Harta Hidrogen Peroksida, Formula, Struktur dan Kegunaan

The hidrogen peroksida atau air oksigen, dioxogen atau dioxidano adalah sebatian kimia yang diwakili oleh formula H2O2. Dalam bentuk tulen, ia tidak menunjukkan warna, selain berada dalam keadaan cair, tetapi ia sedikit lebih likat daripada air, kerana jumlah "hidrogen jambatan" yang boleh dibentuk. 

Peroksida ini juga diiktiraf sebagai salah satu peroksida paling mudah, yang difahami sebagai sebatian peroksida yang mempunyai ikatan oksigen-oksigen yang mudah. 

kegunaannya adalah berbeza-beza, dari kuasanya sebagai oksida yang, ejen dan disinfektan pelunturan, dan walaupun pada kepekatan yang tinggi, telah digunakan sebagai bahan api untuk kapal angkasa, mengambil minat khusus dalam kimia propelan dan bahan letupan. 

Hidrogen peroksida, adalah tidak stabil, dan terurai perlahan-lahan dengan kehadiran asas atau pemangkin. Kerana ketidakstabilan ini, peroksida biasanya disimpan dengan beberapa jenis penstabil, yang ada di hadapan penyelesaian yang sedikit berasid. 

Hidrogen peroksida boleh didapati dalam sistem biologi yang merupakan sebahagian daripada tubuh manusia, dan enzim-enzim yang bertindak dengan dekomposing itu dikenali sebagai "peroksidase". 

Discovery

Penemuan hidrogen peroksida ditugaskan kepada saintis Perancis Louis Jacques Thenard, ketika dia bertindak balas terhadap barium peroksida dengan asid nitrik.

Versi yang lebih baik dalam proses ini menggunakan asid hidroklorik, dan dengan penambahan asid sulfurik supaya barium sulfat dapat dicetuskan. Proses ini digunakan dari abad kesembilan belas hingga pertengahan abad ke-20 untuk menghasilkan peroksida. 

Ia selalu dianggap bahawa peroksida tidak stabil, kerana semua percubaan gagal untuk mengasingkannya dari air. Tetapi ketidakstabilan, disebabkan terutamanya oleh kesan kekotoran garam logam peralihan, yang memangkinkan dekomposisi mereka. 

Hidrogen peroksida dengan cara yang murni, pertama kali disintesis pada tahun 1894, hampir 80 tahun selepas penemuannya, terima kasih kepada Richard Wolffenstein saintis yang dihasilkan oleh penyulingan vakum. 

struktur molekulnya adalah sukar untuk menentukan, tetapi fizikokimia Itali, Giacomo Carrara, yang telah ditentukan oleh cryoscopic penurunan jisim molekul, kerana yang, struktur boleh disahkan. Sehingga itu, sekurang-kurangnya, mereka telah mencadangkan sedozen struktur hipotetikal.

Pembuatan

Sebelum ini peroksida hidrogen perindustrian disediakan oleh hidrolisis ammonium peroxydisulfate, yang telah diperolehi melalui elektrolisis larutan ammonium bisulfate (NH4HSO4) dalam asid sulfurik.

Pada masa kini, hidrogen peroksida dihasilkan hampir secara eksklusif oleh proses anthraquinone itu, dirasmikan pada tahun 1936 dan dipatenkan pada tahun 1939. Ia bermula dengan pengurangan yang anthraquinone (2-ethylanthraquinone sebagai atau terbitan 2-amyl) untuk anthrahidroquinone sepadan, biasanya oleh hidrogenasi pada pemangkin paladium.

Anthrahidroquinone kemudian menjalani autoksidasi untuk meregenerasi anthraquinone awal, dengan hidrogen peroksida sebagai produk sampingan. Kebanyakan proses komersial mendapatkan pengoksidaan oleh menggelegak udara termampat melalui larutan anthracene yang derivatized, jadi oksigen di udara bertindak balas dengan atom hidrogen labil (kumpulan hydroxy) untuk memberi hidrogen peroksida dan regenerasi anthraquinone.

Hidrogen peroksida kemudiannya diekstrak, dan derivatif anthraquinone dikurangkan lagi ke sebatian dihydroxy (anthracene) menggunakan gas hidrogen dengan kehadiran pemangkin logam. Selepas kitaran berulang.

