Dan sumber daya alam
Departemen Kimia dan Ekologi
MEMPELAJARI LAJU REAKSI DEKOMPOSISI
HIDROGEN PEROKSIDA DENGAN ADA KATALIS
DENGAN METODE GASOMETRIK.
dalam disiplin "Kimia fisik dan koloid"
untuk spesialisasi 060301.65 − Farmasi
Veliky Novgorod
1 Tujuan pekerjaan……………………………………………………………………………..3
2 Prinsip dasar teori…………………………………….3
4 Bagian percobaan…………………………………………………4
4.1 Dekomposisi hidrogen peroksida dengan adanya mangan dioksida MnO2………..……………………………………………………………………………….4
4.2 Dekomposisi hidrogen peroksida dengan adanya katalis pada suhu T2.................................. ................ ................................. ...................... ................6
5 Persyaratan isi laporan………………………………………..6
6 Contoh soal tes dan tugas……………………………7
1 TUJUAN PEKERJAAN
1. Tentukan konstanta laju, orde reaksi, waktu paruh pada suhu T1.
2. Buatlah grafik jumlah O2 yang dilepaskan terhadap waktu dan tentukan waktu paruhnya secara grafis.
3. Tentukan energi aktivasi reaksi, hitung koefisien suhu laju reaksi.
2 KETENTUAN DASAR TEORITIS
Penggunaan hidrogen peroksida dalam banyak proses teknologi, kedokteran dan pertanian didasarkan pada sifat pengoksidasinya. Proses penguraian H2O2 dalam larutan air terjadi secara spontan dan dapat direpresentasikan dengan persamaan:
Н2О2®Н2О +1/2 О2
Prosesnya dapat dipercepat dengan menggunakan katalis. Bisa berupa anion dan kation, misalnya CuSO4 (katalisis homogen). Katalis padat (batubara, logam, garam dan oksida logam) juga mempunyai efek mempercepat penguraian H2O2. Jalannya reaksi katalitik heterogen penguraian H2O2 dipengaruhi oleh pH medium, keadaan permukaan, dan racun katalitik, misalnya C2H5OH, CO, HCN, H2S.
Di dalam sel tumbuhan, hewan, dan manusia, dekomposisi katalitik hidrogen peroksida juga terjadi. Proses ini dilakukan di bawah pengaruh enzim katalase dan peroksidase, yang, tidak seperti katalis yang bersifat non-biologis, memiliki aktivitas katalitik dan spesifisitas tindakan yang sangat tinggi.
Penguraian H2O2 disertai dengan pelepasan O2. Volume oksigen yang dilepaskan sebanding dengan jumlah hidrogen peroksida yang terurai. Pekerjaan tersebut menggunakan metode gasometri.
3 PERSYARATAN KESELAMATAN
Saat melakukan pekerjaan laboratorium ini, aturan umum kerja di laboratorium kimia harus dipatuhi.
4 BAGIAN EKSPERIMENTAL
4.1 Dekomposisi hidrogen peroksida dengan adanya mangan dioksidaMnO2 .
Sebelum memulai percobaan, perlu disiapkan katalis: olesi sepotong kecil batang kaca dengan lem BF atau pasta kanji. Ujungnya saja yang perlu dilumasi dengan lem, tuangkan sedikit bubuk MnO2 ke kaca arloji, sentuhkan ujung stik ke bedak agar sedikit MnO2 tertinggal di kaca. Lem dikeringkan selama beberapa menit (1-2 menit). Tekanan di dalam sistem pengumpulan H2O2 harus disesuaikan dengan tekanan atmosfer: buka sumbat tabung reaksi dan gunakan labu penyeimbang untuk mengatur ketinggian air dalam buret ke nol.
Diagram alat untuk mengukur laju penguraian H2O2 ditunjukkan pada Gambar 1.
air
 |
tabung reaksi dengan H2O2
Gif" lebar="10">.gif" lebar="10"> katalisator
Gambar 1 – Alat untuk mempelajari kinetika penguraian H2O2.
