और प्राकृतिक संसाधन
रसायन विज्ञान और पारिस्थितिकी विभाग
विघटन प्रतिक्रिया की दर का अध्ययन
उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड
गैसोमेट्रिक विधि द्वारा.
अनुशासन में "भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान"
विशेषता के लिए 060301.65 - फार्मेसी
वेलिकि नोवगोरोड
1 कार्य का उद्देश्य……………………………………………………………………..3
2 बुनियादी सैद्धांतिक सिद्धांत………………………………………….3
4 प्रायोगिक भाग………………………………………………4
4.1 मैंगनीज डाइऑक्साइड एमएनओ2 की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन……………………………………………………………………………….4
4.2 तापमान T2 पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन................................... ................ ................................................. ..................................6
रिपोर्ट की सामग्री के लिए 5 आवश्यकताएँ…………………………………………..6
6 नमूना परीक्षण प्रश्न और असाइनमेंट…………………………7
1 कार्य के उद्देश्य
1. तापमान T1 पर दर स्थिरांक, प्रतिक्रिया क्रम, अर्ध-जीवन निर्धारित करें।
2. जारी O2 की मात्रा बनाम समय का एक ग्राफ बनाएं और ग्राफ़िक रूप से आधा जीवन निर्धारित करें।
3. प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा निर्धारित करें, प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक की गणना करें।
2 बुनियादी सैद्धांतिक प्रावधान
कई तकनीकी प्रक्रियाओं, चिकित्सा और कृषि में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग इसके ऑक्सीकरण गुणों पर आधारित है। जलीय घोल में H2O2 के अपघटन की प्रक्रिया स्वतःस्फूर्त होती है और इसे समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:
Н2О2®Н2О +1/2 О2
उत्प्रेरक का उपयोग करके प्रक्रिया को तेज किया जा सकता है। ये आयन और धनायन हो सकते हैं, उदाहरण के लिए CuSO4 (सजातीय उत्प्रेरण)। ठोस उत्प्रेरक (कोयला, धातु, लवण और धातु ऑक्साइड) भी H2O2 के अपघटन पर त्वरित प्रभाव डालते हैं। H2O2 अपघटन की विषम उत्प्रेरक प्रतिक्रिया का मार्ग माध्यम के पीएच, सतह की स्थिति और उत्प्रेरक जहरों से प्रभावित होता है, उदाहरण के लिए C2H5OH, CO, HCN, H2S।
पौधों, जानवरों और मनुष्यों की कोशिकाओं में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्प्रेरक अपघटन भी होता है। यह प्रक्रिया एंजाइम कैटालेज़ और पेरोक्सीडेज़ की कार्रवाई के तहत की जाती है, जो गैर-जैविक प्रकृति के उत्प्रेरक के विपरीत, असाधारण रूप से उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और कार्रवाई की विशिष्टता रखते हैं।
H2O2 का अपघटन O2 के विमोचन के साथ होता है। जारी ऑक्सीजन की मात्रा विघटित हाइड्रोजन पेरोक्साइड की मात्रा के समानुपाती होती है। कार्य गैसोमेट्रिक विधि का उपयोग करता है।
3 सुरक्षा आवश्यकताएँ
इस प्रयोगशाला कार्य को करते समय, आपको रासायनिक प्रयोगशाला में कार्य के सामान्य नियमों का पालन करना चाहिए।
4 प्रायोगिक भाग
4.1 मैंगनीज डाइऑक्साइड की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटनएमएनओ2 .
प्रयोग शुरू करने से पहले, एक उत्प्रेरक तैयार करना आवश्यक है: कांच की छड़ के एक छोटे टुकड़े को बीएफ गोंद या स्टार्च पेस्ट से चिकना करें। केवल सिरे को गोंद से चिकना करना आवश्यक है, वॉच ग्लास पर थोड़ा सा MnO2 पाउडर डालें, छड़ी के सिरे को पाउडर से छुएं ताकि MnO2 की थोड़ी मात्रा ग्लास पर बनी रहे। गोंद को कई मिनट (1-2 मिनट) तक सुखाया जाता है। H2O2 एकत्र करने के लिए सिस्टम के अंदर के दबाव को वायुमंडलीय दबाव में लाया जाना चाहिए: प्रतिक्रिया ट्यूब के स्टॉपर को खोलें और ब्यूरेट में पानी के स्तर को शून्य पर सेट करने के लिए एक बराबर फ्लास्क का उपयोग करें।
H2O2 अपघटन की दर को मापने के लिए उपकरण का आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है।
पानी
 |
H2O2 के साथ टेस्ट ट्यूब
Gif' width='10'>.gif' width='10'> उत्प्रेरक
चित्र 1 - H2O2 अपघटन की गतिकी का अध्ययन करने के लिए उपकरण।
एक पिपेट या मापने वाले सिलेंडर का उपयोग करके, 3% H2O2 समाधान के 2 मिलीलीटर को मापें और इसे टेस्ट ट्यूब 1 में डालें। यदि प्रयोग कमरे के तापमान पर किया जाता है, तो प्रयोगात्मक डेटा रिकॉर्ड करने के लिए एक स्टॉपवॉच और एक टेबल तैयार करें। लागू उत्प्रेरक को डुबोएं परखनली में कांच की छड़ का एक टुकड़ा। प्रतिक्रिया पात्र को डाट से बंद करें। पहले 30 सेकंड के बाद निकलने वाली ऑक्सीजन की मात्रा रिकॉर्ड करें, फिर अंतराल को 1 मिनट तक बढ़ाया जा सकता है।
जैसे ही ब्यूरेट में तरल स्तर कम हो जाता है, बराबर करने वाले फ्लास्क को नीचे कर दिया जाता है ताकि ब्यूरेट और फ्लास्क में तरल स्तर में बदलाव न हो, स्तरों में अंतर न्यूनतम हो।
प्रतिक्रिया तब पूर्ण मानी जाती है जब ब्यूरेट में तरल का स्तर गिरना बंद हो जाता है।
यदि प्रतिक्रिया पात्र को एक गिलास गर्म पानी में रखा जाए तो H2O2 -V¥ के पूर्ण अपघटन के अनुरूप ऑक्सीजन की मात्रा प्राप्त की जा सकती है। टेस्ट ट्यूब को कमरे के तापमान तक ठंडा करने के बाद। फिर H2O2 के पूर्ण अपघटन के अनुरूप O2 की मात्रा निर्धारित की जाती है।
तालिका - प्रायोगिक डेटा
यह मानते हुए कि प्रतिक्रिया पहले क्रम की है, प्रतिक्रिया दर स्थिरांक की गणना पहले क्रम के गतिज समीकरण का उपयोग करके की जाती है:
प्रयोग के परिणामों के आधार पर, प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के औसत मूल्य की गणना की जाती है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के आधे जीवन की गणना समीकरण का उपयोग करके की जाती है:
दर स्थिरांक के औसत मान का उपयोग करके t0.5 = 0.693/k।
दर स्थिरांक और आधा जीवन निर्भरता Vt = f (t) और ln(V¥ - Vt) = f (t) का उपयोग करके ग्राफ़िक रूप से निर्धारित किया जाता है, जो चित्र 2 और चित्र में प्रस्तुत किया गया है। 3. दो तरीकों से प्राप्त परिणामों की तुलना करें - विश्लेषणात्मक और ग्राफिकल।
V¥https://pandia.ru/text/80/128/images/image032_11.gif" width=”211” ऊंचाई=”12”>.gif” width=”616” ऊंचाई=”64”>
टी, टकसाल टी, मिनट
चावल। 2 - निर्भरता वीटी = एफ(टी) चित्र 3 - निर्भरता एलएन(वी¥ - वीटी) = एफ(टी)
4.2 तापमान T2 पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन
प्रतिक्रिया पात्र को पानी के स्नान या एक गिलास पानी में तापमान T2 (शिक्षक के निर्देशानुसार) पर रखकर प्रयोग दोहराया जाता है। डेटा तालिका में दर्ज किया गया है:
दो अलग-अलग तापमानों पर दर स्थिरांक k1 और k2 को जानकर, हम अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके सक्रियण ऊर्जा Ea की गणना कर सकते हैं:
ईए = 
इसके अलावा, आप वान्ट हॉफ के नियम का उपयोग करके तापमान गुणांक की गणना कर सकते हैं:
k2/k1 = γ ∆t/10
5 रिपोर्ट सामग्री आवश्यकताएँ
रिपोर्ट में शामिल होना चाहिए:
1. कार्य का उद्देश्य;
2. पेरोक्साइड के अपघटन के दौरान जारी ऑक्सीजन की मात्रा को मापने के परिणाम;
3. हाइड्रोजन पेरोक्साइड की प्रतिक्रिया दर स्थिरांक और अर्ध-जीवन (आधा-रूपांतरण) की गणना;
4. निर्भरता का ग्राफ Vt = f(t) और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के आधे जीवन के ग्राफिकल निर्धारण के परिणाम;
5. प्रतिक्रिया दर स्थिरांक निर्धारित करने के लिए ln(V¥ – Vt) = f(t) का ग्राफ;
6. ऊंचे तापमान पर पेरोक्साइड के अपघटन के दौरान जारी ऑक्सीजन की मात्रा के माप और प्रतिक्रिया दर स्थिरांक की गणना के परिणाम;
7. अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके सक्रियण ऊर्जा की गणना और वान्ट हॉफ नियम का उपयोग करके प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक की गणना;
8. निष्कर्ष.
6 नमूना परीक्षण प्रश्न और कार्य
1. प्रतिक्रिया दर स्थिरांक इस पर निर्भर करता है:
क) अभिकर्मकों की प्रकृति;
बी) तापमान;
ग) अभिकर्मकों की सांद्रता;
घ) प्रतिक्रिया शुरू होने के बाद से बीता हुआ समय।
2. प्रतिक्रिया का क्रम
क) औपचारिक मूल्य;
बी) केवल प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित;
ग) सैद्धांतिक रूप से गणना की जा सकती है;
d) समीकरण υ = k · CAp · CBq में घातांक p + q के योग के बराबर है।
3. रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा
क) अणुओं के बीच टकराव को सक्रिय करने के लिए आवश्यक अणुओं की औसत ऊर्जा की तुलना में अतिरिक्त ऊर्जा;
बी) अभिकर्मकों की प्रकृति पर निर्भर करता है;
ग) जे/मोल में मापा जाता है;
d) जब एक उत्प्रेरक को सिस्टम में पेश किया जाता है तो वृद्धि होती है।
4. एक निश्चित रेडियोधर्मी आइसोटोप का आधा जीवन 30 दिन है। उस समय की गणना करें जिसके बाद आइसोटोप की मात्रा मूल का 10% होगी।
5. एक निश्चित तापमान पर प्रथम कोटि की प्रतिक्रिया 30 मिनट में 25% बढ़ जाती है। आरंभिक पदार्थ की अर्ध-आयु की गणना करें।
6. यदि प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 3 है, तो तापमान 40K बढ़ने पर प्रतिक्रिया दर कितनी गुना बढ़ जाएगी?