Ekonomi proses bergantung kepada sebahagian besar kitar semula berkesan quinone (yang mahal), pelarut pengekstrakan, dan pemangkin hidrogenasi.

Sifat-sifat hidrogen peroksida

Hidrogen peroksida ditunjukkan sebagai cecair biru cair dalam larutan cair, dan tidak berwarna pada suhu bilik, dengan sedikit rasa pahit. Ia sedikit lebih likat daripada air, kerana ikatan hidrogen yang boleh terbentuk.

Ia dianggap asid lemah (PubChem, 2013). Ia juga merupakan agen pengoksidaan yang kuat, yang bertanggungjawab untuk sebahagian besar daripada aplikasinya selain tulen sebagai oksida, mereka pelunturan - untuk industri kertas - dan juga sebagai pembasmi kuman. Pada suhu rendah ia berfungsi seperti pepejal kristal. 

Apabila membentuk adalah carbamide peroksida (CH6N2O3) (PubChem 2011) mempunyai juga diiktiraf sebagai gigi penggunaan pelunturan memuat diuruskan secara profesional, atau, khususnya. 

Terdapat banyak kesusasteraan mengenai kepentingan hidrogen peroksida dalam sel-sel hidup, kerana ia memainkan peranan penting dalam mempertahankan tubuh daripada tetamu berbahaya, selain daripada tindak balas biosintetik oksidatif.

Di samping itu, terdapat lebih banyak bukti (PubChem, 2013) walaupun pada tahap rendah hidrogen peroksida dalam badan, ini mempunyai peranan asas terutamanya dalam organisma yang lebih tinggi. Dengan cara ini, ia dianggap sebagai ejen isyarat selular yang penting, yang mampu memodulasi kedua-dua laluan kontraksi dan promoter pertumbuhan. 

Disebabkan oleh pengumpulan hidrogen peroksida pada kulit pesakit yang menderita depigmentation "Vitiligo" (Lopez-Lazaro 2007), epidermis manusia, gangguan tidak mempunyai keupayaan biasa untuk melaksanakan fungsi mereka, jadi ia adalah disyorkan bahawa pengumpulan peroksida boleh memainkan peranan penting dalam perkembangan kanser.

Walaupun data eksperimen (Lopez-Lazaro 2007) menunjukkan bahawa sel-sel kanser menghasilkan sejumlah besar peroksida dikaitkan dengan selang-seli DNA, percambahan sel, dan lain-lain. 

Jumlah kecil hidrogen peroksida boleh dihasilkan secara spontan di udara. Hidrogen peroksida tidak stabil, dan cepat terurai menjadi oksigen dan air, melepaskan haba dalam tindak balas. 

Walaupun ia tidak mudah terbakar, seperti yang telah disebutkan adalah agen pengoksidaan yang kuat (ATSDR, 2003), yang boleh menyebabkan pembakaran spontan apabila ia bersentuhan dengan bahan organik. 

Hidrogen peroksida, oksigen (Rayner-Canham, 2000) mempunyai keadaan pengoksidaan "tidak normal" sebagai pasang atom dengan keelektronegatifan yang sama terikat, oleh itu ia diandaikan bahawa pasangan elektron bagi link kongsi di antara mereka. Dalam kes ini, setiap atom oksigen mempunyai nombor pengoksidaan 6 minus 7, atau - l, manakala atom hidrogen masih mempunyai +. 

Kuasa pengoksidaan yang kuat hidrogen peroksida kepada air, dijelaskan oleh pengoksidaan berpotensi (Rayner-Canham, 2000), bahawa apa-apa boleh mengoksidakan ion ferus (II) kepada, besi ferik (III) seperti yang ditunjukkan dalam tindak balas berikut:

Hidrogen peroksida juga mempunyai sifat dismutar, iaitu, mengurangkan dan mengoksidasi (Rayner-Canham, 2000), seperti yang ditunjukkan oleh tindak balas berikut bersama-sama dengan potensi mereka:

Apabila menambahkan dua persamaan, persamaan global berikut diperolehi:

Walaupun "dismutasi" disukai termodinamik, ia tidak disukai secara kinetik. Tetapi (Rayner-Canham, 2000), kinetika reaksi ini boleh digemari dengan penggunaan pemangkin seperti ion iodida atau ion logam peralihan yang lain..