Dengan menggunakan pipet atau gelas ukur, takar 2 ml larutan H2O2 3% lalu tuang ke dalam tabung reaksi 1. Jika percobaan dilakukan pada suhu ruangan, siapkan stopwatch dan meja pencatatan data percobaan, celupkan katalis ke dalam larutan tersebut. sepotong batang kaca ke dalam tabung reaksi. Tutup bejana reaksi dengan sumbat. Catat volume oksigen yang dikeluarkan terlebih dahulu setelah 30 detik, kemudian intervalnya dapat ditingkatkan menjadi 1 menit.
Ketika kadar cairan dalam buret berkurang, labu penyeimbang diturunkan sehingga kadar cairan dalam buret dan labu tidak berubah, perbedaan kadarnya minimal.
Reaksi dianggap selesai bila ketinggian cairan dalam buret berhenti turun.
Volume oksigen yang sesuai dengan penguraian sempurna H2O2 –V¥ dapat diperoleh jika bejana reaksi ditempatkan dalam segelas air panas. Setelah tabung reaksi didinginkan hingga suhu kamar. Kemudian volume O2 yang sesuai dengan penguraian lengkap H2O2 ditentukan.
Tabel - Data eksperimen
Dengan asumsi reaksi berorde satu, konstanta laju reaksi dihitung menggunakan persamaan kinetik orde satu:
Berdasarkan hasil percobaan dihitung nilai rata-rata konstanta laju reaksi.
Waktu paruh hidrogen peroksida dihitung menggunakan persamaan:
t0,5 = 0,693/k menggunakan nilai rata-rata konstanta laju.
Konstanta laju dan waktu paruh ditentukan secara grafis menggunakan ketergantungan Vt = f (t) dan ln(V¥ – Vt) = f (t), yang disajikan pada Gambar 2 dan Gambar. 3. Bandingkan hasil yang diperoleh dengan dua metode - analitis dan grafis.
V¥https://pandia.ru/text/80/128/images/image032_11.gif" width="211" height="12">.gif" width="616" height="64">
t, mint t, menit
Beras. 2 – Ketergantungan Vt = f(t) Gambar 3 – Ketergantungan ln(V¥ – Vt) = f(t)
4.2 Dekomposisi hidrogen peroksida dengan adanya katalis pada suhu T2
Percobaan diulangi dengan meletakkan bejana reaksi dalam penangas air atau segelas air pada suhu T2 (sesuai petunjuk guru). Data dimasukkan ke dalam tabel:
Mengetahui konstanta laju k1 dan k2 pada dua temperatur berbeda, kita dapat menghitung energi aktivasi Ea menggunakan persamaan Arrhenius:
Ea = 
Selain itu, Anda dapat menghitung koefisien suhu menggunakan aturan Van't Hoff:
k2/k1 = γ ∆t/10
5 PERSYARATAN ISI LAPORAN
Laporan harus memuat:
1. tujuan pekerjaan;
2. hasil pengukuran volume oksigen yang dikeluarkan selama penguraian peroksida;
3. perhitungan konstanta laju reaksi dan waktu paruh (half konversi) hidrogen peroksida;
4. grafik ketergantungan Vt = f(t) dan hasil grafik penentuan waktu paruh hidrogen peroksida;
5. grafik ln(V¥ – Vt) = f(t) untuk menentukan konstanta laju reaksi;
6. hasil pengukuran volume oksigen yang dilepaskan selama penguraian peroksida pada suhu tinggi dan perhitungan konstanta laju reaksi;
7. perhitungan energi aktivasi menggunakan persamaan Arrhenius dan perhitungan koefisien temperatur laju reaksi menggunakan aturan van’t Hoff;
8. kesimpulan.
6 CONTOH PERTANYAAN DAN TUGAS UJI
1. Konstanta laju reaksi bergantung pada:
a) sifat reagen;
b) suhu;
c) konsentrasi reagen;
d) waktu yang berlalu sejak dimulainya reaksi.
2. Urutan reaksi
a) nilai formal;
b) ditentukan hanya secara eksperimental;
c) dapat dihitung secara teoritis;
d) sama dengan jumlah eksponen p + q, pada persamaan υ = k · CAp · CBq.