7. तापमान में 40K की वृद्धि के साथ, एक निश्चित प्रतिक्रिया की दर 39.06 गुना बढ़ गई। प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक निर्धारित करें।
लक्ष्य और उद्देश्य 1. लक्ष्य: पता लगाएं कि किन उत्पादों में उत्प्रेरक होते हैं जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन को तेज करते हैं और कौन से नहीं। 2. उद्देश्य: o पता लगाएं कि उत्प्रेरक क्या है o हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ एक प्रयोग करें और पता लगाएं कि कौन से उत्पाद उत्प्रेरक हैं। 1. उद्देश्य: पता लगाएं कि किन उत्पादों में उत्प्रेरक होते हैं जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन को तेज करते हैं और कौन से नहीं। 2. उद्देश्य: o पता लगाएं कि उत्प्रेरक क्या है o हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ एक प्रयोग करें और पता लगाएं कि कौन से उत्पाद उत्प्रेरक हैं।
उत्प्रेरक कौन से उत्पाद हैं? 1. हमने हेमेटोजेन लिया, हाइड्रोजन पेरोक्साइड गिराया और देखा कि ऑक्सीजन जारी हुई थी। हाइड्रोजन पेरोक्साइड विघटित हो जाता है। 2. हमने अन्य उत्पाद भी लिए, उदाहरण के लिए, कच्चा मांस, कच्चे आलू, चुकंदर, ब्रेड, लहसुन, केला, कोको और पाया कि इनमें भी उत्प्रेरक होते हैं।
निष्कर्ष हमारे काम के दौरान, हमें पता चला कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन के लिए उत्प्रेरक युक्त उत्पाद हैं: हेमटोजेन, कच्चा मांस, कच्चे आलू, चुकंदर, ब्रेड, लहसुन, केला, कोको। वे नहीं हैं: सेब, चाय की पत्तियां, कुकीज़, संतरा/कीनू, सॉसेज, स्मोक्ड मांस, केचप, शहद, चॉकलेट कैंडी। हमने यह भी सीखा कि उत्प्रेरक क्या है और इस प्रयोग को कैसे करना है।
रसायन विज्ञान और रासायनिक प्रौद्योगिकी
लेख चित्र तालिकाएँ साइट के बारे में अंग्रेजीहाइड्रोजन पेरोक्साइड अपघटन उत्प्रेरक
पेरोक्साइड यौगिकों का अपघटन कुछ धातुओं (लोहा, तांबा, मैंगनीज, कोबाल्ट, क्रोमियम) और उनके लवण, जो उत्प्रेरक हैं, की उपस्थिति में होता है। इसलिए, केंद्रित हाइड्रोजन पेरोक्साइड, पेरासिटिक एसिड और कई अन्य पेरोक्साइड कार्बनिक पदार्थों की अनुपस्थिति में विस्फोट कर सकते हैं।80-90% हाइड्रोजन पेरोक्साइड को एकल-घटक ईंधन के रूप में व्यावहारिक अनुप्रयोग मिला है। इसका उपयोग V-2 रॉकेट में सहायक ईंधन के रूप में पीपल-गैस मिश्रण बनाने के लिए किया गया था, जिसकी मदद से रॉकेट इंजन को ईंधन की आपूर्ति करने वाले पंपों के टर्बाइन चलाए जाते हैं। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन ठोस या तरल उत्प्रेरक का उपयोग करके किया जाता है।
सीसा सबसे सक्रिय विषमांगी उत्प्रेरकों में से एक है। इस उत्प्रेरक प्रक्रिया की विभिन्न गुणात्मक विशेषताएं प्रकाशित की गई हैं, अर्थात् अम्लीय घोल में डाइवैलेंट लेड का हाइड्रोजन पेरोक्साइड पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है; इसके अपघटन के लिए एक सिल्वर माध्यम की आवश्यकता होती है जिसमें लेड डाइऑक्साइड बनता है। इस उत्प्रेरण के तंत्र का अध्ययन करने के परिणामस्वरूप, यह निष्कर्ष निकाला गया कि इसे डाइवैलेंट लेड Pb(OH) के बीच एक रेडॉक्स चक्र के रूप में वर्णित किया जा सकता है। और लीड लीड PbzO। उच्च उत्प्रेरक गतिविधि की स्थितियाँ तब उत्पन्न होती हैं जब ये दोनों पदार्थ अत्यधिक क्षारीय घोल में ठोस चरणों के रूप में मौजूद होते हैं और उच्च ऑक्साइड बनते हैं। विभिन्न pH श्रेणियों के प्रभाव को निम्नानुसार चित्रित किया जा सकता है। लेड नाइट्रेट हाइड्रोजन पेरोक्साइड में घुलकर स्पष्ट, स्थिर घोल बनाता है। जब क्षार मिलाया जाता है, तो एक सफेद-पीला अवक्षेप बनता है और थोड़ी गतिविधि होती है। क्षार के और जुड़ने से, अवक्षेप नारंगी-लाल हो जाता है और पेरोक्साइड का तेजी से विघटन शुरू हो जाता है। जैसा कि यह निकला, इस बिंदु तक पहुंचने के लिए आवश्यक क्षार की मात्रा घुले हुए सीसे की मात्रा के व्युत्क्रमानुपाती होती है; यह घटना उम्र बढ़ने के अभी तक स्पष्ट रूप से स्थापित नहीं हुए प्रभाव पर आरोपित है। उत्प्रेरण को समाप्त करने के लिए आवश्यक पायरोफॉस्फेट की मात्रा लगभग लेड पायरोफॉस्फेट पीबी पी ओ बनाने के लिए आवश्यक मात्रा के बराबर है। उत्प्रेरक गतिविधि लगभग 0.2 एन पर चरम पर होती है। उच्च सांद्रता पर क्षार सांद्रता, प्लंबाइट और प्लंबेट के रूप में सीसे की घुलनशीलता बढ़ जाती है और उत्प्रेरक गतिविधि कम हो जाती है। रेडियोधर्मी ट्रेसर का उपयोग करके चक्रीय ऑक्सीकरण-कमी प्रक्रिया की उपस्थिति को साबित करने का प्रयास किया गया था, लेकिन यह इस तथ्य के कारण विफलता में समाप्त हो गया कि हाइड्रोजन नाइट्रेट की अनुपस्थिति में भी, नाइट्रिक में डाइवैलेंट लेड आयन और लेड डाइऑक्साइड के बीच आदान-प्रदान होता है। एसिड (जो साहित्य डेटा से मेल खाता है) और मूल समाधान में प्लु.एमबिट और प्लंबेट के बीच (जो प्रकाशित डेटा का खंडन करता है)
उत्प्रेरक की सतह को बढ़ाने से उसकी उत्प्रेरक गतिविधि पर पड़ने वाले प्रभाव को एक उदाहरण से स्पष्ट किया जा सकता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड पानी और ऑक्सीजन में विघटित हो सकता है। इस प्रक्रिया का उत्प्रेरक प्लैटिनम है। सुचारू रूप से जमी हुई प्लैटिनम सतह पर, H2O2 की अपघटन प्रतिक्रिया लगभग तेज नहीं होती है। खुरदरी सतह पर ऑक्सीजन का कमजोर स्राव देखा जाता है। पाउडर प्लैटिनम प्लैटिनम ब्लैक पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड को बहुत तेजी से विघटित करता है; प्रक्रिया बहुत ऊर्जावान रूप से आगे बढ़ती है, और प्लैटिनम के कोलाइडल समाधान को जोड़ने से एक हिंसक प्रतिक्रिया होती है, कभी-कभी विस्फोट के साथ।
सीसा यौगिक सक्रिय अपघटन उत्प्रेरक हैं। लेड उपकरण का उपयोग केवल उन्हीं स्थितियों में सफलतापूर्वक किया जा सकता है जहां सल्फेट मौजूद होते हैं, जिससे अक्रिय लेड सल्फेट कोटिंग का निर्माण होता है। कुछ मामलों में सीसे का उपयोग उन कारखानों में किया जाता है जो इलेक्ट्रोलाइटिक पेरोक्सोडिसल्फेट प्रक्रिया का उपयोग करके हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन करते हैं, और सल्फेट्स की उपस्थिति में कच्चे ऊन को ब्लीच करने में किया जाता है। हालाँकि, किसी भी लेकिन बहुत पतले पेरोक्साइड समाधान के संपर्क में सीसे का उपयोग खतरनाक हो सकता है और इसलिए इससे बचना चाहिए।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड समाधानों का भंडारण करते समय, इसके अपघटन को रोकने के लिए नकारात्मक उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है। ऐसे उत्प्रेरक के रूप में, जिन्हें स्टेबलाइजर्स कहा जाता है, फॉस्फोरिक एसिड, सैलिसिलिक और यूरिक एसिड की थोड़ी मात्रा का उपयोग किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, 1 ग्राम यूरिक एसिड 30 लीटर केंद्रित पेरोक्साइड के लिए पर्याप्त है), जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड को अपघटन से बचाते हैं।
ठोस हाइड्रोजन पेरोक्साइड असामान्य रूप से निष्क्रिय है। उदाहरण के लिए, यदि ठंडा किया जाता है तो 0.5 N को -55° पर 90% हाइड्रोजन पेरोक्साइड में डाला जाता है। परमैंगनेट समाधान, जंग के कण या अन्य उत्प्रेरक और पेरोक्साइड को पिघलने नहीं देते; कोई भी अपघटन नहीं देखा जाता है। पिघलने के बाद ही विघटन प्रारंभ होता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड जितना शुद्ध होगा, भंडारण के दौरान यह उतनी ही धीमी गति से विघटित होगा। H2O2 के अपघटन के लिए विशेष रूप से सक्रिय उत्प्रेरक कुछ धातुओं (Cp, Fe, Mn, आदि) के यौगिक हैं, और यहां तक कि उनके अंशों का भी ध्यान देने योग्य प्रभाव होता है जिसे सीधे विश्लेषणात्मक रूप से निर्धारित नहीं किया जा सकता है। इन धातुओं को बांधने के लिए, स्टेबलाइजर के रूप में अक्सर हाइड्रोजन पेरोक्साइड में सोडियम पाइरोफॉस्फेट - N34P207 - की एक छोटी मात्रा (लगभग 1 10 000) मिलाई जाती है।
भाप गैस जनरेटर एक कक्ष है जिसमें उत्प्रेरक रखा जाता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड को कक्ष में डाला जाता है, जहां यह जल वाष्प और ऑक्सीजन में विघटित हो जाता है, जिससे गर्मी निकलती है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड को विघटित करने के लिए एक तरल उत्प्रेरक का भी उपयोग किया जा सकता है। इस मामले में, भाप और गैस जनरेटर का कक्ष तरल उत्प्रेरक को हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ मिलाने और बाद वाले को विघटित करने के लिए एक कक्ष है।
H2O2 के अत्यधिक संकेंद्रित (80% और अधिक) जलीय घोल का उपयोग स्वतंत्र रूप से ऊर्जा स्रोतों के रूप में किया जाता है (H2O2 के तेजी से अपघटन के लिए उत्प्रेरक की मदद से, एक लीटर तरल हाइड्रोजन पेरोक्साइड से आप लगभग 5000 लीटर ऑक्सीजन मिश्रण प्राप्त कर सकते हैं) और जल वाष्प को 700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है), और जेट ईंधन के लिए ऑक्सीडाइज़र के रूप में। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग रासायनिक उद्योगों में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में, कई पेरोक्साइड यौगिकों के उत्पादन के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में, पोलीमराइजेशन प्रक्रियाओं के आरंभकर्ता के रूप में और कुछ छिद्रपूर्ण उत्पादों के निर्माण में भी किया जाता है। वाइन की कृत्रिम उम्र बढ़ने, बालों को रंगने, दाग हटाने आदि के लिए।
रॉकेट प्रणोदन प्रणाली की टर्बोपंप इकाई को संचालित करने के लिए भाप गैस का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पंप के संचालन को सुनिश्चित करने वाले ईंधन के लिए, एक ओर, न्यूनतम लागत पर पंपों के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त उच्च ऊर्जा संकेतक होना आवश्यक है, और दूसरी ओर, अपेक्षाकृत कम दहन तापमान होना आवश्यक है। टर्बोपम्प इकाई को चलाने के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एकल-घटक ईंधन 80-85% हाइड्रोजन पेरोक्साइड है। जब 80% हाइड्रोजन पेरोक्साइड विघटित हो जाता है, तो 450-500 डिग्री सेल्सियस तापमान वाली एक भाप गैस प्राप्त होती है। पेरोक्साइड के अलावा, भाप गैस का उत्पादन करते समय एक उत्प्रेरक की खपत होती है। एक किलोग्राम पेरोक्साइड को विघटित करने के लिए 0.05 किलोग्राम तरल उत्प्रेरक की खपत होती है, जो NaMn04 (सोडियम परमैंगनेट) का 35% अल्कोहल समाधान है।
