Peroxid vodíku

Peroxid vodíku
Wasserstoffperoxid.svgPeroxid vodíku-3D-koule.png
H2O2 struktura plynu.svg
Struktura peroxidu vodíku
(geometrické parametry v plynném stavu)
Identifikace
Název IUPAC peroxid vodíku
Synonyma

peroxid vodíku, perhydrol

N O CAS 7722-84-1
Ne o ECHA 100 028 878
Ne o EC 231-765-0
N O RTECS MX0899500
ATC kód A01 AB02 , D08 AX01 , S02 AA06
PubChem 784
ChEBI 16240
ÚSMĚVY OO
PubChem , 3D pohled
InChI InChI: 3D pohled
InChI = 1S / H2O2 / c1-2 / h1-2H
InChIKey:
MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N
Vzhled bledě modrá kapalina (čistá)
Chemické vlastnosti
Vzorec H 2 O 2   [izomery]
Molární hmotnost 34,0147 ± 0,0007  g / mol
H 5,93%, O 94,07%,
Dipolární moment 1,573  ± 0,001  D.
Magnetická susceptibilita -17,3 × 10 -6  cm 3 · mol -1
Molekulární průměr 0,358  nm
Fyzikální vlastnosti
T. fúze -6  ° C ( 10  % m ),

−33  ° C ( 35  % m ),
−52  ° C ( 50  % m ),
−40  ° C ( 70  % m ),
−11  ° C ( 90  % m ),
−0,4  ° C ( 100  % m) )

T ° vroucí 102  ° C ( 10  % m ),

108  ° C ( 35  % m ),
114  ° C ( 50  % m ),
125  ° C ( 70  % m ),
141  ° C ( 90  % m ),
150  až  152  ° C ( 100  % m , rozklad )

Rozpustnost přízemní. v diethyletheru , insol. v petroletheru , rozloženém mnoha organickými rozpouštědly
Parametr rozpustnosti δ 45,9  J 1/2 · cm -3/2 ( 25  ° C )
Mísitelnost ve vodě: mísitelný
Objemová hmotnost 1,03  g · cm -3 ( 10  % hmotn. , 25  ° C ),

1,13  g · cm -3 ( 35  % hmotn. , 25  ° C )
1,19  g · cm -3 ( 50  % hmotn. , 25  ° C )
1,28  g · cm -3 ( 70  % hmotn. , 25  ° C )
1,39  g · cm - 3 ( 90  % hmotn. , 25  ° C )
1,44  g · cm -3 ( 100  % hmotn. , 25  ° C )

Tlak nasycených par při 20  ° C  : 0,2 (90%),
0,1 (70%) kPa.
3,9  mbar při 30  ° C .
13,2  mbar při 50  ° C
Termochemie
S 0 plyn, 1 bar 232,95 J / mol · K
S 0 kapalina, 1 bar 110 J / mol · K
Δ f H 0 plyn -136,11  kJ · mol -1
Δ f H 0 kapalina -187,5  kJ · mol -1
Δ f H 0 pevná látka -200  kJ · mol -1
Δ vap H ° 51,6  kJ · mol -1 ( 1  atm , 25  ° C )
Elektronické vlastnosti
1 re ionizační energie 10,58  ± 0,04  eV (plyn)
Optické vlastnosti
Index lomu 1407
Opatření
SGH
SGH03: OkysličovadloSGH05: ŽíravýSGH07: Toxický, dráždivý, senzibilizující, narkotický
Nebezpečí H271 , H302 , H314 a H332 H271  : Může způsobit požár nebo výbuch; silný oxidant
H302  : Zdraví škodlivý při požití
H314  : Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí
H332  : Zdraví škodlivý při vdechování
WHMIS
C: Oxidující materiálE: Žíravý materiálF: Nebezpečně reaktivní materiál
C, E, F, C  : Oxidující materiál
způsobuje nebo podporuje spalování jiného materiálu uvolňováním kyslíku
E  : Žíravý materiál
Přeprava nebezpečných věcí: třída 8
F  : Nebezpečně reaktivní materiál
vystavený prudké rozkladné reakci; stane se reaktivní při šoku nebo zvýšení teploty o

1,0% podle seznamu zveřejněných složek
NFPA 704

Symbol NFPA 704.