3. Energi aktivasi suatu reaksi kimia
a) kelebihan energi dibandingkan dengan energi rata-rata molekul yang diperlukan agar tumbukan antar molekul menjadi aktif;
b) tergantung pada sifat reagen;
c) diukur dalam J/mol;
d) meningkat ketika katalis dimasukkan ke dalam sistem.
4. Waktu paruh suatu isotop radioaktif tertentu adalah 30 hari. Hitung waktu setelah jumlah isotop menjadi 10% dari aslinya.
5. Reaksi orde pertama pada suhu tertentu berlangsung sebesar 25% dalam waktu 30 menit. Hitung waktu paruh zat awal.
6. Berapa kali laju reaksi bertambah jika suhu dinaikkan 40K jika koefisien suhu laju reaksi adalah 3?
7. Dengan kenaikan suhu sebesar 40K, laju reaksi tertentu meningkat sebesar 39,06 kali lipat. Tentukan koefisien suhu laju reaksi.
Maksud dan Tujuan 1. Sasaran: Mengetahui produk mana yang mengandung katalis yang mempercepat penguraian hidrogen peroksida dan mana yang tidak. 2. Tujuan: o Mengetahui apa itu katalis. o Melakukan percobaan dengan hidrogen peroksida dan mengetahui produk mana yang merupakan katalis. 1. Tujuan: Mengetahui produk mana yang mengandung katalis yang mempercepat penguraian hidrogen peroksida dan mana yang tidak. 2. Tujuan: o Mengetahui apa itu katalis. o Melakukan percobaan dengan hidrogen peroksida dan mengetahui produk mana yang merupakan katalis.
Produk apa yang merupakan katalis? 1. Kami mengambil hematogen, menjatuhkan hidrogen peroksida dan melihat bahwa oksigen dilepaskan. hidrogen peroksida terurai. 2. Kami juga mengambil produk lain, misalnya daging mentah, kentang mentah, bit, roti, bawang putih, pisang, coklat dan ternyata produk tersebut juga mengandung katalis.
Kesimpulan Selama penelitian kami, kami menemukan bahwa produk yang mengandung katalis penguraian hidrogen peroksida adalah: hematogen, daging mentah, kentang mentah, bit, roti, bawang putih, pisang, kakao. Bukan: apel, daun teh, kue kering, jeruk/jeruk keprok, sosis, daging asap, saus tomat, madu, permen coklat. Kami juga mempelajari apa itu katalis dan bagaimana melakukan percobaan ini.
Kimia dan teknologi kimia
Artikel Gambar Tabel Tentang situs Bahasa InggrisKatalis dekomposisi hidrogen peroksida
Penguraian senyawa peroksida terjadi dengan adanya logam tertentu (besi, tembaga, mangan, kobalt, kromium) dan garamnya yang merupakan katalis. Oleh karena itu, hidrogen peroksida pekat, asam perasetat, dan sejumlah peroksida lainnya dapat meledak jika tidak ada zat organik.Hidrogen peroksida 80-90% telah menemukan aplikasi praktis sebagai bahan bakar komponen tunggal. Itu digunakan dalam roket V-2 sebagai bahan bakar tambahan untuk membentuk campuran gas-manusia, yang dengannya turbin pompa yang memasok bahan bakar ke mesin roket digerakkan. Penguraian hidrogen peroksida dilakukan dengan menggunakan katalis padat atau cair.