मैथेसन और मास ने रुद्धोष्म कैलोरीमीटर में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के 10-ग्राम समाधान के अपघटन की गर्मी निर्धारित की। मैंगनीज डाइऑक्साइड का उपयोग अपघटन उत्प्रेरक के रूप में किया गया था। इन लेखकों के अनुसार, अपघटन अचानक समाप्त हो गया, और लेखकों ने अवशिष्ट हाइड्रोजन पेरोक्साइड के लिए सुधार पेश नहीं किया। जल वाष्प के लिए एक सुधार किया गया था और कैलोरीमीटर के बराबर पानी के कुछ हिस्से की गणना की गई थी। चार निर्धारणों (38.05% पेरोक्साइड के साथ दो निर्धारण और 97.15% के साथ दो निर्धारण) के औसत के आधार पर तनुकरण की गर्मी के रैखिक एक्सट्रपलेशन द्वारा, निर्जल हाइड्रोजन नेरोक्साइड (-23.45 kcal/mol) के अपघटन की गर्मी की गणना की गई थी।
अपघटन प्रतिक्रियाएं रॉकेट ईंधन घटकों की विशेषता हैं, जो एंडोथर्मिक पदार्थ हैं। एक नियम के रूप में, उन्हें सामान्य तापमान पर अपघटन के बिना लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है, लेकिन जब तापमान बढ़ता है या उत्प्रेरक के संपर्क में आने पर, अपघटन शुरू हो जाता है, जो उत्पन्न गर्मी के प्रभाव में स्वयं तेज हो जाता है। इस प्रकार, हाइड्राज़िन, 350 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है, पूरी तरह से नाइट्रोजन और अमोनिया में विघटित हो जाता है, और लौह, क्रोमियम, तांबे और अन्य उत्प्रेरक के ऑक्साइड की उपस्थिति में और अधिक तीव्रता से। ऊष्मा निकलने के साथ विघटित होने में सक्षम एक विशिष्ट पदार्थ हाइड्रोजन पेरोक्साइड है। अपने शुद्ध रूप में यह काफी स्थिर होता है और केवल 140 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर ही गर्मी निकलने के साथ पानी और ऑक्सीजन में विघटित होना शुरू हो जाता है। बिल्कुल शुद्ध H2O2 को उबलने तक गर्म किया जा सकता है (151.4 डिग्री सेल्सियस) और अपघटन के बिना आसुत किया जा सकता है, लेकिन जिस बर्तन में हाइड्रोजन पेरोक्साइड गर्म किया जाता है उसकी दीवारों पर थोड़ी सी खरोंच भी इसके अपघटन का कारण बन सकती है। पेरोक्साइड के अपघटन की दर इसकी सांद्रता, पीएच मान, तापमान, अपघटन को उत्प्रेरित करने वाली अशुद्धियों या स्टेबलाइजर्स की प्रकृति और मात्रा और जहाजों की सतह की भौतिक और रासायनिक प्रकृति पर निर्भर करती है जिसमें H2O2 स्थित है।
प्राथमिक कार्बन हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ स्टोइकोमेट्रिक प्रतिक्रिया में प्रवेश नहीं करता है, हालांकि परिणामी अपघटन कार्बन की सतह में एक निश्चित डिग्री परिवर्तन का कारण बनता है। रूप और श्ली ने बताया कि बाद में हाइड्रोजन पेरोक्साइड कार्बोनेट को फॉर्मिक एसिड और फॉर्मेल्डिहाइड में ऑक्सीकृत कर देता है
जिंक में असामान्य गुण होते हैं; यह उत्प्रेरक और स्टेबलाइज़र दोनों के रूप में कार्य कर सकता है। जैसा कि पृष्ठ 451 पर दर्शाया गया है, 90% हाइड्रोजन पेरोक्साइड के घोल में जिंक का स्थिरीकरण प्रभाव होता है। अवलोकन किया गया [1153] कि जैसे-जैसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड की सांद्रता कम होती जाती है, यह प्रभाव कमजोर होता जाता है और 40 wt से कम वाले घोल में। % हाइड्रोजन पेरोक्साइड, जिंक पहले से ही एक अपघटन उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। यह उत्प्रेरक प्रभाव अन्य उत्प्रेरकों के मिश्रण में भी पाया गया। वीज़ 156] ने दिखाया कि धात्विक जस्ता हाइड्रोजन पेरोक्साइड को विघटित करके हाइड्रोजन और ऑक्सीजन छोड़ता है। अब तक, ऐसा कोई तंत्र प्रस्तावित नहीं किया गया है जो जिंक की इस दोहरी क्रिया को समझा सके। कैडमियम के प्रभाव का अध्ययन केवल कमजोर समाधानों में किया गया है, और या तो कमजोर उत्प्रेरक गुणों को इसके लिए जिम्मेदार ठहराया गया है, या इसे पूरी तरह से अप्रभावी माना गया है
निष्कर्षण के बाद, एन्थ्रेकियोनिक घोल में लगभग 0.1-0.3% पानी, थोड़ी मात्रा में हाइड्रोजन पेरोक्साइड (0.17 ग्राम/कार्बन की सांद्रता सामान्य रूप से इंगित की जाती है), साथ ही विभिन्न ऑक्सीकृत कार्बनिक पदार्थ, जैसे कार्बनिक अम्ल, एल्डिहाइड, कीटोन, शामिल होते हैं। आदि आदि। ये यौगिक निकल हाइड्रोजनीकरण उत्प्रेरक को जहर दे सकते हैं और इसलिए पुन:परिसंचरण से पहले इन्हें हटा दिया जाना चाहिए। जर्मन प्रक्रिया के अनुसार, कार्यशील घोल को 33% (वजन के अनुसार) सांद्रता वाले पोटेशियम कार्बोनेट के जलीय घोल से सुखाया जाता है; यह घोल हाइड्रोजन पेरोक्साइड का हिस्सा भी निकालता है। मिट्टी की परत पर सोखकर कार्बनिक पदार्थ और पानी के निशान हटा दिए जाते हैं। अवशिष्ट हाइड्रोजन पेरोक्साइड को निकल-चांदी उत्प्रेरक की एक परत पर अपघटन के अधीन किया जाता है, और कभी-कभी उत्प्रेरक के साथ वाहक को आपूर्ति करने से पहले हाइड्रोजनेटर से कम समाधान की एक छोटी मात्रा (लगभग 10%) को रिटर्न तरल में जोड़ा जाता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड और घुलित ऑक्सीजन को बेहतर ढंग से हटाने के लिए। इससे थोड़ी मात्रा में पानी उत्पन्न होता है, जो कार्यशील घोल में रहता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में कैल्शियम या सोडियम परमैंगनेट के जलीय घोल के साथ एकल-घटक ईंधन के रूप में किया गया था। इस ईंधन का उपयोग 300, 500 और 1000 किलोग्राम के इंजन थ्रस्ट और प्रक्षेप्य विमानों के लिए लॉन्चर के साथ फॉक-वुल्फ़ और हेंकेल विमानों के लिए किया गया था। इन प्रणालियों में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्प्रेरक अपघटन H2O2 और एक केंद्रित कम्पोय समाधान की एक साथ आपूर्ति द्वारा किया जाता है। तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजन कक्ष या Ca(MnO4)2 तक। प्रतिक्रिया 0.01-0.02 सेकंड में दबाव में 50-70 किग्रा/सेमी तक सहज वृद्धि के साथ तेजी से शुरू होती है।
टरबाइन को चलाने के लिए भाप-गैस या तो एक विशेष घटक से प्राप्त की जाती है जो इंजन ईंधन का घटक नहीं है, या उन घटकों से प्राप्त की जाती है जिन पर रॉकेट इंजन चलता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग अक्सर भाप गैस के स्रोत के रूप में किया जाता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड से भाप गैस प्राप्त करने के लिए, इसे उत्प्रेरक की मदद से भाप गैस जनरेटर में अपघटन के अधीन किया जाता है - पदार्थ जो अपघटन को बढ़ावा देते हैं।
कई धातुओं पर ऑक्सीजन और नमी की क्रिया से थोड़ी मात्रा में हाइड्रोजन पेरोक्साइड उत्पन्न होता है, जिसे गुणात्मक रूप से वर्णमिति विधि द्वारा निर्धारित किया जाता है, उदाहरण के लिए टाइटेनियम नमक के साथ, या रसेल प्रभाव द्वारा। यह प्रभाव इस तथ्य पर आधारित है कि फोटोग्राफिक प्लेटें हाइड्रोजन पेरोक्साइड की बहुत कम मात्रा के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं। इस प्रकार, रसेल ने दिखाया कि विभिन्न धातुओं सहित कई पदार्थ, विशेष रूप से सतह को ताजा पॉलिश करने के बाद, अंधेरे में एक फोटोग्राफिक प्लेट के करीब रखे जाने पर फोटोग्राफिक छवियां देते हैं। यह सिद्ध हो चुका है कि ऐसा हाइड्रोजन पेरोक्साइड के निकलने के कारण होता है। निर्दिष्ट विधियों में से एक द्वारा हाइड्रोजन पेरोक्साइड, निम्नलिखित धातुओं के ऑक्सीकरण में पाया गया: जस्ता, सीसा, टिन, चांदी, पारा, तांबा, एल्यूमीनियम, कैडमियम, मैग्नीशियम और लोहा। संभावना है कि यह कई अन्य धातुओं के ऑक्सीकरण के दौरान भी बनता है। इसे उन धातुओं पर खोलना बहुत मुश्किल है जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन के लिए सक्रिय उत्प्रेरक हैं, जैसे लोहा, तांबा और सीसा। जाहिरा तौर पर, धातुओं के ऑटोऑक्सीकरण के दौरान उत्पन्न होने वाले हाइड्रोजन पेरोक्साइड की सांद्रता गठन और अपघटन प्रतिक्रियाओं की सापेक्ष दरों से निर्धारित होती है; एक या किसी अन्य लेखक द्वारा हाइड्रोजन पेरोक्साइड की खोज उसके द्वारा उपयोग की जाने वाली तकनीक की संवेदनशीलता के साथ-साथ पर भी निर्भर करती है। प्रायोगिक स्थितियाँ. हाइड्रोजन पेरोक्साइड की उच्च सांद्रता ताज़ी पिसी हुई धातु की सतहों पर पाई जाती है, और (कम से कम एल्यूमीनियम के मामले में) थोड़े या मध्यम अम्लीय या थोड़े क्षारीय जलीय घोल में भी पाई जाती है। ऑक्सीकरण प्रक्रिया के दौरान, धातु एक नकारात्मक क्षमता प्राप्त कर लेती है। धातु का एनोडिक ध्रुवीकरण हाइड्रोजन पेरोक्साइड के गठन को दबा देता है, जबकि कैथोडिक ध्रुवीकरण इस गठन को बढ़ावा देता है। यह निश्चित रूप से कहना संभव नहीं है कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड के निर्माण के लिए पानी और ऑक्सीजन दोनों की उपस्थिति आवश्यक है या नहीं, लेकिन यह बहुत संभव है कि इसकी आवश्यकता है। एक प्रयोग में, शुष्क नाइट्रोजन में एल्युमीनियम के एक नमूने ने एक कमजोर फोटोग्राफिक छवि दी, लेकिन निष्क्रिय वातावरण में रखे जाने से पहले इसने संभवतः हवा से ऑक्सीजन और पानी (या सिर्फ पानी) को सोख लिया।
उत्प्रेरकों की उपस्थिति में विघटित होने की हाइड्रोजन पेरोक्साइड की क्षमता इस ऑक्सीडाइज़र पर चलने वाले इंजनों को शुरू करने के लिए एक विशेष इग्निशन डिवाइस की आवश्यकता नहीं होने देती है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ, तथाकथित थर्मल इंजन शुरू करना संभव है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड को प्री-चैंबर (मुख्य दहन कक्ष से जुड़ी एक छोटी मात्रा) में आपूर्ति की जाती है, जहां यह यहां स्थित उत्प्रेरक के प्रभाव में विघटित हो जाता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड के गर्म गैसीय अपघटन उत्पाद इंजन के मुख्य दहन कक्ष में प्रवेश करते हैं। ईंधन के सामान्य दहन के लिए दहन कक्ष में आवश्यक दबाव बनने के बाद, इसमें एक दहनशील घटक की आपूर्ति की जाती है।
पानी में घुलनशील पेरोक्साइड यौगिक, जो अपघटन के दौरान मुक्त कणों का उत्पादन करते हैं, अक्सर पोलीमराइजेशन उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। ऐसे यौगिक हैं हाइड्रोजन पेरोक्साइड, पोटेशियम पेरोक्साइड, पर्सल्फेट्स और पेरोबेट्स। मोनोमर में घुलनशील पेरोक्साइड यौगिक बेंज़ोयल पेरोक्साइड है। यह भी पाया गया कि डायज़ोएमिनोबेंजीन ब्यूटाडीन के पोलीमराइजेशन को सक्रिय करता है। तृतीयक एमाइन जो कम से कम एक पॉलिमराइज़ेबल घटकों में घुलनशील होते हैं, प्रतिक्रिया उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
फॉर्मेल्डिहाइड हाइड्रोजन पेरोक्साइड पॉलिमर पी ए 3 जे अपघटन उत्पाद एल्काइलिडीन डायसेटेट्स में कैडमियम या जस्ता का चेलेट यौगिक, 10-80 डिग्री सेल्सियस 1 0 डब्ल्यू ई उत्प्रेरक समान है