0 3 3 VŮL
Doprava
> 60%:
559
   2015   
Kemlerův kód:
559  : velmi oxidující látka (podporuje požár), která může spontánně vyvolat prudkou reakci
UN číslo  :
2015  : PEROXID VODÍKU VE VODNÍ STABILIZOVANÉM ROZTOKU obsahujícím více než 60 procent peroxidu vodíku; nebo PEROXID VODÍKU, STABILIZOVANÝ
Třída:
5.1
Klasifikační kód:
OC1  : Oxidující korozivní materiály:
Kapaliny;
Štítky: 5.1  : Oxidační látky 8  : Žíravé látky Balení: Obalová skupina I  : velmi nebezpečné látky;
Piktogram ADR 5.1

ADR 8. sv




20 až 60%:
58
   2014   
Kemlerův kód:
58  : oxidační materiál (podporuje požár), korozivní
UN číslo  :
2014  : VODNÍ ROZTOK PEROXIDU VODÍKU obsahující nejméně 20 procent, ale ne více než 60 procent peroxidu vodíku (podle potřeby stabilizovaný)
Třída:
5.1
Klasifikační kód:
OC1  : Oxidující žíravina materiály:
kapaliny;
Štítky: 5.1  : Oxidační látky 8  : Žíravé látky Balení: Obalová skupina II  : středně nebezpečné látky;
Piktogram ADR 5.1

ADR 8. sv




8 až 20%:
50
   2984   
Kemlerův kód:
50  : oxidační materiál (podporuje požár)
UN číslo  :
2984  : PEROXID VODÍKU VE VODNÉM ROZTOKU obsahující nejméně 8 procent, avšak méně než 20 procent peroxidu vodíku (podle potřeby stabilizovaný)
Třída:
5.1
Klasifikační kód:
O1  : Oxidační látky bez vedlejších látek riziko nebo předměty obsahující tyto látky:
kapaliny;
Štítek: 5.1  : Oxidační látky Balení: Obalová skupina III  : látky málo nebezpečné.
Piktogram ADR 5.1



Klasifikace IARC
Skupina 3: Nezařaditelné z hlediska jeho karcinogenity pro člověka
Inhalace Silné podráždění, možná smrt.
Kůže Bělí; okamžitě uklidit.
Oči Nebezpečný; okamžitě umyjte čtvrt hodiny.
Požití Vážné zranění, možná smrt.
jiný Další informace:
Nebezpečná chemická databáze
Ekotoxikologie
DL 50 2 000  mg · kg -1 (myš, orální )
> 50 000  mg · kg -1 (myš, iv )
1 072  mg · kg -1 (myš, sc )
880  mg · kg -1 (myš, ip )
12 000  mg · kg -1 (myš, kůže )
CL 50 2 000 mg / m 3 po dobu 4 hodin (potkan, inhalace )
Jednotky SI a STP, pokud není uvedeno jinak.

Peroxid vodíku je chemická sloučenina podle vzorce H 2 O 2. Jeho vodný roztok se nazývá peroxid vodíku . Je bezbarvý a mírně viskóznější než voda.

Peroxid vodíku má jak oxidační vlastnosti, například s ohledem na jodidové ionty, tak redukční vlastnosti, například s ohledem na manganistanové ionty. Je to účinné bělící činidlo . Používá se jako antiseptikum.

Peroxid vodíku se přirozeně vyskytuje v živých věcech jako vedlejší produkt buněčného dýchání . Všechny aerobní organismy mají enzymy, tzv peroxidázy , že katalyzují na disproporcionaci H 2 O 2v H 2 Oa O 2 :

2 H 2 O 2→ 2 H 2 O+ O 2  ( A r H = -195,2  kJ / mol ).

Koncentrace roztoků peroxidu vodíku se obvykle uvádí v „objemech“ nebo v mol / l . Podle definice je pravděpodobné , že 1  l peroxidu vodíku v x objemech uvolní x litrů O 2plyn, měřený za normálních teplotních a tlakových podmínek, disproporcionací H 2 O 2(chemická rovnice výše). Korespondence je přibližně 10 objemů pro 1  mol / l .