Timbal adalah salah satu katalis heterogen yang paling aktif. Berbagai karakteristik kualitatif dari proses katalitik ini telah dipublikasikan, yaitu timbal divalen dalam larutan asam tidak berpengaruh pada hidrogen peroksida; penguraiannya memerlukan media perak di mana timbal dioksida terbentuk. Dari hasil mempelajari mekanisme katalisis ini, disimpulkan bahwa dapat digambarkan sebagai siklus redoks antara timbal divalen Pb(OH). dan timbal timbal PbzO. Kondisi untuk aktivitas katalitik yang tinggi muncul ketika kedua zat ini hadir sebagai fase padat dalam larutan basa kuat dan terbentuk oksida yang lebih tinggi. Pengaruh rentang pH yang berbeda dapat dicirikan sebagai berikut. Timbal nitrat larut dalam hidrogen peroksida untuk membentuk larutan jernih dan stabil. Ketika alkali ditambahkan, terbentuk endapan kuning keputihan dan sedikit aktivitas yang terjadi. Dengan penambahan alkali lebih lanjut, endapan berubah menjadi oranye-merah dan dekomposisi peroksida dimulai dengan cepat. Ternyata, jumlah alkali yang dibutuhkan untuk mencapai titik ini berbanding terbalik dengan jumlah timbal yang terlarut; fenomena ini disebabkan oleh pengaruh penuaan yang belum diketahui secara jelas. Jumlah pirofosfat yang diperlukan untuk menghentikan katalisis kira-kira setara dengan jumlah yang dibutuhkan untuk membentuk timbal pirofosfat Pb P O. Aktivitas katalitik mencapai puncaknya pada sekitar 0,2 N. konsentrasi alkali pada konsentrasi yang lebih tinggi, kelarutan timbal dalam bentuk plumbite dan plumbate meningkat dan aktivitas katalitik menurun. Upaya telah dilakukan untuk membuktikan adanya proses oksidasi-reduksi siklik menggunakan pelacak radioaktif, namun berakhir dengan kegagalan karena fakta bahwa meskipun tidak ada hidrogen nitrat, terjadi pertukaran antara ion timbal divalen dan timbal dioksida dalam nitrat. asam (yang sesuai dengan data literatur) dan antara Plu.mbit dan Plumbate dalam larutan basa (yang bertentangan dengan data yang dipublikasikan
Pengaruh peningkatan permukaan katalis terhadap aktivitas katalitiknya dapat diilustrasikan dengan sebuah contoh. Hidrogen peroksida dapat terurai menjadi air dan oksigen. Katalis untuk proses ini adalah platinum. Pada permukaan platina yang digiling halus, reaksi penguraian H2O2 hampir tidak dipercepat. Pelepasan oksigen yang lemah diamati pada permukaan kasar. Platina bubuk dengan cepat menguraikan hidrogen peroksida menjadi platina hitam; prosesnya berlangsung sangat cepat, dan penambahan larutan koloid platina menyebabkan reaksi yang hebat, terkadang disertai dengan ledakan.
Senyawa timbal adalah katalis dekomposisi aktif. Peralatan timbal hanya dapat berhasil digunakan dalam kondisi di mana terdapat sulfat, yang menyebabkan terbentuknya lapisan timbal sulfat inert. Timbal digunakan dalam beberapa kasus di pabrik yang memproduksi hidrogen peroksida menggunakan proses elektrolitik peroksodisulfat, dan dalam pemutihan wol mentah dengan adanya sulfat. Namun, penggunaan timbal yang bersentuhan dengan larutan peroksida yang sangat encer dapat berbahaya dan oleh karena itu harus dihindari.
Saat menyimpan larutan hidrogen peroksida, katalis negatif digunakan untuk mencegah penguraiannya. Sebagai katalis, yang disebut penstabil, sejumlah kecil asam fosfat, salisilat, dan asam urat dapat digunakan (misalnya, 1 g asam urat cukup untuk 30 liter peroksida pekat), yang melindungi hidrogen peroksida dari dekomposisi.
Hidrogen peroksida padat sangat inert. Misalnya, jika 0,5 N didinginkan dimasukkan ke dalam hidrogen peroksida 90% pada suhu -55°. larutan permanganat, partikel karat atau katalis lainnya dan jangan biarkan peroksida mencair; tidak ada dekomposisi yang diamati sama sekali. Dekomposisi dimulai hanya setelah pencairan.
Semakin murni hidrogen peroksida, semakin lambat terurai selama penyimpanan. Katalis yang sangat aktif untuk penguraian H2O2 adalah senyawa logam tertentu (Cp, Fe, Mn, dll.), dan bahkan sedikit pun dari logam tersebut memiliki efek nyata yang tidak dapat ditentukan secara analitik secara langsung. Untuk mengikat logam-logam ini, sejumlah kecil (sekitar 1.10.000) natrium pirofosfat - N34P207 - sering ditambahkan ke hidrogen peroksida sebagai penstabil.