उत्प्रेरक का उपयोग या तो जलीय घोल के रूप में किया जा सकता है, जिसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ एक नोजल के माध्यम से अपघटन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है, या ठोस रूप में। बाद के मामले में, एक सिरेमिक नोजल को उत्प्रेरक के साथ लगाया जाता है, जिस पर छिड़काव किया गया हाइड्रोजन पेरोक्साइड गिरता है। 1 किलोग्राम ठोस उत्प्रेरक 2000 किलोग्राम तक 80% हाइड्रोजन पेरोक्साइड को विघटित कर सकता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक अच्छा ऑक्सीकरण एजेंट है, खासकर क्षारीय घोल में। अतिरिक्त पेरोक्साइड आमतौर पर क्षारीय घोल को उबालकर विघटित हो जाता है। निकल लवण, आयोडाइड और प्लैटिनम ब्लैक जैसे उत्प्रेरकों की शुरूआत से अपघटन तेज हो जाता है। शुलेक और शेकाच ने क्लोरीन पानी का उपयोग करके अतिरिक्त ऑक्सीकरण एजेंट को हटा दिया, और अतिरिक्त क्लोरीन को नष्ट करने के लिए पोटेशियम साइनाइड पेश किया गया।
इन विधियों का उपयोग झरझरा इलास्टोमर्स और थर्मोप्लास्टिक्स तैयार करने के लिए किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप अपघटन उत्पाद हानिकारक नहीं होते हैं। बड़ी संख्या में छिद्र बनाने वाले पदार्थों का उपयोग किया जाता है, जिनमें से सबसे आम हैं सोडियम और अमोनियम बाइकार्बोनेट, अमोनियम नाइट्रेट, कैल्शियम कार्बोनेट, डायज़ो डेरिवेटिव और डायसोसायनेट। गैस-संतृप्त सक्रिय कार्बन को छिद्र बनाने वाले एजेंट के रूप में प्रस्तावित किया गया है। टेलीली प्रक्रिया में, छिद्रपूर्ण रबर के उत्पादन के लिए, गैस स्रोत हाइड्रोजन पेरोक्साइड है, जो एक खमीर उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत ऑक्सीजन की रिहाई के साथ विघटित होता है। किसी भी में मामले में, छिद्र बनाने वाली सामग्री को जमावट से पहले लेटेक्स में या वल्कनीकरण से पहले इलास्टोमेरिक द्रव्यमान में मिलाया जाता है, और गैस विकास होने से पहले सामग्री को पूरे प्लास्टिक द्रव्यमान में समान रूप से वितरित किया जाना चाहिए।
वर्तमान में, पेरासिटिक एसिड के उत्पादन के लिए कई विधियाँ ज्ञात हैं जिनका उपयोग विभिन्न असंतृप्त यौगिकों के एपॉक्सीडेशन के लिए किया जाता है। विधि का चुनाव ऑक्सीकरण से गुजरने वाले दोहरे बंधन के अणु की स्थिति पर निर्भर करता है। उद्योग में उपयोग की जाने वाली दो मुख्य एपॉक्सीडेशन विधियाँ हैं। पहले के अनुसार, एसिटिक एसिड, एक असंतृप्त यौगिक और एक एसिड उत्प्रेरक के मिश्रण में हाइड्रोजन पेरोक्साइड मिलाया जाता है। एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में गठित पेरासिटिक एसिड ओलेफिन को एपॉक्सी समूहों वाले एक यौगिक में ऑक्सीकरण करता है। एक अन्य विधि में, एसीटैल्डिहाइड को एक उपयुक्त विलायक में हवा के साथ एसीटैल्डिहाइड मोनोपेरासेटेट में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो थर्मल अपघटन पर पेरासिटिक एसिड का उत्पादन करता है। उपोत्पाद के रूप में बनने वाले एसिटिक एसिड और एसिटालडिहाइड को निर्वात में आसवन द्वारा हटा दिया जाता है। चूंकि एपॉक्सीडेशन पेरासिटिक एसिड को एसिटिक एसिड में परिवर्तित करता है, यह प्रक्रिया उपोत्पाद के रूप में एसिटालडिहाइड को एसिटिक एसिड में परिवर्तित करती है।
सजातीय और विषमांगी उत्प्रेरण के बीच संबंध को केवल कम ही समझा जाता है, मुख्यतः क्योंकि दोनों प्रकार के उत्प्रेरणों को जन्म देने में सक्षम तत्वों का चरों की पूरी श्रृंखला (उदाहरण के लिए, पीएच और एकाग्रता) में अध्ययन नहीं किया गया है जो उत्प्रेरक की स्थिति निर्धारित करते हैं। . लोहे को एक उत्प्रेरक के रूप में उल्लेख किया जा सकता है जिसमें एक सजातीय से एक विषम तंत्र में संक्रमण देखा जा सकता है। अम्लीय घोल में प्रतिक्रिया पूरी तरह सजातीय होती है। हालाँकि, यदि पीएच बढ़ जाता है, तो कोलाइडल पदार्थ दिखाई देने लगता है और साथ ही गति में परिवर्तन होता है (पृष्ठ 440 पर चित्र 76 देखें)। इससे भी अधिक पीएच स्तर पर, मैक्रोस्कोपिक अवसादन हो सकता है, साथ ही अन्य गतिज परिवर्तन भी हो सकते हैं। उत्प्रेरक की दर भौतिक रूप में परिवर्तन (उत्प्रेरक समर्थन की उपस्थिति, उत्प्रेरक की सिंटरिंग, या क्रिस्टल संरचना में परिवर्तन) से भी प्रभावित हो सकती है। यद्यपि पीएच जिस पर कोलाइडल पदार्थ दिखाई देना शुरू होता है, अभी तक पूरी तरह से निर्धारित नहीं किया गया है, बढ़ते पीएच के साथ सजातीय से विषम अपघटन में संक्रमण के तथ्य के बारे में कोई संदेह नहीं है। हालाँकि, बदलते तंत्र की प्रकृति के संबंध में अभी भी महत्वपूर्ण अनिश्चितताएँ हैं। कुछ मामलों में, दोनों प्रकार के क्षरण को एक ही तंत्र द्वारा गुणात्मक रूप से समझाया जा सकता है, जैसे चक्रीय ऑक्सीकरण और कमी। उसी समय, कोलाइडल या ठोस अवस्था में उत्प्रेरक के एक जटिल या अवक्षेपण का गठन, मौजूद उत्प्रेरक की कुल मात्रा का टी-अंश निर्धारित कर सकता है जो वास्तव में प्रतिक्रिया में भाग लेने में सक्षम है और इस प्रकार प्रेक्षित दर को प्रभावित करता है। विघटन. इस प्रकार की जटिलता तब होती है जब पेरोक्साइड की क्रिया द्वारा पोलीमराइजेशन उत्प्रेरित होता है। विशुद्ध रूप से विषम उत्प्रेरण में, देखी गई दर ठोस उत्प्रेरक के फैलाव की डिग्री पर निर्भर करती है, क्योंकि यह फैलाव माध्यम के संपर्क में सतह के आकार को निर्धारित करता है। इसके विपरीत, यह बहुत संभव है कि एक सजातीय प्रणाली से एक विषम प्रणाली में संक्रमण के दौरान, प्रतिक्रिया की प्रकृति जिसमें हाइड्रोजन पेरोक्साइड मौलिक रूप से बदलता है, उदाहरण के लिए, आयनिक तंत्र एक कट्टरपंथी में बदल सकता है। यह संभव है कि जैसे-जैसे परिस्थितियाँ बदलती हैं, एक तंत्र से दूसरे तंत्र में संक्रमण में अपेक्षाकृत अच्छा क्रम होता है। सजातीय और विषम उत्प्रेरण के बीच अंतर को स्पष्ट करते समय, किसी को हमेशा सजातीय उत्प्रेरण पर समाधान से सोखना के संभावित प्रभाव को ध्यान में रखना चाहिए। इस प्रकार, मोनोवैलेंट चांदी, जिसमें सजातीय रूप से फैलाने पर उत्प्रेरक गुण नहीं होते हैं, कांच द्वारा आसानी से सोख लिया जाता है। अधिशोषित अवस्था में, यह या तो धातु में वास्तविक कमी या केवल ध्रुवीकरण के परिणामस्वरूप उत्प्रेरक गुण प्राप्त कर सकता है। बाद में अधिक क्षारीय घोल के संपर्क में कांच की सतह का उपयोग भी अधिशोषित चांदी को सक्रिय कर सकता है। ग्लास इलेक्ट्रोड सतह के मामले में यह विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है।
धातु सीसे पर इन कारकों का प्रभाव बहुत नाटकीय है। यदि ऑक्साइड फिल्म से मुक्त पॉलिश किए गए सीसे को हाइड्रोजन पेरोक्साइड में डुबोया जाए, तो इसकी गतिविधि बहुत कम हो जाती है। एक सफेद अवक्षेप धीरे-धीरे बनता है, जो संचय के बाद लाल सीसे में बदल जाता है, जिसके बाद उत्प्रेरक गतिविधि तेजी से प्रकट होती है। यदि धात्विक सीसे को थोड़ी देर के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड के घोल में डुबोया जाए और तुरंत हटा दिया जाए, तो धातु से चिपकी तरल की थोड़ी मात्रा थोड़े समय के लिए शांत अवस्था में रहती है, और फिर, सीसे की एक फिल्म बनने के बाद PbzO4 बन जाती है। धातु पर, यह एक हिंसक तूफान के प्रभाव में सतह से अचानक टूट जाता है। इस प्रक्रिया में, सीसा विघटन होता है, जो निश्चित रूप से हाइड्रोजन पेरोक्साइड की कार्रवाई के तहत सीसा निष्क्रियता के देखे गए विनाश से जुड़ा होता है, लेकिन पेरोक्साइड उस पर डेंड्राइट्स के विकास को प्रभावित नहीं करता है। ऊर्जा उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली प्रणालियों में केंद्रित हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन के लिए सीसा उत्प्रेरक के व्यावहारिक अनुप्रयोग का वर्णन किया गया है।
यह निर्धारित करना अक्सर मुश्किल होता है कि प्रतिक्रिया मिश्रण से पृथक पेरोक्साइड हाइड्रोजन पेरोक्साइड हैं या क्या वे कार्बनिक पेरोक्साइड हैं। हाल तक, इन पेरोक्साइड की संरचना निर्धारित करने के लिए कुछ प्रयास किए गए हैं। निम्नलिखित साक्ष्यों के आधार पर पेरोक्साइड की प्रकृति के बारे में निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं: 1) पेरोक्साइड के अपघटन के दौरान बनने वाली गैस और तरल की संरचना (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड ऑक्सीजन और पानी देता है; ऑक्सीएल्किल हाइड्रोपरॉक्साइड, जब क्षारीय में विघटित होता है) रूप, हाइड्रोजन और एसिड देता है; मिथाइल हाइड्रोपरॉक्साइड, जब प्लैटिनम ब्लैक पर विघटित होता है, कार्बन डाइऑक्साइड देता है) 2) विभिन्न रंग प्रतिक्रियाएं, उदाहरण के लिए टाइटेनियम नमक का उपयोग करने वाली प्रतिक्रिया, जिसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड के लिए बहुत विशिष्ट माना जाता है (अध्याय 10 देखें) 3) विशेषताएं पोटेशियम आयोडाइड (उदाहरण के लिए, मिथाइल हाइड्रोपरॉक्साइड) के एक अम्लीय समाधान के साथ प्रतिक्रिया, केवल उत्प्रेरक के रूप में लौह सल्फेट की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करती है, लेकिन अमोनियम मोलिब्डेट की उपस्थिति में प्रतिक्रिया नहीं करती है; इसके अलावा, आयोडाइड के ऑक्सीकरण की दर आयोडीन का स्पष्ट रूप से पेरोक्साइड की प्रकृति पर निर्भर करता है) 4) अघुलनशील अकार्बनिक पेरोक्साइड का गठन, उदाहरण के लिए कैल्शियम पेरोक्साइड या सोडियम पेरोक्सोबोरेट, उत्पाद में उचित योजक की शुरूआत के साथ, जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड या हाइड्रोक्साइल्किल हाइड्रोपरॉक्साइड्स की उपस्थिति को साबित करता है 5) तुलना ज्ञात पेरोक्साइड के लिए इन स्पेक्ट्रा के साथ अवशोषण स्पेक्ट्रा का 6) ईथर के साथ वितरण गुणांक का निर्धारण 7) क्रोमैटोग्राफिक पृथक्करण विधियां 8) प्रतिक्रिया क्षेत्र के तापमान पर विभिन्न पेरोक्साइड के थर्मल अपघटन की दर का निर्धारण और 9) पोलरोग्राफी विधियां
एक विशेष मामले में, जब हाइड्रोजन पेरोक्साइड के 30% (वजन के अनुसार) घोल में नाइट्रेट की उपस्थिति हानिकारक साबित हुई, तो पेरोक्साइड के तुलनात्मक रूप से मामूली अपघटन के साथ मुख्य रूप से सक्रिय कार्बन पर सोखकर इसे हटा दिया गया। एक प्रयोगशाला विधि के रूप में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड को जल्दी से हिलाकर, पहले फेरिक क्लोराइड और फिर कैल्शियम कार्बोनेट का घोल डालकर और गूच क्रूसिबल के माध्यम से मिश्रण को जल्दी से फ़िल्टर करके शुद्ध करने का भी प्रस्ताव दिया गया है। बाद में सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड मिलाने से बचा हुआ पीला रंग हट जाता है और कैल्शियम अवक्षेपित हो जाता है। पहले दो जोड़े गए पदार्थ संभवतः जलीय आयरन हाइड्रॉक्साइड (पी1) का अवक्षेप बनाते हैं, जो उच्च सोखने की क्षमता रखते हुए, थोड़ी मात्रा में अशुद्धियों को पकड़ सकता है। हालाँकि, लौह यौगिक अपघटन के लिए शक्तिशाली उत्प्रेरक हैं, और इस उपचार के बाद बची हुई थोड़ी मात्रा भी महत्वपूर्ण अपघटन का कारण बन सकती है। यह कल्पना करना कठिन है कि अस्वीकार्य संदूषण की शुरूआत से जुड़ी इस तरह की तकनीक का टिन ऑक्साइड हाइड्रेट के साथ अवक्षेपण की विधि पर कोई लाभ होगा। सर्वोत्तम स्थिति में, पेरोक्साइड का ध्यान देने योग्य अपघटन हो सकता है; सबसे खराब स्थिति में, यह प्रक्रिया पेरोक्साइड में उत्प्रेरक रूप से सक्रिय पदार्थों को जोड़ने से जुड़े खतरे से भरी होती है, खासकर यदि उन्हें ध्यान देने योग्य एकाग्रता में पेश किया जाता है। इसलिए, किसी भी परिस्थिति में वर्णित विधि की अनुशंसा नहीं की जा सकती।