Peroxid vodíku se používal v letectví jako oxidační činidlo (například T-Stoff používaný ve 40. letech pro Messerschmitt Me 163B ), a dokonce jako monergol pro raketové pásy v 60. letech . Nadále se používá v astronautice jako oxidační pohonná hmota pro ruská plavidla Sojuz .

Výroba

Způsob výroby

Historicky se peroxid vodíku připravuje elektrolýzou vodného roztoku kyseliny sírové nebo hydrogensíranu amonného (NH 4 HSO 4), A následně hydrolýzou z peroxodisíranu S 2 O 82 - vyškoleni.

V současné době se peroxid vodíku vyrábí téměř výlučně autooxidací 2-alkyl antrahydrochinonu na 2-alkyl antrachinon ( proces antrachinonu ). Výrobci zejména pomocí 2- ethyl nebo 2- amylové deriváty z antrachinon . Většina průmyslových procesů používá probublávání stlačeného vzduchu roztokem dihydroxyanthracenového derivátu, přičemž dioxygen reaguje s labilními protony hydroxylových skupin za vzniku peroxidu vodíku, čímž se získá derivát antrachinonu . Peroxid vodíku se poté extrahuje a derivát antrachinonu se redukuje vodíkem v přítomnosti kovového katalyzátoru, aby se obnovil derivát dihydroxyanthracenu, takže je možné cyklus opakovat. Tento proces je také známý jako proces Riedl-Pfleiderer a byl objeven v roce 1936 . V roce 2005 dosáhla celosvětová produkce peroxidu vodíku 2,2 milionu tun. Elektrochemická syntéza H 2 O 2z vody a kyslíku je velmi slibnou alternativou, protože umožňuje: (a) místní výrobu tam, kde je to potřeba, a (b) využití elektrické energie pro chemickou syntézu.

Přírodní sloučenina

Peroxid vodíku je produkován nejen mikroorganismy, ale také proteiny DUOX . Poté se detoxikuje peroxidázami, aby se vytvořil hypothiokyanit . Přirozeně je produkován broukem bombometným a působí jako obranný systém v kombinaci s hydrochinonem . Tato exotermická reakce uvolňuje energii a zvyšuje teplotu směsi na přibližně 100  ° C .

Rozklad

Peroxid vodíku je rozložen v exotermní reakci o disproporcionační vody a kyslíku v poměru v závislosti na teplotě, koncentraci, přítomnost nečistot a stabilizátory. Je rozložen mnoha látkami, včetně většiny přechodných kovů a jejich sloučenin, organických sloučenin, prachu atd. Šíření peroxidu vodíku na hořlavý materiál může způsobit požár.

Použití katalyzátoru (jako je oxid manganičitý , manganistan draselný , stříbro nebo enzym, jako je kataláza ) výrazně zvyšuje rychlost rozkladu peroxidu vodíku. Tento jev produkuje intenzivní uvolňování kyslíku a vysoké teplo. Skladovací kontejnery by měly být vyrobeny z kompatibilního materiálu, jako je polyethylen nebo hliník, a očištěny od nečistot (proces nazývaný pasivace ).

Neproporcionální reakce je pomalá a vodné roztoky peroxidu vodíku lze za určitých podmínek dlouhodobě skladovat. Takzvaný „stabilizovaný“ komerční peroxid vodíku obsahuje látky, které umožňují komplexaci nebo adsorpci nečistot v roztoku. Ty katalyzují disproporcionaci a urychlují rozklad roztoku, někdy násilný. Aby se tomu zabránilo, lze použít různá stabilizační činidla, jako jsou fosforečnany, stannáty nebo křemičitany sodné, kyselina fosforečná nebo acetanilid .