Generator gas uap adalah ruang tempat katalis ditempatkan. Hidrogen peroksida dimasukkan ke dalam ruangan, di mana ia terurai menjadi uap air dan oksigen, melepaskan panas. Katalis cair juga dapat digunakan untuk menguraikan hidrogen peroksida. Dalam hal ini, ruang generator uap-gas adalah ruang untuk mencampur katalis cair dengan hidrogen peroksida dan menguraikannya.
Larutan H2O2 dalam air yang sangat pekat (80% dan lebih tinggi) digunakan sebagai sumber energi keduanya secara mandiri (dengan bantuan katalis untuk dekomposisi H2O2 yang cepat, dari satu liter hidrogen peroksida cair, sekitar 5000 liter campuran oksigen dapat diperoleh. dan uap air yang dipanaskan hingga 700 °C), dan sebagai oksidator untuk bahan bakar jet. Hidrogen peroksida juga digunakan sebagai zat pengoksidasi dalam industri kimia, sebagai bahan awal untuk produksi banyak senyawa peroksida, sebagai inisiator proses polimerisasi, dan dalam pembuatan beberapa produk berpori. untuk penuaan buatan pada anggur, pewarnaan rambut, menghilangkan noda, dll.
Hidrogen peroksida banyak digunakan untuk menghasilkan gas uap untuk mengoperasikan unit turbopump pada sistem propulsi roket. Bahan bakar yang menjamin pengoperasian pompa, di satu sisi, harus memiliki indikator energi yang cukup tinggi untuk menjamin pengoperasian pompa dengan biaya minimal, dan di sisi lain, memiliki suhu pembakaran yang relatif rendah. Bahan bakar komponen tunggal yang paling banyak digunakan untuk menggerakkan unit turbopump adalah hidrogen peroksida 80-85%. Ketika 80% hidrogen peroksida terurai, diperoleh gas uap dengan suhu 450-500° C. Selain peroksida, katalis juga dikonsumsi saat menghasilkan gas uap. Untuk menguraikan satu kilogram peroksida, diperlukan 0,05 kg katalis cair, yaitu larutan alkohol 35% NaMn04 (natrium permanganat).
Matheson dan Maas menentukan panas dekomposisi larutan hidrogen peroksida 10 gram dalam kalorimeter adiabatik. Mangan dioksida digunakan sebagai katalis dekomposisi. Menurut para penulis ini, penguraian berakhir secara tiba-tiba, dan penulis tidak melakukan koreksi terhadap sisa hidrogen peroksida. Koreksi dilakukan untuk uap air dan sebagian air yang setara dengan kalorimeter dihitung. Dengan mengekstrapolasi secara linear panas pengenceran berdasarkan rata-rata empat penentuan (dua penentuan dengan 38,05% peroksida dan dua dengan 97,15%), panas dekomposisi hidrogen nitrat anhidrat (-23,45 kkal/mol) dihitung.
Reaksi penguraian merupakan ciri komponen bahan bakar roket yang merupakan zat endotermik. Sebagai aturan, mereka dapat disimpan untuk waktu yang lama tanpa dekomposisi pada suhu normal, namun ketika suhu naik atau ketika terkena katalis, dekomposisi dimulai, dengan sendirinya dipercepat di bawah pengaruh panas yang dihasilkan. Jadi, hidrazin, yang dipanaskan hingga 350 ° C, terurai sempurna menjadi nitrogen dan amonia, dan jauh lebih intensif dengan adanya oksida besi, kromium, tembaga, dan katalis lainnya. Zat khas yang mampu terurai dengan pelepasan panas adalah hidrogen peroksida. Dalam bentuknya yang murni ia cukup stabil dan hanya ketika dipanaskan di atas 140° C barulah ia mulai terurai menjadi air dan oksigen dengan pelepasan panas. H2O2 yang benar-benar murni dapat dipanaskan hingga mendidih (151,4 ° C) dan disuling tanpa penguraian, tetapi goresan sekecil apa pun pada dinding wadah tempat hidrogen peroksida dipanaskan dapat menyebabkan penguraiannya. Laju penguraian peroksida bergantung pada konsentrasi, nilai pH, suhu, sifat dan jumlah pengotor atau zat penstabil yang mengkatalisis penguraian, serta sifat fisik dan kimia permukaan bejana tempat H2O2 berada.
