymással peroxo-dikénsavvá egyesülnek:

2 HSO4 → H2S2O8

A peroxo-dikénsav vizes oldata pedig 80-100 °C-on kénsavra és hidrogén-peroxidra hidrolizál:

H2S2O8 + 2 H2O = 2 H2SO4 + H2O2

Az így gyártott hidrogén-peroxid azonban rendkívül drága volt, mely általános elterjedését gátolta.

Napjainkban szinte kizárólag antrahidrokinon oxigénnel való reakciójával állítják elő (antrahidrokinon-oldatba levegőt buborékoltatva). Ekkor első lépésben oxigén addícionál az antrahidrokinonra, és ez a labilis köztes termék híg sav hatására hidrogén-peroxid és antrakinon képződése közben bomlik. A hidrogén-peroxidot extrakcióval elválasztják, desztillációval tisztítják és töményítik, az antrakinont pedig hidrogénnel, katalizátor jelenlétében visszaalakítják a kiindulási antrahidrokinonná. Az antrakinon tehát folyamatosan újra felhasználásra kerül, végső soron ezzel az eljárással hidrogénből és oxigénből közvetlenül hidrogén-peroxid nyerhető. A folyamatban a hidrogén-peroxid és az antrakinon elválasztását oldószeres extrakcióval végzik, ezért nem a vízben viszonylag jól oldódó antrahidrokinont használják, hanem ennek hidrofób, hosszabb-rövidebb alkilcsoporttal ellátott származékát (leggyakrabban a 2-etil-antrahidrokinont), mely szinte veszteség nélkül elválasztható a hidrogén-peroxidtól.

Ezt a módszert Riedl-Pfleiderer eljárásnak nevezik.[4][5]

Hidrogén-peroxid ipari szintézise Riedl-Pfleiderer eljárással

1994-ben a világtermelés 1,9 millió tonna volt, ez 2006-ra 2,2 millió tonnára nőtt[6]. Ipari célra leginkább 30-70%-os oldatokat forgalmaznak. 2006-ban a 30%-os oldat nagykereskedelmi ára 0,54 USD/kg volt, Magyarországon 1 m³-es mennyiségben ára 2010-ben 90–100 HUF/kg körül volt.

Felhasználás[szerkesztés]

  • színtelenítő- és fehérítőszer, számos tisztítószer tartalmazza származékait
  • klórmentes fertőtlenítőkben
  • laboratóriumban oxidálószerként
  • vegyiparban környezetbarát technológiákban oxidálószerként
  • szennyvizek ártalmatlanítására
  • az orvosi és gyógyszerészi gyakorlatban antiszeptikumként, dezinficiáló- és szagtalanító gyógyszerként alkalmazzák
  • a vízmentes hidrogén-peroxidot lökhajtásos (sugárhajtású) repülőgépek, rakéták üzemanyagaként használják.
  • hajfestékekben

Források[szerkesztés]

  1. ^ a b c A hidrogén-peroxid (ESIS)
  2. A hidrogén-peroxid vegyülethez tartozó bejegyzés az IFA GESTIS adatbázisából. A hozzáférés dátuma: 2010. december 27. (JavaScript szükséges) (németül)
  3. What is the pH of H2O2 solutions? | H2O2.com – US Peroxide – Technologies for Clean Environment
  4. Jose M. Campos-Martin, Gema Blanco-Brieva, Jose L. G. Fierro (2006). „Hydrogen Peroxide Synthesis: An Outlook beyond the Anthraquinone Process”. Angewandte Chemie International Edition 45 (42), 6962–6984. o. DOI:10.1002/anie.200503779.  
  5. H. Riedl and G. Pfleiderer, U.S. Patent 2,158,525 (October 2, 1936 in USA, and October 10, 1935 in Germany) to I. G. Farbenindustrie, Germany
  6. Ronald Hage, Achim Lienke (2005). „Applications of Transition-Metal Catalysts to Textile and Wood-Pulp Bleaching”. Angewandte Chemie International Edition 45 (2), 206–222. o. DOI:10.1002/anie.200500525.