Neproporcionalizace zdůrazňuje oxidační a redukční vlastnosti peroxidu vodíku. Disproporce může být popsána jako reakce mezi H 2 O 2oxidační činidlo , a H 2 O 2reduktor .

Neproporcionální reakce

2 H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2( –23,66  kcal )

se skládá z následujících dvou polorovnic oxidačně-redukční :

H 2 O 2 + 2 H + + 2 e -     2 H 2 O (kde H 2 O 2 je oxidant) H 2 O 2     O 2 + 2 H + + 2 e - (kde H 2 O 2 je reduktor)

Peroxid vodíku byl také použit jako monergol . Ve 30. a 40. letech byl průkopníkem německý inženýr Hellmuth Walter . Jeho použití u torpéd však bylo z bezpečnostních důvodů ve většině námořních lodí upuštěno.

Čištění

Protože koncentrovaný peroxid vodíku ( molární procento vyšší než 70%) je v prodeji omezen, někteří jsou v pokušení destilovat více zředěných roztoků, aby získali monergol. Je to extrémně nebezpečné.

Probublávání případně následuje frakční zmrazení je metoda bezpečnější. Bublání využívá skutečnosti, že vlažný (ne příliš horký) vzduch přednostně odpařuje vodu.

Při koncentracích nad 62% peroxid vodíku rozpuštěný ve vodě zmrzne před vodou (při nižších koncentracích to platí naopak). Peroxid vodíku má tendenci zůstat podchlazený , což je metastabilní stav, který přestává, například pokud je do podchlazeného roztoku ponořen krystal "okysličeného ledu".

Toxicita, ekotoxicita

Tento silný biocid je toxický pro mnoho organismů v dávkách, které se liší podle druhu , věku a kontextu. Jeho toxicita byla předmětem přehodnocení zveřejněného v roce 1999 Mezinárodní agenturou pro výzkum rakoviny (IARC).

Použití

Průmyslové použití

Lékařské nebo estetické použití

Použijte jako palivo

Jiná použití

Příběh

Peroxid vodíku byl izolován poprvé v roce 1818 u Louis Jacques Thénard reakcí barnatého peroxidu s kyselinou dusičnou . Proces by mohl být vylepšen použitím kyseliny chlorovodíkové místo kyseliny dusičné, následované přidáním kyseliny sírové k vysrážení síranu barnatého jako vedlejšího produktu . Thenard metoda se používá na konci XIX -tého  století až do poloviny XX th  století . Aktuální způsoby výroby jsou popsány níže.

Peroxid vodíku je již dlouho považován za nestabilní kvůli četným pokusům o jeho oddělení od vody. Tato nestabilita je způsobena nečistotami přechodných kovů přítomných v roztocích, i ve velmi malých množstvích, které katalyzují rozklad peroxidu vodíku. Čistý roztok by mohly být získány poprvé vakuovou destilací v roce 1894 u Richard Wolffenstein . Na konci XIX th  století , Petre Melikishvili a jeho žákem L. Pizarjevski byli schopni ukázat, že všechny formule navržená pro peroxid vodíku vzorce HOOH byla správná.

Použití peroxidu vodíku jako sterilantu se rychle stalo považováno za účinnou alternativu k ethylenoxidu a ve farmaceutickém průmyslu bylo skutečně široce používáno.

Poznámky a odkazy

Poznámky

  1. Výraz „peroxid vodíku“ se také používá, ale nesprávně, jako synonymum „peroxidu vodíku“, pravděpodobně proto, že se setkáváme s malou H 2 O 2 čistá, velmi nestabilní kapalina.