और साइफन विभिन्न कंपनियों से प्राप्त किए जा सकते हैं जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन करते हैं, और यहां हम इन मुद्दों पर ध्यान नहीं देते हैं। सबसे महत्वपूर्ण सावधानियां हैं 1) सक्रिय उत्प्रेरकों के साथ पेरोक्साइड के संपर्क से बचें, जैसे कि लोहा, तांबा, मैंगनीज और अधिकांश अन्य धातुओं के साथ-साथ धूल और क्षारीय यौगिकों वाले पदार्थ, जो तेजी से विघटन का कारण बन सकते हैं 2) कार्बनिक पदार्थों के संपर्क से बचें ऐसे पदार्थ जो प्रज्वलित कर सकते हैं या संकेंद्रित हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ विस्फोटक मिश्रण बना सकते हैं 3) उपकरण जिनमें हाइड्रोजन पेरोक्साइड संग्रहीत किया जा सकता है या अस्थायी रूप से रखा जा सकता है, उन्हें हमेशा उचित रूप से हवादार होना चाहिए 4) अत्यधिक उच्च तापमान से बचना चाहिए। हाइड्रोजन पेरोक्साइड के शारीरिक प्रभावों का वर्णन पृष्ठ 153 पर किया गया है। लगभग 50 wt.% या उससे कम की सांद्रता पर पेरोक्साइड आमतौर पर आकस्मिक रूप से गिरे हुए ज्वलनशील पदार्थ, जैसे कपड़े, को तुरंत प्रज्वलित नहीं करेगा, लेकिन अगर सूखने दिया जाए, क्योंकि पानी अधिक वाष्पित होता है। आसानी से, पेरोक्साइड की सांद्रता बढ़ जाती है, जिससे कभी-कभी स्वतःस्फूर्त दहन हो जाता है। उत्प्रेरक अशुद्धियाँ या अन्य ज्वलनशील पदार्थ, जैसे लकड़ी या कपड़े, विशेष रूप से ऊन, युक्त दूषित सामग्री, अक्सर केंद्रित हाइड्रोजन पेरोक्साइड के संपर्क में आने पर स्वचालित रूप से आग लग जाती है। सभी मामलों में, गिरे हुए पेरोक्साइड को भरपूर पानी से धोना चाहिए।
कुछ औद्योगिक केंद्रों में हाइड्रोजन पेरोक्साइड युक्त अपशिष्ट जल को जल निकायों में प्रवाहित करके उसका निपटान करना मुश्किल है। इस प्रकार, 40 मिलीग्राम/लीटर से अधिक हाइड्रोजन पेरोक्साइड सांद्रता किशोर ट्राउट पर विषाक्त प्रभाव डालती है; कम सांद्रता 48 घंटे की अवधि में पूरी तरह से हानिरहित होती है। अवशिष्ट हाइड्रोजन पेरोक्साइड के पानी से छुटकारा पाने का सबसे अच्छा तरीका पानी में मौजूद अन्य अपशिष्टों की प्रकृति पर निर्भर करता है; उदाहरण के लिए, यदि कम करने वाले एजेंट (हाइड्रेज़िन या मिथाइल अल्कोहल) मौजूद हैं, उदाहरण के लिए रॉकेट परीक्षण स्टेशन से अपशिष्ट जल में, तो यह सलाह दी जाती है सबसे पहले पेरोक्साइड और इन पदार्थों के बीच परस्पर क्रिया को प्रेरित करना। चूंकि हाइड्रोजन पेरोक्साइड आसानी से क्षारीय वातावरण में विघटित हो जाता है, साथ ही विभिन्न धातु उत्प्रेरक के प्रभाव में, अवशिष्ट पेरोक्साइड को संसाधित करने के तरीकों में से एक के अनुसार, पीएच को 11 तक लाने के लिए पानी में चूना जोड़ने का प्रस्ताव है, जिसके बाद जोड़ें घुलनशील मैंगनीज नमक, उदाहरण के लिए क्लोराइड, ताकि मैंगनीज सांद्रता लगभग 4 मिलीग्राम/लीटर हो। इस पीएच पर, मैंगनीज मैंगनीज ऑक्साइड हाइड्रेट के बारीक अवक्षेप में परिवर्तित होता हुआ प्रतीत होता है, जो एक बहुत प्रभावी उत्प्रेरक है। मिश्रण को तब तक हिलाया जाना चाहिए जब तक कि पेरोक्साइड पूरी तरह से विघटित न हो जाए और, तलछट जमने के बाद, अपशिष्ट जल को एक जलाशय में छोड़ दिया जाना चाहिए। जमा हुआ कीचड़ संभवतः पुन: उपयोग किया जा सकता है।
बेशक, चार्ज ट्रांसफर का सिद्धांत बहुत महत्वपूर्ण है, लेकिन ये घटनाएं अभी भी पूरी तरह से स्पष्ट नहीं हैं और एक सुसंगत विश्वसनीय सिद्धांत से जुड़ी नहीं हैं। उदाहरण के लिए, बेरियम पेरोक्साइड, जो लगभग पूरी तरह से आयनों से बना है, स्थिर है। नीचे दिए गए कार्यों से पता चलता है कि एसाइल पेरोक्साइड में इलेक्ट्रॉन-दान करने वाले पदार्थों का परिचय अपघटन को तेज करता है। जाहिरा तौर पर, ऐसी कोई भी तुलना केवल अनुरूप प्रक्रियाओं के लिए मान्य है, यानी, समान या समतुल्य अभिकर्मक, आरंभकर्ता या उत्प्रेरक को शामिल करने वाली सजातीय या विषम प्रक्रिया के कारण समान वातावरण में समान बंधन को तोड़ने के लिए। इस प्रकार, यदि हम गैस चरण में सजातीय अपघटन पर विचार करते हैं, तो कार्बनिक पेरोक्साइड स्पष्ट रूप से हाइड्रोजन पेरोक्साइड की तुलना में कम स्थिर होते हैं। इसके विपरीत, फेरस आयन के साथ प्रतिक्रियाओं का एक उदाहरण दिखाता है कि अध्ययन किए गए सभी पेरोक्साइड में हाइड्रोजन पेरोक्साइड सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील है। विशेष रूप से, विस्फोट या विस्फोट के प्रति किसी पेरोक्साइड की संवेदनशीलता और कड़ाई से परिभाषित परिस्थितियों में इसकी प्रतिक्रिया की गति के बीच अंतर करना आवश्यक है। जनरल केमिस्ट्री के बुनियादी सिद्धांत खंड 2 संस्करण 3 (1973) -- [
पानी के अलावा, ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन का एक और यौगिक ज्ञात है - हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच 2 ओ 2)। प्रकृति में, यह वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ कई पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान उप-उत्पाद के रूप में बनता है। इसके अंश लगातार वर्षा में समाहित रहते हैं। हाइड्रोजन पेरोक्साइड भी आंशिक रूप से जलती हुई हाइड्रोजन की लौ में बनता है, लेकिन दहन उत्पादों के ठंडा होने पर विघटित हो जाता है।
काफी बड़ी सांद्रता (कई प्रतिशत तक) में, आणविक ऑक्सीजन के साथ रिलीज के समय हाइड्रोजन की बातचीत से एच 2 ओ 2 प्राप्त किया जा सकता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड भी आंशिक रूप से तब बनता है जब नम ऑक्सीजन को 2000 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, जब एक शांत विद्युत निर्वहन हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के नम मिश्रण से गुजरता है, और जब पानी पराबैंगनी किरणों या ओजोन के संपर्क में आता है।
ऊष्मा हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनाती है।
तत्वों से हाइड्रोजन पेरोक्साइड के निर्माण की ऊष्मा को सीधे निर्धारित करना संभव नहीं है। इसे अप्रत्यक्ष रूप से खोजने की क्षमता जी.आई. हेस (1840) द्वारा स्थापित ताप मात्रा की स्थिरता के नियम द्वारा प्रदान की जाती है: क्रमिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का कुल थर्मल प्रभाव उसी के साथ प्रतिक्रियाओं की किसी भी अन्य श्रृंखला के थर्मल प्रभाव के बराबर होता है। प्रारंभिक पदार्थ और अंतिम उत्पाद।
कड़ाई से बोलते हुए, हेस के नियम को "ऊर्जा योगों की स्थिरता के नियम" के रूप में तैयार किया जाना चाहिए, क्योंकि रासायनिक परिवर्तनों के दौरान, ऊर्जा को न केवल थर्मल ऊर्जा के रूप में, बल्कि यांत्रिक, विद्युत आदि के रूप में भी जारी या अवशोषित किया जा सकता है। यह मान लिया गया कि विचाराधीन प्रक्रियाएँ स्थिर दबाव या स्थिर आयतन पर होती हैं। एक नियम के रूप में, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में बिल्कुल यही मामला है, और ऊर्जा के अन्य सभी रूपों को गर्मी में परिवर्तित किया जा सकता है। इस नियम का सार विशेष रूप से निम्नलिखित यांत्रिक सादृश्य के प्रकाश में स्पष्ट रूप से प्रकट होता है: घर्षण के बिना गिरने वाले भार द्वारा किया गया कुल कार्य पथ पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल प्रारंभिक और अंतिम ऊंचाइयों के बीच के अंतर पर निर्भर करता है। उसी तरह, किसी विशेष रासायनिक प्रतिक्रिया का समग्र तापीय प्रभाव उसके अंतिम उत्पादों और प्रारंभिक पदार्थों के गठन (तत्वों से) की गर्मी में अंतर से ही निर्धारित होता है। यदि ये सभी मात्राएँ ज्ञात हैं, तो प्रतिक्रिया के तापीय प्रभाव की गणना करने के लिए प्रारंभिक पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा के योग को अंतिम उत्पादों के निर्माण की ऊष्मा के योग से घटाना पर्याप्त है। हेस के नियम का उपयोग अक्सर उन प्रतिक्रियाओं की ऊष्मा की गणना करने के लिए किया जाता है जिनके लिए प्रत्यक्ष प्रयोगात्मक निर्धारण कठिन या असंभव भी है।
जब एच 2 ओ 2 पर लागू किया जाता है, तो जल निर्माण के दो अलग-अलग तरीकों पर विचार के आधार पर गणना की जा सकती है:
1. मान लीजिए प्रारंभ में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के संयोजन से हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनता है, जो बाद में पानी और ऑक्सीजन में विघटित हो जाता है। तब हमारे पास निम्नलिखित दो प्रक्रियाएँ होंगी:
2 एच 2 + 2 ओ 2 = 2 एच 2 ओ 2 + 2x केजे
2 एच 2 ओ 2 = 2 एच 2 ओ + ओ 2 + 196 केजे
बाद की प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव प्रयोगात्मक रूप से आसानी से निर्धारित किया जाता है। दोनों समीकरणों को पद दर पद जोड़ने पर और एकल पदों को रद्द करने पर, हमें प्राप्त होता है
2 एच 2 + ओ 2 = 2 एच 2 ओ + (2x + 196) केजे।
2. मान लीजिए कि जब हाइड्रोजन ऑक्सीजन के साथ मिलती है तो सीधे पानी बनता है
2 एच 2 + ओ 2 = 2 एच 2 ओ + 573 केजे।
चूँकि दोनों ही मामलों में प्रारंभिक सामग्री और अंतिम उत्पाद दोनों समान हैं, 2x + 196 = 573, जहाँ से x = 188.5 kJ। यह तत्वों से एक मोल हाइड्रोजन पेरोक्साइड के बनने की ऊष्मा होगी।
रसीद।
बेरियम पेरोक्साइड (BaO2) से हाइड्रोजन पेरोक्साइड प्राप्त करने का सबसे आसान तरीका इसे तनु सल्फ्यूरिक एसिड से उपचारित करना है:
BaO 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + H 2 O 2.
इस मामले में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ, पानी में अघुलनशील बेरियम सल्फेट बनता है, जिसमें से तरल को निस्पंदन द्वारा अलग किया जा सकता है। H2O2 आमतौर पर 3% जलीय घोल के रूप में बेचा जाता है।
60-70 डिग्री सेल्सियस पर एच 2 ओ 2 के पारंपरिक 3% जलीय घोल के लंबे समय तक वाष्पीकरण द्वारा, इसमें हाइड्रोजन पेरोक्साइड की सामग्री को 30% तक बढ़ाया जा सकता है। मजबूत समाधान प्राप्त करने के लिए, पानी को कम दबाव में आसुत किया जाना चाहिए। तो, 15 मिमी एचजी पर। कला। सबसे पहले (लगभग 30 डिग्री सेल्सियस से), मुख्य रूप से पानी को आसुत किया जाता है, और जब तापमान 50 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, तो हाइड्रोजन पेरोक्साइड का एक बहुत ही केंद्रित समाधान आसवन फ्लास्क में रहता है, जिसमें से, मजबूत शीतलन के साथ, इसके सफेद क्रिस्टल को अलग किया जा सकता है .