Sebagai contoh, enzim "catalase" yang terdapat di dalam badan kita, dapat memangkinkan tindak balas ini, supaya ia merosakkan peroksida berbahaya yang mungkin wujud di dalam sel-sel kita. 

Semua oksida kumpulan alkali, bertindak balas dengan bersungguh-sungguh dengan air untuk memberi penyelesaian yang berkaitan dengan hidroksida logam, tetapi dioksida natrium menjana hidrogen peroksida, dan dioksida menghasilkan hidrogen peroksida dan oksigen, seperti yang ditunjukkan dalam tindak balas berikut (Rayner-Canham, 2000):

Data menarik lain yang dikumpulkan daripada hidrogen peroksida adalah: 

• Jisim molekul: 34,017 g / mol
• Ketumpatan: 1.11 g / cm3 pada 20 ºC, dalam penyelesaian pada 30% (w / w), dan 1,450 g / cm3 pada 20 ºC dalam penyelesaian tulen.
• Titik lebur dan didih masing-masing adalah -0.43 ° C dan 150.2 ° C.
• Ia boleh larut dengan air.
• Larut dalam eter, alkohol dan tidak larut dalam pelarut organik.
• Nilai keasamannya ialah pKa = 11.75.

Struktur

Molekul hidrogen peroksida merupakan molekul bukan planar. Walaupun ikatan oksigen oksigen tunggal, molekul mempunyai halangan putaran relatif tinggi (Wikipedia Ensiklopedia Percuma, 2012), berbanding contohnya dengan etana yang juga dibentuk oleh ikatan tunggal. 

halangan ini, disebabkan tolakan di antara pasangan ion oksigen bersebelahan dan bahawa peroksida mampu memaparkan "atropisomers" adalah stereoisomer yang timbul disebabkan oleh putaran dihalang kira-kira satu ikatan tunggal, di mana perbezaan tenaga kerana kepada ubah bentuk sterik atau penyumbang lain, mereka membuat halangan putaran yang cukup tinggi untuk membolehkan pengasingan individu. 

Struktur bentuk gas dan hidrogen peroksida yang berair dan kristal, berbeza dengan ketara, dan perbezaan ini disebabkan oleh ikatan hidrogen yang tidak wujud dalam bentuk gas. 

Kegunaan

Adalah perkara biasa untuk mencari hidrogen peroksida pada kepekatan yang rendah (3-9%), di rumah banyak untuk aplikasi perubatan (hidrogen peroksida) dan untuk pelunturan pakaian atau rambut. 

Pada kepekatan yang tinggi ia digunakan secara industri, juga untuk pelunturan tekstil dan kertas, serta bahan bakar untuk kapal angkasa, pembuatan getah spongy, dan sebatian organik. 

Adalah dinasihatkan untuk mengendalikan penyelesaian hidrogen peroksida, walaupun yang dicairkan, dengan sarung tangan dan perlindungan mata, kerana ia menyerang kulit. 

Hidrogen peroksida adalah sebatian kimia penting industri (Rayner-Canham, 2000); berlaku sekitar perintah 106 tan di seluruh dunia setiap tahun. Hidrogen peroksida juga digunakan sebagai reagen industri, contohnya dalam sintesis natrium peroksoborat.

Hidrogen peroksida mempunyai aplikasi penting dalam pemulihan lukisan lama (Rayner-Canham, 2000) sebagai salah satu pigmen putih banyak digunakan adalah membawa putih, yang sepadan dengan karbonat asas campuran, mempunyai formula Pb3 ( OH) 2 (C03) 2.

Jejak hidrogen sulfida menyebabkan kompaun putih ini menjadi sulfida plumbum (Il), yang berwarna hitam, yang mengotorkan cat. Penggunaan hidrogen peroksida mengoksidakan sulfida plumbum (Il) kepada plumbum sulfat putih (Il), yang mengembalikan warna cat yang betul, berikutan reaksi berikut:

Satu lagi ingin tahu untuk ambil perhatian (Rayner-Canham, 2000), aplikasi digunakan untuk mengubah bentuk rambut secara kekal menyerang jambatan disulfida ini secara semula jadi oleh hidrogen peroksida dalam penyelesaian sedikit asas, ditemui oleh Rockefeller Institut pada tahun 1930. 