Karbon dasar tidak mengalami reaksi stoikiometri dengan hidrogen peroksida, meskipun penguraian yang dihasilkan menyebabkan perubahan tertentu pada permukaan karbon. Roop dan Schlee melaporkan bahwa hidrogen peroksida kemudian mengoksidasi karbonat menjadi asam format dan formaldehida
Seng memiliki sifat yang tidak biasa; ia dapat berfungsi baik sebagai katalis maupun sebagai penstabil. Sebagaimana ditunjukkan pada halaman 451, seng dalam larutan hidrogen peroksida 90% mempunyai efek menstabilkan. Pengamatan dilakukan [1153] bahwa dengan menurunnya konsentrasi hidrogen peroksida, efek ini melemah dan dalam larutan yang mengandung kurang dari 40 berat. % hidrogen peroksida, seng sudah bertindak sebagai katalis dekomposisi. Efek katalitik ini juga ditemukan pada campuran dengan katalis lain. Weiss 156] menunjukkan bahwa logam seng menguraikan hidrogen peroksida melepaskan hidrogen dan oksigen. Sejauh ini, belum ada mekanisme yang diusulkan yang dapat menjelaskan aksi ganda seng ini. Efek kadmium telah dipelajari hanya dalam larutan lemah, dan sifat katalitiknya lemah, atau dianggap sama sekali tidak efektif.
Setelah ekstraksi, larutan antrakhiionik mengandung sekitar 0,1-0,3% air, sejumlah kecil hidrogen peroksida (konsentrasi 0,17 g/karbon diindikasikan sebagai konsentrasi tipikal), serta berbagai zat organik teroksidasi, seperti asam organik, aldehida, keton, dll. dll. Senyawa ini dapat meracuni katalis hidrogenasi nikel dan oleh karena itu harus dihilangkan sebelum disirkulasi ulang. Menurut proses Jerman, larutan kerja dikeringkan dengan larutan kalium karbonat berair dengan konsentrasi 33% (berat), larutan ini juga mengekstraksi sebagian hidrogen peroksida. Bahan organik dan sisa air dihilangkan melalui adsorpsi ke lapisan tanah liat. Sisa hidrogen peroksida didekomposisi pada lapisan katalis nikel-perak, dan kadang-kadang sejumlah kecil (sekitar 10%) larutan tereduksi dari hidrogenator ditambahkan ke cairan kembali sebelum disuplai ke pembawa dengan katalis. untuk menghilangkan hidrogen peroksida dan oksigen terlarut dengan lebih baik. Ini menghasilkan sejumlah kecil air, yang tetap berada dalam larutan yang berfungsi.
Hidrogen peroksida digunakan sebagai bahan bakar komponen tunggal bersama dengan larutan kalsium atau natrium permanganat sebagai katalis. Bahan bakar ini digunakan untuk pesawat Focke-Wulf dan Henkel dengan daya dorong mesin 300, 500 dan 1000 kg dan peluncur untuk pesawat proyektil. Dalam sistem ini, dekomposisi katalitik hidrogen peroksida dilakukan dengan pasokan H2O2 dan larutan Kampoy pekat secara simultan. ke ruang mesin roket berbahan bakar cair atau Ca(MnO 4)2. Reaksi dimulai dengan cepat dengan peningkatan tekanan secara perlahan hingga 50-70 kg/cm dalam waktu 0,01-0,02 detik.
Gas uap untuk menggerakkan turbin diperoleh baik dari komponen khusus yang bukan merupakan komponen bahan bakar mesin, maupun dari komponen yang menjalankan mesin roket. Hidrogen peroksida sering digunakan sebagai sumber gas uap. Untuk memperoleh gas uap dari hidrogen peroksida, gas tersebut mengalami dekomposisi dalam generator gas uap dengan bantuan katalis - zat yang mendorong dekomposisi.