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन की मुख्य विधि पानी के साथ पर्सल्फ्यूरिक एसिड (या इसके कुछ लवण) की परस्पर क्रिया है, जो निम्नलिखित योजना के अनुसार आसानी से आगे बढ़ती है:
एच 2 एस 2 ओ 8 + 2 एच 2 ओ = 2 एच 2 एसओ 4 + एच 2 ओ 2।
कुछ नई विधियाँ (कार्बनिक पेरोक्साइड यौगिकों का अपघटन, आदि) और BaO2 से प्राप्त करने की पुरानी विधि कम महत्व की हैं। बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के भंडारण और परिवहन के लिए, एल्यूमीनियम कंटेनर (कम से कम 99.6% शुद्धता) सबसे उपयुक्त हैं।
भौतिक गुण।
शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक रंगहीन, सिरप जैसा तरल (लगभग 1.5 ग्राम/मिलीलीटर के घनत्व के साथ) है, जो बिना अपघटन के पर्याप्त कम दबाव में आसवित होता है। एच 2 ओ 2 का जमना संपीड़न (पानी के विपरीत) के साथ होता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड के सफेद क्रिस्टल -0.5 डिग्री सेल्सियस पर पिघलते हैं, यानी लगभग बर्फ के समान तापमान पर।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के संलयन की ऊष्मा 13 kJ/mol है, वाष्पीकरण की ऊष्मा 50 kJ/mol (25 °C पर) है। सामान्य दबाव में, शुद्ध H2O2 152°C पर तीव्र अपघटन के साथ उबलता है (और वाष्प विस्फोटक हो सकता है)। इसके महत्वपूर्ण तापमान और दबाव के लिए, सैद्धांतिक रूप से गणना किए गए मान 458 डिग्री सेल्सियस और 214 एटीएम हैं। शुद्ध H2O2 का घनत्व ठोस अवस्था में 1.71 ग्राम/सेमी3, 0 डिग्री सेल्सियस पर 1.47 ग्राम/सेमी3 और 25 डिग्री सेल्सियस पर 1.44 ग्राम/सेमी3 है। तरल हाइड्रोजन पेरोक्साइड, पानी की तरह, अत्यधिक संबद्ध है। एच 2 ओ 2 (1.41) का अपवर्तक सूचकांक, साथ ही इसकी चिपचिपाहट और सतह तनाव, पानी (समान तापमान पर) की तुलना में थोड़ा अधिक है।
संरचनात्मक सूत्र।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड H-O-O-H का संरचनात्मक सूत्र दर्शाता है कि दो ऑक्सीजन परमाणु एक दूसरे से सीधे जुड़े हुए हैं। यह बंधन नाजुक होता है और अणु की अस्थिरता का कारण बनता है। दरअसल, शुद्ध H2O2 विस्फोट के साथ पानी और ऑक्सीजन में विघटित होने में सक्षम है। यह तनु जलीय घोल में अधिक स्थिर होता है।
ऑप्टिकल विधियों द्वारा यह स्थापित किया गया है कि H-O-O-H अणु रैखिक नहीं है: H-O बांड O-O बांड के साथ लगभग 95° का कोण बनाते हैं। इस प्रकार के अणुओं के चरम स्थानिक रूप नीचे दिखाई गई सपाट संरचनाएं हैं - सीआईएस फॉर्म (ओ-ओ बॉन्ड के एक तरफ दोनों एच-ओ बॉन्ड) और ट्रांस फॉर्म (विपरीत पक्षों पर एच-ओ बॉन्ड)।
उनमें से एक से दूसरे में संक्रमण एच-ओ बांड को ओ-ओ बांड अक्ष के साथ घुमाकर किया जा सकता है, लेकिन इसे कम ऊर्जावान रूप से अनुकूल राज्यों (3.8 केजे द्वारा) को मध्यवर्ती रूप से दूर करने की आवश्यकता के कारण होने वाले आंतरिक रोटेशन के संभावित अवरोध से रोका जाता है। ट्रांस-फॉर्म के लिए /मोल और सीआईएस फॉर्म के लिए 15 केजे/मोल)। एच 2 ओ 2 अणुओं में एच-ओ बांड का लगभग गोलाकार घुमाव नहीं होता है, लेकिन उनके कुछ कंपन किसी दिए गए अणु के लिए सबसे स्थिर मध्यवर्ती स्थिति - तिरछा ("गौच") रूप के आसपास होते हैं।
रासायनिक गुण।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड जितना शुद्ध होगा, भंडारण के दौरान यह उतनी ही धीमी गति से विघटित होगा। एच 2 ओ 2 के अपघटन के लिए विशेष रूप से सक्रिय उत्प्रेरक कुछ धातुओं (सीयू, फ़े, एमएन, आदि) के यौगिक हैं, और यहां तक कि उनमें से जो सीधे विश्लेषणात्मक निर्धारण के लिए उत्तरदायी नहीं हैं, उनका भी ध्यान देने योग्य प्रभाव होता है। एथिल धातुओं को बांधने के लिए, सोडियम पाइरोफॉस्फेट - Na 4 P 2 O 7 - की एक छोटी मात्रा (लगभग 1:10,000) को अक्सर "स्टेबलाइज़र" के रूप में हाइड्रोजन पेरोक्साइड में जोड़ा जाता है।
क्षारीय वातावरण स्वयं हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन का कारण नहीं बनता है, बल्कि इसके उत्प्रेरक अपघटन को दृढ़ता से बढ़ावा देता है। इसके विपरीत, अम्लीय वातावरण इस अपघटन को कठिन बना देता है। इसलिए, एच 2 ओ 2 समाधान को अक्सर सल्फ्यूरिक या फॉस्फोरिक एसिड के साथ अम्लीकृत किया जाता है। गर्म करने और प्रकाश के संपर्क में आने पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड तेजी से विघटित होता है, इसलिए इसे ठंडी, अंधेरी जगह पर संग्रहित किया जाना चाहिए।
पानी की तरह, हाइड्रोजन पेरोक्साइड कई लवणों को अच्छी तरह से घोल देता है। यह किसी भी अनुपात में पानी (अल्कोहल के साथ भी) के साथ मिल जाता है। इसके पतले घोल में एक अप्रिय "धात्विक" स्वाद होता है। जब तेज़ घोल त्वचा पर असर करता है, तो जलन होती है और जला हुआ क्षेत्र सफेद हो जाता है।
नीचे हम 0 डिग्री सेल्सियस (जी प्रति 100 ग्राम विलायक) पर पानी और हाइड्रोजन पेरोक्साइड में कुछ नमक की घुलनशीलता की तुलना करते हैं:
शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड प्राप्त करने वाले 19वीं सदी के कई शोधकर्ताओं ने इस यौगिक के खतरों को नोट किया। इसलिए, जब उन्होंने एन को अलग करने की कोशिश की
2 ओ 2 पानी से डायथाइल ईथर के साथ तनु विलयन के निष्कर्षण के बाद वाष्पशील ईथर के आसवन से, परिणामी पदार्थ कभी-कभी बिना किसी स्पष्ट कारण के फट जाता है। इनमें से एक प्रयोग में, जर्मन रसायनज्ञ यू.वी. ब्रुहल ने निर्जल एच. प्राप्त किया 2 ओ 2 , जिसमें ओजोन जैसी गंध थी और एक अप्रयुक्त कांच की छड़ से छूने पर विस्फोट हो गया। एच की थोड़ी मात्रा के बावजूद 2 ओ 2 (कुल 12 मिली) विस्फोट इतना शक्तिशाली था कि उसने मेज के बोर्ड में एक गोल छेद कर दिया, उसकी दराज में रखा सामान, साथ ही मेज पर और आसपास खड़ी बोतलें और उपकरण नष्ट हो गए।भौतिक गुण। शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड एच के परिचित 3% समाधान से बहुत अलग है 2 ओ 2 , जो होम मेडिसिन कैबिनेट में है। सबसे पहले, यह पानी से लगभग डेढ़ गुना भारी है (20 डिग्री सेल्सियस पर घनत्व 1.45 ग्राम/सेमी है) 3). H2O2 जम जाता है शून्य से 0.41 डिग्री सेल्सियस पर पानी के हिमांक से थोड़ा कम तापमान पर, लेकिन यदि आप किसी शुद्ध तरल को जल्दी से ठंडा करते हैं, तो यह आमतौर पर जमता नहीं है, लेकिन सुपरकूल हो जाता है, एक पारदर्शी कांच के द्रव्यमान में बदल जाता है। समाधान एच 2 ओ 2 बहुत कम तापमान पर फ्रीज करें: 30% घोल माइनस 30 डिग्री सेल्सियस पर, और 60% घोल माइनस 53 डिग्री सेल्सियस पर। फोड़ा एच 2 ओ 2 साधारण पानी से अधिक तापमान पर, 150.2 डिग्री सेल्सियस पर, ग्लास एच को गीला कर देता है 2 ओ 2 पानी से भी बदतर, और यह जलीय घोल के धीमे आसवन के दौरान एक दिलचस्प घटना की ओर ले जाता है: जबकि पानी घोल से आसुत होता है, यह हमेशा की तरह बूंदों के रूप में रेफ्रिजरेटर से रिसीवर तक बहता है; इसका आसवन कब प्रारंभ होता है 2 ओ 2 , तरल एक सतत पतली धारा के रूप में रेफ्रिजरेटर से बाहर आता है। त्वचा पर, शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड और इसके संकेंद्रित घोल सफेद धब्बे छोड़ देते हैं और गंभीर रासायनिक जलन के कारण जलन पैदा करते हैं।हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन के लिए समर्पित एक लेख में, टेनार्ड ने इस पदार्थ की तुलना सिरप के साथ बहुत सफलतापूर्वक नहीं की; शायद उनका मतलब था कि शुद्ध एच
2 ओ 2 , चीनी सिरप की तरह, प्रकाश को दृढ़ता से अपवर्तित करता है। दरअसल, निर्जल एच का अपवर्तनांक 2 ओ 2 (1.41) पानी (1.33) से बहुत अधिक है। हालाँकि, या तो गलत व्याख्या के परिणामस्वरूप, या फ्रेंच से खराब अनुवाद के कारण, लगभग सभी पाठ्यपुस्तकें अभी भी लिखती हैं कि शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक "गाढ़ा, सिरप वाला तरल" है, और यहां तक कि सैद्धांतिक रूप से हाइड्रोजन बांड के गठन द्वारा इसकी व्याख्या भी की जाती है। लेकिन पानी भी हाइड्रोजन बांड बनाता है। वास्तव में, एन की चिपचिपाहट 2 ओ 2 थोड़ा ठंडा (लगभग 13 डिग्री सेल्सियस तक) पानी के समान, लेकिन यह नहीं कहा जा सकता कि ठंडा पानी चाशनी जैसा गाढ़ा होता है।अपघटन प्रतिक्रिया. शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक बहुत ही खतरनाक पदार्थ है, क्योंकि कुछ शर्तों के तहत इसका विस्फोटक अपघटन संभव है: एच 2 ओ 2 ® एच 2 ओ + 1/2 ओ 2 98 kJ प्रति मोल H जारी करना 2 ओ 2 (34 ग्राम)। यह एक बहुत बड़ी ऊर्जा है: यह हाइड्रोजन और क्लोरीन के मिश्रण के विस्फोट के दौरान 1 मोल एचसीएल बनने पर निकलने वाली ऊर्जा से अधिक है; यह इस प्रतिक्रिया में बने पानी से 2.5 गुना अधिक पानी को पूरी तरह से वाष्पित करने के लिए पर्याप्त है। एच के सांद्रित जलीय घोल भी खतरनाक हैं 2 ओ 2 , उनकी उपस्थिति में कई कार्बनिक यौगिक आसानी से स्वतः ही प्रज्वलित हो जाते हैं, और प्रभाव पड़ने पर ऐसे मिश्रण फट सकते हैं। सांद्रित घोलों को संग्रहित करने के लिए, विशेष रूप से शुद्ध एल्युमीनियम से बने बर्तनों या मोम लगे कांच के बर्तनों का उपयोग करें।अधिक बार आप एच के कम सांद्रित 30% घोल का सामना करते हैं
2 ओ 2 , जिसे पेरिहाइड्रोल कहा जाता है, लेकिन ऐसा समाधान भी खतरनाक है: यह त्वचा पर जलन का कारण बनता है (जब यह कार्य करता है, तो रंग के पदार्थों के मलिनकिरण के कारण त्वचा तुरंत सफेद हो जाती है), और यदि अशुद्धियाँ प्रवेश करती हैं, तो विस्फोटक उबलना संभव है। अपघटन एच 2 ओ 2 और इसके समाधान, जिनमें विस्फोटक भी शामिल हैं, कई पदार्थों के कारण होते हैं, उदाहरण के लिए, भारी धातु आयन, जो इस मामले में उत्प्रेरक की भूमिका निभाते हैं, और यहां तक कि धूल के कण भी। 2 ओ 2 प्रतिक्रिया की मजबूत ऊष्माक्षेपीता, प्रक्रिया की श्रृंखला प्रकृति और एच अपघटन की सक्रियण ऊर्जा में महत्वपूर्ण कमी द्वारा समझाया गया है 2 ओ 2 विभिन्न पदार्थों की उपस्थिति में, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़ों से आंका जा सकता है:रक्त में एंजाइम कैटालेज़ पाया जाता है; यह इसके लिए धन्यवाद है कि फार्मास्युटिकल "हाइड्रोजन पेरोक्साइड" ऑक्सीजन की रिहाई से "उबलता" है जब इसका उपयोग कटी हुई उंगली को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है। H के सांद्रित विलयन की अपघटन अभिक्रिया 2 ओ 2 न केवल मनुष्य कैटालेज़ का उपयोग करते हैं; यह वह प्रतिक्रिया है जो बॉम्बार्डियर बीटल को दुश्मनों पर गर्म धारा छोड़ कर उनसे लड़ने में मदद करती है ( सेमी . विस्फोटक). एक अन्य एंजाइम, पेरोक्सीडेज, अलग तरह से कार्य करता है: यह एच को विघटित नहीं करता है 2 ओ 2 , लेकिन इसकी उपस्थिति में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ अन्य पदार्थों का ऑक्सीकरण होता है।हाइड्रोजन पेरोक्साइड की प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करने वाले एंजाइम कोशिका के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। फेफड़ों से आने वाली ऑक्सीजन से जुड़ी ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं द्वारा शरीर को ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। इन प्रतिक्रियाओं में, H मध्यवर्ती रूप से बनता है