Propelan dan bahan peledak mempunyai banyak sifat yang sama (Rayner-Canham, 2000). Kedua-duanya berfungsi dengan cara reaksi eksotermik yang cepat menghasilkan jumlah gas yang besar. Pengusiran gas ini ialah apa yang mendorong roket ke hadapan, tetapi dalam hal letupan itu, ia terutama gelombang kejutan yang dihasilkan oleh pengeluaran gas yang menyebabkan kerosakan. 

Reaksi yang digunakan dalam pesawat roket yang pertama, menggunakan campuran hidrogen peroksida dengan hidrazin, di mana kedua-dua bertindak balas memberikan gas nitrogen molekul dan air, seperti digambarkan dalam reaksi berikut: 

Apabila menjumlahkan tenaga enapan setiap satu daripada reaktan dan produk, ia menghasilkan tenaga sebanyak 707 Kj / mol haba yang dibebaskan, untuk setiap mol hidrazin yang digunakan, yang bermaksud reaksi yang sangat eksotermik.

Ini bermakna ia memenuhi jangkaan yang perlu digunakan sebagai bahan api dalam propelan, kerana jumlah gas yang sangat besar dihasilkan, melalui jumlah yang sangat kecil dari dua cecair reaktif. Memandangkan kereaktifan dan kakisan kedua-dua cecair ini, mereka kini telah digantikan oleh campuran yang lebih selamat di pangkalan dengan kriteria yang sama yang dipilih untuk digunakan sebagai bahan api.. 

Dalam aspek perubatan, hidrogen peroksida digunakan sebagai penyelesaian topikal dalam pembersihan luka, ulser, dan jangkitan tempatan. Ia telah digunakan dengan kerap dalam rawatan proses keradangan di saluran auditori luaran, atau juga untuk pengambilan garam dalam rawatan faringitis..

Ia juga digunakan dalam bidang pergigian untuk membersihkan kanal akar gigi atau rongga lain pulpa gigi, dalam proses seperti endodontik, akhirnya dalam proses pergigian kecil.

Penggunaannya dalam pembersihan luka, atau ulser, dsb. adalah kerana ia adalah agen yang mampu memusnahkan mikroorganisma, tetapi bukannya spora bakteria, ini tidak bermakna bahawa membunuh semua mikroorganisma, tetapi ia mengurangkan tahap ini, supaya jangkitan tidak mengalami masalah besar. Oleh itu ia tergolong dalam tahap pembasmian kuman dan antiseptik yang rendah. 

Hidrogen peroksida bertindak balas dengan diesters tertentu, seperti ester oxalate phenyl, dan menghasilkan quimioluminisicencia, ini adalah aplikasi kadar agak tinggi, iaitu di bar cahaya, yang dikenali dengan nama bahasa Inggeris sebagai "kayu cahaya".

Di samping semua kegunaannya, ada kejadian sejarah dengan penggunaan hidrogen peroksida, kerana ia masih merupakan sebatian kimia yang pada konsentrasi tinggi dan diberi kereaktifannya, boleh menyebabkan ledakan, yang bermaksud perlengkapan perlindungan diperlukan. individu semasa mengendalikan, serta mengambil kira keadaan penyimpanan yang mencukupi.

Rujukan

1. ATSDR. (2003). Bahan Toksik - Hidrogen Peroksida. Diperoleh pada 17 Januari 2017, dari atsdr.cdc.gov.
2. Saintis Terkenal - Louis Jacques Thenard mendapati hidrogen peroksida. (2015). Diperoleh pada 17 Januari 2017, dari humantouchofchemistry.com. 
3. López-Lázaro, M. (2007). Peranan dua hidrogen peroksida dalam kanser: kemungkinan berkaitan dengan kanser dan terapi kanser. Surat Kanser, 252 (1), 1-8.  
4. PubChem. (2011). Urea hidrogen peroksida. 
5. PubChem. (2013). Hidrogen peroksida. Diperoleh pada 15 Januari 2017.
6. Rayner-Canham, G. (2000). Kimia tak organik dalam deskriptif (2a). Pendidikan Pearson. 
7. Wikipedia Encyclopedia Percuma. (2012). Hidrogen peroksida. Diperolehi daripada wikipedia.org.