Reference

  1. (in) DR Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics: 2008-2009 , Boca Raton, CRC Press ,červen 2008, 89 th  ed. , 2736  str. , vázaná kniha ( ISBN  978-1-4200-6679-1 a 142006679X ) , s.  9-50
  2. (en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents , sv.  4, Anglie, John Wiley & Sons ,1999, 239  s. ( ISBN  0-471-98369-1 )
  3. vypočtená molekulová hmotnost od „  atomové hmotnosti prvků 2007  “ na www.chem.qmul.ac.uk .
  4. N. Bonnard , M. Falcy a kol. „ Toxikologický list 123: Peroxid vodíku a vodné roztoky , INRS ,2007, 8  str. ( ISBN  978-2-7389-1578-8 , číst online )
  5. PEROXID VODÍKU (VODNÝ ROZTOK,> 60%) , bezpečnostní listy Mezinárodního programu pro chemickou bezpečnost , konzultováno 9. května 2009
  6. (in) DR Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press ,2009, 90 th  ed. , 2804  s. , vázaná kniha ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
  7. Lide 2008 , s. 10-205
  8. (en) Monografie IARC o hodnocení karcinogenních rizik pro člověka , sv.  71: Přehodnocení některých organických chemikálií, hydrazinu a peroxidu vodíku , IARC ,1999, 1586  str. ( číst online ) , s.  671-689
  9. Indexové číslo 008-003-00-9 v tabulce 3.1 přílohy VI nařízení ES č. 1272/2008 (16. prosince 2008)
  10. „  Peroxid vodíku  “ v databázi chemických produktů Reptox z CSST (Quebecská organizace odpovědná za bezpečnost a ochranu zdraví při práci), přístup k 25. dubnu 2009
  11. UCB , University of Colorado
  12. Nebezpečná chemická databáze
  13. „Peroxid vodíku“ , na ESIS (přístup 20. února 2009).
  14. (en) JM Campos-Martin , G. Blanco Brieva a kol. , „  Peroxid vodíku Synthesis: Aplikace Outlook mimo Anthraquinone procesu  “ , Angew. Chem. Int. Ed. , Sv.  45, n o  42, 27. října 2006, str.  6962-6984 ( ISSN  1433 - 7851 a 1521 - 3773 , PMID  17039551 , DOI  10,1002 / anie.200503779 )
  15. US Patent 2158525 Výroba peroxidu vodíku , H. Riedl a G. Pfleiderer, 1936
  16. (in) R. Hage a A. Lienke , „  Aplikace katalyzátorů na bázi přechodného kovu pro bělení textilu a dřevní buničiny  “ , Angew. Chem. Int. Ed. , Sv.  45, n O  2 23. prosince 2005, str.  206-222 ( ISSN  1433 - 7851 a 1521-3773 , PMID  16342123 , DOI  10,1002 / anie.200500525 )
  17. „  Electrochemical syntézy peroxidu vodíku z vody a kyslíku  “, Nat. Rev. Chem. , sv.  3,2019, str.  442–458 ( číst online )
  18. (en) B. Rada a TL Leto , „  Oxidační vrozené imunitní blatníky od rodiny Nox / Duox NADPH oxidázy  “ , Contrib. Microbiol. , sv.  15,2008, str.  164-187 ( ISSN  1420-9519 , PMCID  2776633 , DOI  10.1159 / 000136357 , číst online )
  19. (in) H. Fischer , „  Mechanismy a funkce epitelu v DUOX plic  “ , Antioxid. Redoxní signál. , sv.  11, n o  10,18. září 2009, str.  2453–2465 ( PMID  19358684 , DOI  10.1089 / ars.2009.2558 , číst online )
  20. (in) P. Mowska , D. Lorentzen et al. , "  Román hostitel Defense System of Airways je vadný u cystické fibrózy  " , Am. J. masky. Krit. Care Med. , sv.  172, n O  22007, str.  174-183 ( ISSN  1073-449X a 1535-4970 , PMID  17082494 , DOI  10.1164 / rccm.200607-1029OC , číst online )
  21. (in) WE White , KM Pruitt et al. , „  Peroxidázu thiokyanát-Peroxid Antibakteriální systém nepoškozuje DNA  “ , Antimicrob. Chemother Agents. , sv.  23, n O  2Únor 1983, str.  267-272 ( ISSN  0066-4804 a 1098-6596 , PMID  6340603 , číst online )
