PERÒXID D'HIDROGEN (H2O2): ESTRUCTURA, PROPIETATS, USOS, OBTENCIÓ - QUIMICA - 2026

El peròxid d'hidrogen és un compost inorgànic la fórmula química és H ₂ O ₂. De tots és el peròxid més senzill d'aquesta família de compostos químics. La seva fórmula estructural és HOOH, d'aquesta manera pont intern oxigenat característic per a tots els peròxids.

En 1818, l'H ₂ O ₂ va ser identificat per Louies Jacques Thénard, que va preparar un compost químic a el qual va cridar per llavors aigua oxigenada. És un compost inestable, es descompon per l'exposició a la llum, la calor i alguns metalls.

Fórmula química de l'peròxid d'hidrogen

És un compost de gran utilitat que s'usa en la desinfecció de ferides lleus, emblanquiment de cabells, tractament de l'aigua, etc. Tot i que pot tenir accions nocives per a l'ésser humà, es troba en totes les cèl·lules eucariotes dels éssers vius, on realitza diverses funcions beneficioses.

El peròxid d'hidrogen produeix l'oxidació de substàncies tòxiques com fenols, etanol, formaldehid, etc., productes que són eliminats pel fetge i els ronyons. A més, contribueix a la destrucció dels bacteris fagocitats pels leucòcits neutròfils i macròfags.

estructura

molècula

Molècula de l'peròxid d'hidrogen representada amb un model d'esferes i barres. Font: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

A la imatge superior s'aprecia l'estructura de la molècula d'l'H ₂ O ₂ (HOOH), amb les esferes vermelles i correspon als àtoms d'oxigen, i les blanques els àtoms d'hidrogen. Cal notar que la molècula no és plana, i que tampoc els àtoms H es troben eclipsats en l'espai (un davant de l'altre).

Curiosament, a l'H ₂ O ₂ se li dificulta rotar el seu enllaç simple central OO, de manera que les posicions d'aquests H no poden intercanviar-se; un no baixarà mentre l'altre puja.

Per què? Perquè en els dos àtoms d'oxigen hi ha dos parells lliures d'electrons, la qual cosa dóna un total de vuit electrons molt propers i que es repel·leixen entre si per les seves càrregues negatives.

rotacions

Així i l'enllaç OO és susceptible a rotar lleument a causa de les interaccions amb el seu entorn.

Per exemple, a l'ajuntar els dos polzes, amb els dits índexs estesos i els altres tancats, com dibuixant una pista, i després girar els polzes de tal manera que un dels dits índexs apunti cap endavant i l'altre cap a enrere, es tindrà una representació aproximada de l'H ₂ O ₂.

Si un cos toca qualsevol dels dits índexs, els polzes rotaran en resposta d'aquesta interacció; però, immediatament tornaran a la seva posició original a causa de les repulsions electròniques esmentades a dalt. Aquestes rotacions emmarquen ja que els aspectes dinàmics d'aquesta molècula.

interaccions intermoleculars

En l'estat líquid l'H ₂ O ₂ aconsegueix establir ponts d'hidrogen (HOOH-O ₂ H ₂), ja que en cas contrari no s'explicaria el seu alt punt d'ebullició (150 ºC) en comparació a el de l'aigua.

Un cop passa a la fase gasosa, les molècules H ₂ O ₂ presumiblement ja no pot formar tals ponts, a causa no només a la major distància intermolecular, sinó que a més els àtoms d'hidrogen serien els primers a tocar-se en cas de col·lisions (això pot visualitzar-se recorrent de nou a el model dels dits).