2 ओ 2 , जो कोशिका के लिए हानिकारक है क्योंकि यह विभिन्न जैव अणुओं को अपरिवर्तनीय क्षति पहुंचाता है। कैटालेज़ और पेरोक्सीडेज़ एच को परिवर्तित करने के लिए एक साथ काम करते हैं 2 ओ 2 पानी और ऑक्सीजन में.एच अपघटन प्रतिक्रिया
2 ओ 2 अक्सर एक कट्टरपंथी श्रृंखला तंत्र के माध्यम से आगे बढ़ता है ( सेमी. श्रृंखला प्रतिक्रियाएँ), जबकि उत्प्रेरक की भूमिका मुक्त कणों को आरंभ करना है। इस प्रकार, एच के जलीय घोल के मिश्रण में 2 ओ 2 और Fe 2+ (तथाकथित फेंटन अभिकर्मक) Fe आयन से एक इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रतिक्रिया होती है 2+ प्रति H 2 O 2 अणु Fe आयन के निर्माण के साथ 3+ और एक बहुत ही अस्थिर रेडिकल आयन . , जो तुरंत OH आयन में विघटित हो जाता है और मुक्त हाइड्रॉक्सिल रेडिकल OH. ( सेमी. मुक्त कण). कट्टरपंथी महामहिम. बहुत सक्रिय। यदि सिस्टम में कार्बनिक यौगिक हैं, तो हाइड्रॉक्सिल रेडिकल के साथ विभिन्न प्रतिक्रियाएं संभव हैं। इस प्रकार, सुगंधित यौगिकों और हाइड्रॉक्सी एसिड का ऑक्सीकरण होता है (बेंजीन, उदाहरण के लिए, फिनोल में बदल जाता है), असंतृप्त यौगिक हाइड्रॉक्सिल समूहों को दोहरे बंधन से जोड़ सकते हैं: सीएच 2 =CHCH 2 OH + 2OH. ® एनओसीएच 2 सीएच(ओएच)सीएच 2 ओह, और पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। उपयुक्त अभिकर्मकों के अभाव में, OH. H 2 O 2 के साथ प्रतिक्रिया करता है कम सक्रिय मूलक HO के निर्माण के साथ 2 . , जो Fe आयनों को कम करने में सक्षम है 2+ , जो उत्प्रेरक चक्र को बंद कर देता है: H 2 O 2 + Fe 2+ ® Fe 3+ + OH . + ओह ओह. + एच 2 ओ 2 ® एच 2 ओ + एचओ 2 .एचओ 2 . +फ़े 3+
® Fe 2+ + O 2 + H + ® H 2 O. कुछ शर्तों के तहत, एच का श्रृंखला अपघटन संभव है 2 ओ 2 , जिसका एक सरलीकृत तंत्र आरेख द्वारा दर्शाया जा सकता है. + एच 2 ओ 2 ® एच 2 ओ + एचओ 2 . 2 . +H2O2® एच 2 ओ + ओ 2 + ओएच . वगैरह।एच अपघटन प्रतिक्रियाएं
2 ओ 2 परिवर्तनशील संयोजकता वाली विभिन्न धातुओं की उपस्थिति में होता है। जब जटिल यौगिकों में बंधे होते हैं, तो वे अक्सर अपनी गतिविधि में उल्लेखनीय वृद्धि करते हैं। उदाहरण के लिए, तांबे के आयन लौह आयनों की तुलना में कम सक्रिय होते हैं, लेकिन अमोनिया कॉम्प्लेक्स 2+ में बंधे होते हैं , वे एच के तेजी से विघटन का कारण बनते हैं 2 ओ 2 . एमएन आयनों का प्रभाव समान होता है 2+ कुछ कार्बनिक यौगिकों के साथ परिसरों में बंधा हुआ। इन आयनों की उपस्थिति में, प्रतिक्रिया श्रृंखला की लंबाई को मापना संभव था। ऐसा करने के लिए, हमने सबसे पहले प्रतिक्रिया दर को घोल से ऑक्सीजन निकलने की दर से मापा। फिर बहुत कम सांद्रता (लगभग 10 5 mol/l) अवरोधक एक पदार्थ है जो प्रभावी रूप से मुक्त कणों के साथ प्रतिक्रिया करता है और इस प्रकार श्रृंखला को तोड़ देता है। ऑक्सीजन का निकलना तुरंत बंद हो गया, लेकिन लगभग 10 मिनट के बाद, जब सभी अवरोधकों का उपयोग हो गया, तो यह उसी दर पर फिर से शुरू हो गया। प्रतिक्रिया दर और श्रृंखला समाप्ति की दर को जानने के बाद, श्रृंखला की लंबाई की गणना करना आसान है, जो 10 के बराबर निकली 3 लिंक बड़ी श्रृंखला की लंबाई एच अपघटन की उच्च दक्षता निर्धारित करती है 2 ओ 2 सबसे प्रभावी उत्प्रेरक की उपस्थिति में जो उच्च दर पर मुक्त कण उत्पन्न करते हैं। संकेतित श्रृंखला लंबाई के लिए, अपघटन दर एच 2 ओ 2 वास्तव में हजार गुना बढ़ जाता है।कभी-कभी एच का विघटन ध्यान देने योग्य होता है
2 ओ 2 यहां तक कि अशुद्धियों के ऐसे निशान भी उत्पन्न होते हैं जिनका विश्लेषणात्मक रूप से लगभग पता नहीं चल पाता है। इस प्रकार, सबसे प्रभावी उत्प्रेरकों में से एक धातु ऑस्मियम का सॉल निकला: इसका मजबूत उत्प्रेरक प्रभाव 1:10 के कमजोर पड़ने पर भी देखा गया था। 9 , अर्थात। प्रति 1000 टन पानी में 1 ग्राम ओएस। सक्रिय उत्प्रेरक पैलेडियम, प्लैटिनम, इरिडियम, सोना, चांदी के साथ-साथ कुछ धातुओं एमएनओ के ठोस ऑक्साइड के कोलाइडल समाधान हैं। 2, सीओ 2 ओ 3, पीबीओ 2 इत्यादि, जो स्वयं नहीं बदलते। विघटन बहुत तेजी से आगे बढ़ सकता है। तो, अगर एक छोटी सी चुटकी MnO 2 H के 30% घोल को एक परखनली में डालें 2 ओ 2 , भाप का एक स्तंभ तरल के छींटे के साथ परखनली से बाहर फूटता है। अधिक सांद्रित विलयन से विस्फोट होता है। प्लैटिनम की सतह पर अपघटन अधिक शांति से होता है। इस मामले में, प्रतिक्रिया दर सतह की स्थिति से काफी प्रभावित होती है। जर्मन रसायनज्ञ वाल्टर स्प्रिंग ने 19वीं सदी के अंत में आयोजित किया। ऐसा अनुभव. अच्छी तरह से साफ और पॉलिश किए गए प्लैटिनम कप में, एच के 38% समाधान की अपघटन प्रतिक्रिया 2 ओ 2 60 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर भी नहीं गया। यदि आप सुई से कप के तल पर बमुश्किल ध्यान देने योग्य खरोंच बनाते हैं, तो पहले से ही ठंडा (12 डिग्री सेल्सियस पर) घोल खरोंच वाली जगह पर ऑक्सीजन के बुलबुले छोड़ना शुरू कर देता है, और गर्म होने पर, इस स्थान पर अपघटन काफ़ी तेज़ हो जाता है। यदि स्पंजी प्लैटिनम, जिसका सतह क्षेत्र बहुत बड़ा है, को ऐसे घोल में मिलाया जाए, तो विस्फोटक अपघटन संभव है।एच का तीव्र अपघटन
2 ओ 2 यदि उत्प्रेरक जोड़ने से पहले घोल में एक सर्फेक्टेंट (साबुन, शैम्पू) मिलाया जाए तो इसे एक प्रभावी व्याख्यान प्रयोग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। छोड़ी गई ऑक्सीजन एक समृद्ध सफेद झाग बनाती है, जिसे "हाथी टूथपेस्ट" कहा गया है।कुछ उत्प्रेरक एच के गैर-श्रृंखला अपघटन की शुरुआत करते हैं
2 O 2, उदाहरण के लिए: H 2 O 2 + 2I + 2H + ® 2H 2 O + I 2 ® 2I + 2H + + O 2। Fe आयनों के ऑक्सीकरण की स्थिति में एक गैर-श्रृंखला प्रतिक्रिया भी होती है 2+ अम्लीय घोल में: 2FeSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O. चूंकि जलीय घोल में लगभग हमेशा विभिन्न उत्प्रेरकों के अंश होते हैं (कांच में मौजूद धातु आयन भी अपघटन को उत्प्रेरित कर सकते हैं), एच के घोल 2 ओ 2 लंबे समय तक भंडारण के दौरान पतला होने पर भी, धातु आयनों को बांधने वाले अवरोधक और स्टेबलाइजर्स जोड़े जाते हैं। इस मामले में, समाधान थोड़ा अम्लीकृत होते हैं, क्योंकि कांच पर शुद्ध पानी की क्रिया से कमजोर क्षारीय समाधान उत्पन्न होता है, जो एच के अपघटन को बढ़ावा देता है। 2 ओ 2 . एच के अपघटन की ये सभी विशेषताएं 2 ओ 2 विरोधाभास को हल होने दें. शुद्ध एच प्राप्त करने के लिए 2 ओ 2 कम दबाव में आसवन करना आवश्यक है, क्योंकि पदार्थ 70 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म होने पर और कमरे के तापमान पर भी, हालांकि बहुत धीरे-धीरे विघटित होता है (जैसा कि रासायनिक विश्वकोश में कहा गया है, प्रति वर्ष 0.5% की दर से)। इस मामले में, 150.2 डिग्री सेल्सियस के वायुमंडलीय दबाव पर क्वथनांक कैसे प्राप्त किया गया, जो उसी विश्वकोश में दिखाई देता है? आमतौर पर ऐसे मामलों में एक भौतिक-रासायनिक नियम का उपयोग किया जाता है: किसी तरल के वाष्प दबाव का लघुगणक रैखिक रूप से व्युत्क्रम तापमान (केल्विन पैमाने पर) पर निर्भर करता है, इसलिए यदि आप वाष्प दबाव एच को सटीक रूप से मापते हैं 2 ओ 2 कई (कम) तापमानों पर, यह गणना करना आसान है कि किस तापमान पर यह दबाव 760 मिमी एचजी तक पहुंच जाएगा। और यह सामान्य परिस्थितियों में क्वथनांक है।सैद्धांतिक रूप से, OH रेडिकल
. कमजोर ओओ बांड के टूटने के परिणामस्वरूप, आरंभकर्ताओं की अनुपस्थिति में भी बन सकता है, लेकिन इसके लिए काफी उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। H अणु में इस बंधन को तोड़ने की अपेक्षाकृत कम ऊर्जा के बावजूद 2 ओ 2 (यह 214 kJ/mol के बराबर है, जो पानी के अणु में HOH बंधन से 2.3 गुना कम है), OO बंधन अभी भी इतना मजबूत है कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड कमरे के तापमान पर बिल्कुल स्थिर हो सके। और क्वथनांक (150°C) पर भी इसे बहुत धीरे-धीरे विघटित होना चाहिए। गणना से पता चलता है कि कबइस तापमान पर, 0.5% का अपघटन भी काफी धीरे-धीरे होना चाहिए, भले ही श्रृंखला की लंबाई 1000 लिंक हो। गणना और प्रायोगिक डेटा के बीच विसंगति को तरल और प्रतिक्रिया पोत की दीवारों में सबसे छोटी अशुद्धियों के कारण होने वाले उत्प्रेरक अपघटन द्वारा समझाया गया है। इसलिए, एच अपघटन की सक्रियण ऊर्जा कई लेखकों द्वारा मापी गई है 2 ओ 2 "उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में भी" हमेशा 214 kJ/mol से काफी कम होता है। वास्तव में, एक अपघटन उत्प्रेरक हमेशा मौजूद होता है, घोल में नगण्य अशुद्धियों के रूप में और बर्तन की दीवारों के रूप में, यही कारण है कि निर्जल एच को गर्म करना 2 ओ 2 वायुमंडलीय दबाव पर उबलने से बार-बार विस्फोट होता है।कुछ शर्तों के तहत, एच का अपघटन
2 ओ 2 यह बहुत ही असामान्य रूप से होता है, उदाहरण के लिए, यदि आप H के घोल को गर्म करते हैं 2 ओ 2 पोटेशियम आयोडेट KIO की उपस्थिति में 3 , फिर अभिकर्मकों की कुछ सांद्रता पर एक दोलन प्रतिक्रिया देखी जाती है, जिसमें ऑक्सीजन की रिहाई समय-समय पर रुकती है और फिर 40 से 800 सेकंड की अवधि के साथ फिर से शुरू होती है।एच के रासायनिक गुण 2 ओ 2 . हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक अम्ल है, लेकिन बहुत कमजोर है। पृथक्करण स्थिरांक एच 2 ओ 2 एच + + एचओ 2 25° C पर 2.4 10 के बराबर है 12 , जो एच की तुलना में परिमाण के 5 ऑर्डर कम है 2 एस. मध्यम लवण एच 2 ओ 2 क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं को आमतौर पर पेरोक्साइड कहा जाता है ( सेमी. पेरोक्साइड). पानी में घुलने पर, वे लगभग पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड हो जाते हैं: Na 2 O 2 + 2H 2 O ® 2NaOH + H 2 O 2 . विलयनों के अम्लीकरण से हाइड्रोलिसिस को बढ़ावा मिलता है। एसिड एच की तरह 2 ओ 2 अम्ल लवण भी बनाता है, उदाहरण के लिए, Ba(H O)। 2)2, NaHO 2 आदि। एसिड लवण हाइड्रोलिसिस के प्रति कम संवेदनशील होते हैं, लेकिन गर्म होने पर आसानी से विघटित हो जाते हैं, ऑक्सीजन छोड़ते हैं: 2NaHO 2 ® 2NaOH + O 2 . क्षार जारी, जैसा कि एच के मामले में 2 ओ 2 , अपघटन को बढ़ावा देता है।समाधान एच