Aksi oksigen dan kelembapan pada banyak logam menghasilkan sejumlah kecil hidrogen peroksida, yang ditentukan secara kualitatif dengan metode kolorimetri, misalnya dengan garam titanium, atau dengan efek Russell. Efek ini didasarkan pada fakta bahwa pelat fotografi sangat sensitif terhadap sejumlah kecil hidrogen peroksida. Jadi, Russell menunjukkan bahwa sejumlah zat, termasuk berbagai logam, terutama setelah permukaannya baru dipoles, menghasilkan gambar fotografis bila disimpan dekat dengan pelat fotografi dalam gelap. Hal ini telah terbukti disebabkan oleh pelepasan hidrogen peroksida. Hidrogen peroksida, dengan salah satu metode ini, ditemukan dalam oksidasi logam berikut: seng, timbal, timah, perak, merkuri, tembaga, aluminium, kadmium, magnesium, dan besi. Kemungkinan besar ia juga terbentuk selama oksidasi banyak logam lainnya. Sangat sulit untuk membukanya pada logam yang merupakan katalis aktif penguraian hidrogen peroksida, seperti besi, tembaga dan timbal. Rupanya, konsentrasi hidrogen peroksida yang timbul selama autoksidasi logam ditentukan oleh laju relatif pembentukan dan reaksi dekomposisi; penemuan hidrogen peroksida oleh satu atau beberapa penulis bergantung pada sensitivitas teknik yang digunakannya, serta pada sensitivitas teknik yang digunakannya. kondisi percobaan. Konsentrasi hidrogen peroksida yang lebih tinggi ditemukan pada permukaan logam yang baru digiling, dan juga (setidaknya dalam kasus aluminium) dalam larutan berair yang sedikit asam atau sedikit basa. Selama proses oksidasi, logam memperoleh potensial negatif. Polarisasi anodik pada logam menekan pembentukan hidrogen peroksida, sedangkan polarisasi katodik mendorong pembentukan ini. Tidak mungkin untuk mengatakan dengan pasti apakah keberadaan air dan oksigen diperlukan untuk pembentukan hidrogen peroksida, tetapi kemungkinan besar hal itu diperlukan. Dalam satu percobaan, sampel aluminium dalam nitrogen kering memberikan gambar fotografis yang lemah, namun kemungkinan besar sampel tersebut menyerap oksigen dan air (atau hanya air) dari udara sebelum ditempatkan di atmosfer inert.
Kemampuan hidrogen peroksida untuk terurai dengan adanya katalis memungkinkan mesin yang menggunakan bahan pengoksidasi ini tidak memiliki alat pengapian khusus untuk menghidupkannya. Dengan hidrogen peroksida, apa yang disebut penyalaan mesin termal dimungkinkan. Hidrogen peroksida disuplai ke ruang awal (sejumlah kecil yang terhubung ke ruang bakar utama), di mana ia terurai di bawah pengaruh katalis yang terletak di sini. Produk penguraian gas panas hidrogen peroksida memasuki ruang bakar utama mesin. Setelah tekanan yang diperlukan tercipta di ruang bakar untuk pembakaran bahan bakar normal, komponen yang mudah terbakar disuplai ke dalamnya.
Senyawa peroksida yang larut dalam air, yang menghasilkan radikal bebas selama dekomposisi, paling sering digunakan sebagai katalis polimerisasi. Senyawa tersebut adalah hidrogen peroksida, kalium peroksida, persulfat dan perborat. Senyawa peroksida yang larut dalam monomer adalah benzoil peroksida. Ditemukan juga bahwa diazoaminobenzene mengaktifkan polimerisasi butadiena. Amina tersier yang larut dalam setidaknya satu komponen yang dapat dipolimerisasi digunakan sebagai katalis reaksi.
Formaldehida Hidrogen peroksida Polimer P a 3 J Produk penguraian Senyawa kelat kadmium atau seng dalam alkilidena diasetat, 10-80°C 1 0 w e Katalisnya sama
Katalis dapat digunakan baik dalam bentuk larutan berair, disuntikkan melalui nosel ke dalam ruang dekomposisi bersamaan dengan hidrogen peroksida, atau dalam bentuk padat. Dalam kasus terakhir, nosel keramik diresapi dengan katalis, di mana hidrogen peroksida yang disemprotkan jatuh. 1 kg katalis padat dapat menguraikan hingga 2000 kg hidrogen peroksida 80%.