  22. (in) T. Eisner , DJ Aneshansley et al. , „  Spray mechanismus nejprimitivnější bombometčíka brouka (Metrius contractus) “ , J. Exp. Biol. , sv.  203, n o  8, 15. dubna 2000, str.  1265-1275 ( ISSN  0022-0949 a 1477-9145 , PMID  10729276 , číst online ).
  23. (en) USA Peroxid, „  Peroxid vodíku (H 2 O 2) - A Powerful Oxidizer  ” , na http://www.h2o2.com (přístup k 31. říjnu 2011 )
  24. (in) Lulu Xie , Hongxia Wang , Bin Lu a Jingxiang Zhao , „  Vysoce selektivní oxidace styrenu na benzaldehyd přes Fe3O4 za použití vodného roztoku H2O2 jako oxidantu  “ , Kinetika reakce, Mechanismy a katalýza , sv.  125, n O  21 st 12. 2018, str.  743–756 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-018-1429-6 , číst online , přístup k 19. března 2020 )
  25. (in) Manman Jin , Zhenmei Guo , Xiaoping Ge a Zhiguo Lv , „  Organické materiály Mezoporous SBA-15 na bázi wolframu: charakterizace a katalytické vlastnosti při oxidaci cyklopentenu na kyselinu glutarovou s H2O2  “ , Kinetika reakce, mechanismy a katalýza , let.  125, n O  21 st 12. 2018, str.  1139–1157 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-018-1486-x , číst online , přístup k 19. března 2020 )
  26. "  Známe příčinu bílé vlasy  ", Science et Vie , n O  1100,Květen 2009, str.  21 ( ISSN  0036-8369 )
  27. Baumann LS, Blauvelt A, Draelos ZD et al. Bezpečnost a účinnost topického roztoku peroxidu vodíku, 40% (hmotn./hmotn.), U pacientů se seboroickými keratózami: výsledky ze 2 identických, randomizovaných, dvojitě zaslepených, placebem kontrolovaných studií fáze 3 (A-101-SEBK-301 / 302) , J Am Acad Dermatol, 2018; 79: 869-877
  28. srov. Espace Mendès-France in Poitiers , výstava „Vědecká policie“.
  29. LI Csepei a Cs. Bolla, „  Je škrob pouze vizuálním indikátorem jódu v Briggs-Rauscherově oscilační reakci?  », Studia Univ. Babes-Bolyai Chemia , sv.  2, n O  1,2015, str.  187-200 ( číst online )
  30. (in) Nataša Pejić , Ljiljana Kolar-Anić , Jelena Maksimović a Marija Janković , „  Dynamické přechody v Bray-Liebhafského oscilační reakci. Vliv peroxidu vodíku a teploty na bifurkaci  “ , Kinetika reakce, Mechanismy a katalýza , sv.  118, n o  1,1 st 06. 2016, str.  15–26 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-016-0984-y , číst online , přístup k 19. března 2020 )
  31. (in) Dragomir Stanisavljev , Itana Nuša Bubanja a Kristina Stevanovic , „  Stanovení jodičnanového iontu v přítomnosti peroxidu vodíku s technickým zastaveným tokem  “ , Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis , Vol.  118, n o  1,1 st 06. 2016, str.  143–151 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-016-0977-x , číst online , přístup k 19. března 2020 )
  32. (in) LJ Thenard , „  Postřehy k novým kombinacím mezi kyslíkem a různými kyselinami  “ , Annal. Chim. Phys. , 2 nd série, vol.  8,1818, str.  306-312 ( ISSN  0365-1444 , číst online )
  33. (in) CW Jones , Applications of peroxidu vodíku a jeho derivátů , Cambridge, Royal Society of Chemistry , al.  "RSC čisté technologie monografie",1999, 264  s. ( ISBN  0-85404-536-8 a 9780854045365 , číst online )
  34. (De) R. Wolffenstein , „  Koncentrace a destilace von Wasserstoffsuperoxyd  “ , Ber. Dtsch. Chem. Ges. , sv.  27, n o  3,1894, str.  3307-3312 ( ISSN  0365 - 9496 , DOI  10,1002 / cber.189402703127 )

Podívejte se také

Související články

externí odkazy

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">