2 ओ 2 , विशेष रूप से सांद्रित वाले, में एक मजबूत ऑक्सीकरण प्रभाव होता है। इस प्रकार, एच के 65% समाधान के प्रभाव में 2 ओ 2 कागज, चूरा और अन्य ज्वलनशील पदार्थों पर वे आग लगा देते हैं। कम सांद्रित घोल नील जैसे कई कार्बनिक यौगिकों का रंग फीका कर देते हैं। फॉर्मेल्डिहाइड का ऑक्सीकरण असामान्य रूप से होता है: एच 2 ओ 2 पानी में नहीं (हमेशा की तरह), बल्कि मुक्त हाइड्रोजन में अपचयित होता है: 2HCHO + H 2 O 2 ® 2НСООН + Н 2 . यदि आप H का 30% घोल लेते हैं 2 ओ 2 और एचसीएचओ का 40% घोल, फिर थोड़ा गर्म करने के बाद एक हिंसक प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है, तरल उबलता है और झाग बनता है। एच. के तनु विलयनों का ऑक्सीडेटिव प्रभाव 2 ओ 2 अम्लीय वातावरण में सबसे अधिक स्पष्ट होता है, उदाहरण के लिए, एच 2 O 2 + H 2 C 2 O 4 ® 2H 2 O + 2CO 2 , लेकिन क्षारीय वातावरण में भी ऑक्सीकरण संभव है:Na + H 2 O 2 + NaOH® ना 2; 2K 3 + 3H 2 O 2® 2KCrO 4 + 2KOH + 8H 2 O. ब्लैक लेड सल्फाइड का सफेद सल्फेट पीबीएस में ऑक्सीकरण+ 4H 2 O 2 ® PbSO 4 + 4H 2 ओ का उपयोग पुराने चित्रों पर फीके पड़े सीसे के सफेद रंग को बहाल करने के लिए किया जा सकता है। प्रकाश के प्रभाव में, हाइड्रोक्लोरिक एसिड भी ऑक्सीकरण से गुजरता है:एच 2 ओ 2 + 2 एचसीएल ® 2 एच 2 ओ + सीएल 2। एच 2 ओ 2 जोड़ना अम्लों का धातुओं पर प्रभाव बहुत बढ़ जाता है। इस प्रकार, H के मिश्रण में 2 ओ 2 और H को पतला करें 2 एसओ 4 तांबा, चांदी और पारा घुल जाते हैं; अम्लीय वातावरण में आयोडीन आवधिक अम्ल HIO में ऑक्सीकृत हो जाता है 3 , सल्फर डाइऑक्साइड से सल्फ्यूरिक एसिड, आदि।असामान्य रूप से, टार्टरिक एसिड (रोशेल नमक) के पोटेशियम सोडियम नमक का ऑक्सीकरण उत्प्रेरक के रूप में कोबाल्ट क्लोराइड की उपस्थिति में होता है। प्रतिक्रिया के दौरान KOOC(CHOH)
2 COONa + 5H 2 O 2 ® KHCO 3 + NaHCO 3 + 6H 2 O + 2CO 2गुलाबी CoCl 2 टार्ट्रेट, टार्टरिक एसिड आयन के साथ एक जटिल यौगिक के निर्माण के कारण इसका रंग हरा हो जाता है। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है और टार्ट्रेट का ऑक्सीकरण होता है, कॉम्प्लेक्स नष्ट हो जाता है और उत्प्रेरक फिर से गुलाबी हो जाता है। यदि कोबाल्ट क्लोराइड के बजाय कॉपर सल्फेट को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो शुरुआती अभिकर्मकों के अनुपात के आधार पर मध्यवर्ती यौगिक, नारंगी या हरे रंग का होगा। प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, कॉपर सल्फेट का नीला रंग बहाल हो जाता है।हाइड्रोजन पेरोक्साइड मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों, साथ ही आसानी से ऑक्सीजन छोड़ने वाले पदार्थों की उपस्थिति में पूरी तरह से अलग तरह से प्रतिक्रिया करता है। ऐसे मामलों में एन
2 ओ 2 ऑक्सीजन की एक साथ रिहाई (एच के तथाकथित रिडक्टिव अपघटन) के साथ एक कम करने वाले एजेंट के रूप में भी कार्य कर सकता है 2 ओ 2 ), उदाहरण के लिए: 2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4® K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O;एजी 2 ओ + एच 2 ओ 2
® 2एजी + एच 2 ओ + ओ 2 ; ओ 3 + एच 2 ओ 2 ® एच 2 ओ + 2ओ 2 ; ® NaCl + H 2 O + O 2। अंतिम प्रतिक्रिया दिलचस्प है क्योंकि यह उत्तेजित ऑक्सीजन अणु उत्पन्न करती है जो नारंगी प्रतिदीप्ति उत्सर्जित करती है ( सेमी. क्लोरीन सक्रिय). इसी प्रकार, धात्विक सोना सोने के लवणों के घोल से निकलता है, धात्विक पारा पारा ऑक्साइड आदि से प्राप्त होता है। ऐसी असामान्य संपत्ति 2 ओ 2 उदाहरण के लिए, पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (II) के ऑक्सीकरण को अंजाम देने की अनुमति देता है, और फिर, स्थितियों को बदलकर, उसी अभिकर्मक का उपयोग करके प्रतिक्रिया उत्पाद को मूल यौगिक में पुनर्स्थापित करता है। पहली प्रतिक्रिया अम्लीय वातावरण में होती है, दूसरी क्षारीय वातावरण में:2K 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4® 2K 3 + K 2 SO 4 + 2H 2 O;2K3 + H2O2 + 2KOH
® 2K 4 + 2H 2 O + O 2.("दोहरा चरित्र" एन 2 ओ 2 एक रसायन विज्ञान शिक्षक को प्रसिद्ध अंग्रेजी लेखक स्टीवेन्सन की कहानी के नायक के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड की तुलना करने की अनुमति दी डॉ जेकेल और मिस्टर हाइड का अजीब मामला, अपने द्वारा आविष्कृत रचना के प्रभाव में, वह नाटकीय रूप से अपने चरित्र को बदल सकता है, एक सम्मानित सज्जन से एक रक्तपिपासु पागल में बदल सकता है।)एच 2 ओ 2 प्राप्त करना।अणु एच 2 ओ 2 विभिन्न यौगिकों के दहन और ऑक्सीकरण के दौरान हमेशा कम मात्रा में प्राप्त होते हैं। जलते समय एच 2 ओ 2 या तो मध्यवर्ती हाइड्रोपरॉक्साइड रेडिकल्स द्वारा प्रारंभिक यौगिकों से हाइड्रोजन परमाणुओं के अवशोषण से बनता है, उदाहरण के लिए: एचओ 2 . + सीएच 4 ® एच 2 ओ 2 + सीएच 3 . , या सक्रिय मुक्त कणों के पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप: 2OH. ® Н 2 О 2 , Н . + लेकिन 2 . ® एच 2 ओ 2 . उदाहरण के लिए, यदि ऑक्सीजन-हाइड्रोजन लौ को बर्फ के टुकड़े पर निर्देशित किया जाता है, तो पिघले हुए पानी में ध्यान देने योग्य मात्रा में H होगा 2 ओ 2 , मुक्त कणों के पुनर्संयोजन (एच अणु की लौ में) के परिणामस्वरूप बनता है 2 ओ 2 तुरंत विघटित हो जाएं)। अन्य गैसों के जलने पर भी ऐसा ही परिणाम प्राप्त होता है। शिक्षा एन 2 ओ 2 विभिन्न रेडॉक्स प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप कम तापमान पर भी हो सकता है।उद्योग में, लंबे समय से बेरियम पेरोक्साइड से तेनारा विधि द्वारा हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन नहीं किया जाता है, लेकिन अधिक आधुनिक तरीकों का उपयोग किया जाता है। उनमें से एक सल्फ्यूरिक एसिड समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस है। इस मामले में, एनोड पर, सल्फेट आयनों को पर्सल्फेट आयनों में ऑक्सीकृत किया जाता है: 2SO
4 2 2e ® S 2 O 8 2 . फिर पर्सल्फ्यूरिक एसिड को हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है: H 2 S 2 O 8 + 2H 2 O ® H 2 O 2 + 2H 2 SO 4। कैथोड पर, हमेशा की तरह, हाइड्रोजन का विकास होता है, इसलिए समग्र प्रतिक्रिया समीकरण 2H द्वारा वर्णित है 2 ओ ® एच 2 ओ 2 + एच 2 . लेकिन मुख्य आधुनिक विधि (विश्व उत्पादन का 80% से अधिक) कुछ कार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण है, उदाहरण के लिए, एथिलेंथ्राहाइड्रोक्विनोन, एक कार्बनिक विलायक में वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ, जबकि एच2 एंथ्राहाइड्रोक्विनोन से बनता है 2 ओ 2 और संबंधित एंथ्राक्विनोन, जिसे उत्प्रेरक पर हाइड्रोजन के साथ फिर से एंथ्राहाइड्रोक्विनोन में कम किया जाता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड को पानी के साथ मिश्रण से हटा दिया जाता है और आसवन द्वारा केंद्रित किया जाता है। आइसोप्रोपिल अल्कोहल का उपयोग करते समय एक समान प्रतिक्रिया होती है (यह हाइड्रोपरॉक्साइड के मध्यवर्ती गठन के साथ होती है): (सीएच 3) 2 सीएचओएच + ओ 2 ® (सीएच 3) 2 सी(यूएन) ओएच ® (सीएच 3) 2 सीओ + एच 2 ओ 2 . यदि आवश्यक हो, तो परिणामी एसीटोन को आइसोप्रोपिल अल्कोहल में भी कम किया जा सकता है।एच 2 ओ 2 का अनुप्रयोग। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और इसका वैश्विक उत्पादन प्रति वर्ष सैकड़ों हजारों टन तक होता है। इसका उपयोग अकार्बनिक पेरोक्साइड का उत्पादन करने के लिए, रॉकेट ईंधन के लिए ऑक्सीडाइज़र के रूप में, कार्बनिक संश्लेषण में, तेल, वसा, कपड़े, कागज को ब्लीच करने के लिए, अर्धचालक पदार्थों को शुद्ध करने के लिए, अयस्कों से मूल्यवान धातुओं को निकालने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, यूरेनियम को इसके अघुलनशील रूप में परिवर्तित करके) एक घुलनशील में), अपशिष्ट जल उपचार के लिए। चिकित्सा में, समाधान एन 2 ओ 2 श्लेष्म झिल्ली (स्टामाटाइटिस, गले में खराश) की सूजन संबंधी बीमारियों में, शुद्ध घावों के उपचार के लिए, धोने और चिकनाई के लिए उपयोग किया जाता है। संपर्क लेंस के मामलों में कभी-कभी ढक्कन में बहुत कम मात्रा में प्लैटिनम उत्प्रेरक रखा जाता है। कीटाणुशोधन के लिए, लेंस को एक पेंसिल केस में H के 3% घोल से भर दिया जाता है 2 ओ 2 , लेकिन चूंकि यह घोल आंखों के लिए हानिकारक है, इसलिए थोड़ी देर बाद पेंसिल केस को पलट दिया जाता है। इस मामले में, ढक्कन में उत्प्रेरक एच को जल्दी से विघटित कर देता है 2 ओ 2 साफ़ पानी और ऑक्सीजन के लिए.एक समय "पेरोक्साइड" से बालों को ब्लीच करना फैशनेबल था; अब बालों को रंगने वाले सुरक्षित यौगिक उपलब्ध हैं।
कुछ लवणों की उपस्थिति में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक प्रकार का ठोस "सांद्रण" बनाता है, जो परिवहन और उपयोग के लिए अधिक सुविधाजनक है। इसलिए, यदि आप सोडियम बोरेट (बोरेक्स) के बहुत ठंडे संतृप्त घोल में H मिलाते हैं
2 ओ 2 उपस्थिति में, सोडियम पेरोक्सोबोरेट Na के बड़े पारदर्शी क्रिस्टल 2 [(बीओ 2) 2 (ओएच) 4 ]. इस पदार्थ का व्यापक रूप से कपड़ों को ब्लीच करने और डिटर्जेंट के एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है। अणु एच 2 ओ 2 पानी के अणुओं की तरह, नमक की क्रिस्टलीय संरचना में प्रवेश करने में सक्षम होते हैं, जिससे क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स पेरोक्सोहाइड्रेट जैसा कुछ बनता है, उदाहरण के लिए, K 2 CO 3 3H 2 O 2, Na 2 CO 3 1.5H 2 हे; बाद वाले यौगिक को आमतौर पर "पर्सोल" के रूप में जाना जाता है।तथाकथित "हाइड्रोपेराइट" CO(NH
2) 2 एच 2 ओ 2 एच अणुओं को शामिल करने का एक क्लैथ्रेट यौगिक है 2 ओ 2 यूरिया क्रिस्टल जाली की रिक्तियों में।विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में, कुछ धातुओं को निर्धारित करने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि हाइड्रोजन पेरोक्साइड को टाइटेनियम (IV) नमक टाइटैनिल सल्फेट के घोल में मिलाया जाता है, तो पेर्टिटैनिक एसिड के निर्माण के कारण घोल चमकीला नारंगी हो जाता है:
TiOSO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 ® एच 2 + एच 2 ओ.रंगहीन मोलिब्डेट आयन MoO 4 2 H 2 O 2 द्वारा ऑक्सीकृत होता है एक तीव्र नारंगी रंग के पेरोक्साइड आयन में। एच की उपस्थिति में पोटेशियम डाइक्रोमेट का अम्लीकृत घोल 2 ओ 2 पर्क्रोमिक एसिड बनाता है: K2 करोड़ 2 ओ 7 + एच 2 एसओ 4 + 5 एच 2 ओ 2® एच 2 सीआर 2 ओ 12 + के 2 एसओ 4 + 5 एच 2O, जो बहुत जल्दी विघटित हो जाता है: H 2 Cr 2 O 12 + 3H 2 SO 4 ® सीआर 2 (एसओ 4) 3 + 4एच 2 ओ + 4ओ 2. यदि हम इन दो समीकरणों को जोड़ते हैं, तो हमें हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ पोटेशियम डाइक्रोमेट की कमी की प्रतिक्रिया मिलती है:के 2 करोड़ 2 ओ 7 + 4एच 2 एसओ 4 + 5एच 2 ओ 2® सीआर 2 (एसओ 4) 3 + के 2 एसओ 4 + 9एच 2 ओ + 4ओ 2।पर्क्रोमिक एसिड को ईथर के साथ एक जलीय घोल से निकाला जा सकता है (यह पानी की तुलना में ईथर के घोल में बहुत अधिक स्थिर होता है)। ईथर परत गहरे नीले रंग में बदल जाती है।इल्या लीनसन
साहित्य डोलगोप्लॉस्क बी.ए., तिन्याकोवा ई.आई. मुक्त कणों की उत्पत्ति और उनकी प्रतिक्रियाएँ. एम., रसायन विज्ञान, 1982हाइड्रोजन पेरोक्साइड का रसायन और प्रौद्योगिकी. एल., रसायन विज्ञान, 1984