Mentrestant, en fase sòlida l'angle dels plans que estableixen els H és de 90º (posar els dits índexs perpendiculars). Ara els ponts d'hidrogen es tornen encara més importants i les molècules de l'H ₂ O ₂ s'ordenen en un vidre d'estructura tetragonal.

propietats

sBotella amb peròxid d'hidrogen. A les farmàcies s'aconsegueix amb una concentració de 3% m / v. Font: Pixnio.

noms

-Peróxido d'hidrogen

-Dioxidano

-Oxidanol

-Àcid perhidróxico

-O-hidroxiol

-Aigua oxigenada

massa molar

34,0147 g / mol

aparença física

Líquid blau pàl·lid (concentrat) o incolor. És lleugerament més viscós i dens que l'aigua. Es destil·la per seguretat a temperatures baixes ia pressió reduïda, ja que es descompon per escalfament en forma explosiva.

olor

Agut o una olor semblant a l'ozó.

sabor

Amargo

densitat

Sòlid 1,71 g / cm ³

Les densitats de les seves dissolucions aquoses depenen de la seva concentració; per exemple, a l'27% té una densitat de 1,10 g / cm ³, mentre que a l'50%, 1,13 g / cm ³

Punt de fusió

- 0,43 ºC

Punt d'ebullició

150,2 ºC. Aquest valor s'ha obtingut per extrapolació, ja que el peròxid d'hidrogen es descompon a temperatures altes.

Solubilitat en aigua

Miscible ≥ 100 mg / ml a 25ºC

solubilitat

És soluble en èter i alcohols, però insoluble en èter de petroli. Es descompon en aigua i oxigen en molts solvents orgànics.

Coeficient de partició octanol / aigua

Log P = - 0,43

Pressió de vapor

5 mmHg a 30 ºC.

Constant de dissociació

pKa = 11,72

pH

Les solucions de peròxid d'hidrogen són lleugerament àcides. Per exemple, una a l'35% té un pH de 4,6; però a l'concentrar a 90%, el pH es torna menys àcid: 5,1.

Índex de refracció (n

1,4061

viscositat

1,245 cPoise a 20 ºC.

capacitat calorífica

1,267 J / g · K (gas)

2,619 J / g · K (líquid)

Calor de vaporització

1,519 J / g · K

estabilitat

Estable sota les condicions recomanades. El estabilitzen més l'addició d'acetanilida i sals d'estany.

corrosió

corrosiu

descomposició

Es descompon per exposició a la llum o en presència de substàncies oxidants i reductores. També es descompon per escalfament. Quan es decompone allibera aigua i oxigen, i s'afavoreix per un increment de l'pH i la temperatura, així com amb la presència de l'enzim catalasa.

tensió superficial

80,4 dines / cm a 20 ºC

reactivitat

El H ₂ O ₂ Actua com a agent oxidant en solucions àcides de l'ferro ferrós (Fe ²⁺) a ferro fèrric (F ³⁺); també oxida el ió sulfit (SO ₃ ^2-) a ió sulfat (SO ₄ ^2-).

Així mateix pot actuar com a agent reductor en presència solucions bàsiques, reduint a l'hipoclorit de sodi (NaOCl) i a l'permanganat de potassi (KMnO ₄) amb l'alliberament d'oxigen.

usos

blanquejament

El peròxid d'hidrogen es fa servir en la indústria de el paper en el blanquejament de la polpa i el paper, la qual cosa consumeix la major part de la seva producció anual.

desinfectant

El peròxid d'hidrogen és un antisèptic suau per evitar la infecció de ferides petites, rapes i cremades. També s'usa com esbandida bucal i per alleujar la irritació lleu de la boca a causa de la presència d'aftes bucals o gingivitis.

S'usa a més per desinfectar superfícies, l'interior de les neveres, l'aigua i combatre el creixement bacterià excessiu en sistemes d'aigua i en torres de refredament. El peròxid d'hidrogen allibera radicals lliures d'oxigen, els quals descomponen als contaminants.

detergent

El peròxid d'hidrogen es fa servir en la fabricació de detergents blanquejadors de les robes, entre ells el percarbonat de sodi. Aquest compost és un complex de carbonat de sodi i peròxid d'hidrogen que a l'dissoldre en l'aigua es separa en els seus components.

aplicació cosmètica

El peròxid hidrogen diluït s'utilitza en a l'emblanquiment de cabells, prèviament a la seva tinció. També s'utilitza per blanquejar el dents, així com part d'una crema dental casolana.

propelente

El peròxid d'hidrogen es fa servir com monopropelente o component oxidant d'un coet bipropolente. Es descompon alliberant oxigen i aigua, característica que va permetre el seu ús com a propel·lent.

Es bomba a una cel·la de reacció amb la presència d'un catalitzador que acceleri aquesta descomposició. Durant aquesta, es produeix un vapor d'aigua a temperatura elevada.

A l'ésser expulsat el vapor a través d'un esvoranc produeix un impuls. El submarí V-80 construït el 1940, feia servir a les turbines oxigen generat a partir de l'peròxid d'hidrogen; anomenat sistema de turbina de Walter.

obtenció

Inicialment el peròxid d'hidrogen va ser obtingut industrialment mitjançant la hidròlisi de l'persulfat d'amoni, o l'electròlisi de l'bisulfat d'amoni, NH ₄ HSO ₄.

El peròxid d'hidrogen s'obté industrialment en l'actualitat mitjançant l'ús de l'antraquinona. El procés es realitza en quatre etapes: hidrogenació, filtració, oxidació, extracció i purificació.

hidrogenació

La alquilantroquinona és hidrogenat fent passar el gas hidrogen a través d'un hidrogenador carregat amb alúmina i una petita quantitat de el catalitzador (pal·ladi). La temperatura és mantinguda a 45 ° C amb agitació permanent.

La alquilandroquinona és convertida en alquiloantrahidroquinona i la tetrahidroalquilantrahidroquinona, seleccionant-aquesta última per la seva major conveniència per als procediments següents.

filtració

La solució que conté l'antraquinona hidrogenat es filtra per eliminar les traces de l'catalitzador que pugui contenir.

oxidació

La solució filtrada s'oxida fent passar aire a través d'ella, formant-se el peròxid d'hidrogen de baixa puresa.

Extracció i purificació

La solució amb el peròxid d'hidrogen travessa una columna d'extracció líquid-líquid. L'aigua flueix per la columna, mentre la solució amb el peròxid d'hidrogen es bomba per ella.

L'aigua arriba a el fons de l'extractor amb una concentració de peròxid d'hidrogen entre el 25 i 35% p / p. Després, es purifica per destil·lació a buit, fins a una concentració de peròxid d'hidrogen de l'30%. Finalment s'estabilitza i s'emmagatzema.

Riscos

Cremada per peròxid d'hidrogen. Font: Bobjgalindo

El peròxid d'hidrogen és un agent corrosiu, de manera que a l'contacte amb la pell produeix una irritació severa, a més d'un blanquejament temporal (imatge superior). També pot produir dany ocular, picor, salpullido, enrogiment i formació de butllofes.

La seva inhalació produeix irritació al nas, la gola i els pulmons. Mentrestant, l'exposició repetida pot produir bronquitis, tos, flegma i l'escurçament de la respiració. I com si no n'hi hagués prou, també genera de mal de cap, desmais, nàusees i vòmits.

L'exposició greu a l'peròxid d'hidrogen pot produir una acumulació de líquids en els pulmons, el que es coneix com un edema pulmonar: condició greu que requereix d'ràpida atenció mèdica.

La Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ha establert el màxim permissible per al peròxid d'hidrogen d'1 ppm en un ambient de treball en una jornada de 8 hores. No obstant això, per ser un compost mutagènic ha de ser reduïda l'exposició al mínim.

referències

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hydrogen peroxide. Recuperat de: en.wikipedia.org
3. William R. Büsing and Henri A. Levy. (2004). Crystal and Molecular Structure of Hydrogen peroxide: A Neutron-Diffraction Study. doi.org/10.1063/1.1696379
4. National Center for Biotechnology Information. (2019). Hydrogen peroxide. PubChem Database. CID = 784. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (27 Novembre del 2018). Hydrogen peroxide. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
6. New Jersey Department of Health. (2016). Hydrogen peroxide.. Recuperat de: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). Bioquímica. Tercera Edició. Editorial Pearson Addison Wesley
8. Web MD. (2019). Hydrogen peroxide. Recuperat de: webmd.com