Hidrogen peroksida merupakan oksidator yang baik, terutama dalam larutan basa. Peroksida berlebih biasanya terurai dengan merebus larutan basa. Dekomposisi dipercepat dengan masuknya katalis, seperti garam nikel, iodida, dan platina hitam. Shulek dan Schakach menghilangkan kelebihan zat pengoksidasi menggunakan air klorin, dan kalium sianida dimasukkan untuk menghancurkan kelebihan klorin.
Metode ini digunakan untuk menyiapkan elastomer berpori dan termoplastik yang produk dekomposisinya tidak berbahaya. Sejumlah besar zat pembentuk pori digunakan, yang paling umum adalah natrium dan amonium bikarbonat, amonium nitrat, kalsium karbonat, turunan diazo, dan diisosianat. Karbon aktif jenuh gas diusulkan sebagai zat pembentuk pori.Dalam proses Teleili, untuk produksi karet berpori, sumber gasnya adalah hidrogen peroksida, yang terurai dengan pelepasan oksigen di bawah aksi katalis ragi. dalam hal ini, bahan pembentuk pori dicampur ke dalam lateks sebelum koagulasi atau ke dalam massa elastomer sebelum vulkanisasi, dan bahan tersebut harus didistribusikan secara merata ke seluruh massa plastik sebelum terjadi evolusi gas.
Saat ini, beberapa metode diketahui untuk memproduksi asam perasetat yang digunakan untuk epoksidasi berbagai senyawa tak jenuh. Pilihan metode tergantung pada posisi molekul ikatan rangkap yang mengalami oksidasi. Ada dua metode epoksidasi utama yang digunakan dalam industri. Menurut yang pertama, hidrogen peroksida ditambahkan ke dalam campuran asam asetat, senyawa tak jenuh dan katalis asam. Asam perasetat yang terbentuk sebagai produk antara mengoksidasi olefin menjadi senyawa yang mengandung gugus epoksi. Dalam metode lain, asetaldehida dioksidasi dengan udara dalam pelarut yang sesuai menjadi asetaldehida monoperasetat, yang jika didekomposisi secara termal menghasilkan asam perasetat. Asam asetat dan asetaldehida yang terbentuk sebagai produk samping dihilangkan dengan distilasi dalam ruang hampa. Karena epoksidasi mengubah asam perasetat menjadi asam asetat, proses tersebut mengubah asetaldehida menjadi asam asetat sebagai produk sampingan.
Hubungan antara katalisis homogen dan heterogen masih kurang dipahami, terutama karena unsur-unsur yang mampu menghasilkan kedua jenis katalisis tersebut belum dipelajari di seluruh rentang variabel (misalnya, pH dan konsentrasi) yang menentukan keadaan katalis. . Besi dapat disebut sebagai katalis di mana transisi dari mekanisme homogen ke heterogen dapat diamati. Dalam larutan asam, reaksinya benar-benar homogen. Namun, jika pH ditingkatkan, zat koloid mulai muncul dan pada saat yang sama terjadi perubahan kecepatan (lihat Gambar 76 di halaman 440). Pada tingkat pH yang lebih tinggi lagi, sedimentasi makroskopis dapat terjadi, serta perubahan kinetik lainnya. Laju katalisis juga dapat dipengaruhi oleh perubahan bentuk fisik (adanya pendukung katalis, sintering katalis, atau perubahan struktur kristal). Meskipun pH di mana zat koloid mulai terbentuk belum sepenuhnya ditentukan, tidak ada keraguan tentang fakta transisi dari dekomposisi homogen ke heterogen dengan meningkatnya pH. Namun, masih terdapat ketidakpastian yang signifikan mengenai sifat mekanisme perubahan tersebut. Dalam beberapa kasus, kedua jenis degradasi tersebut dapat dijelaskan secara kualitatif melalui mekanisme yang sama, seperti oksidasi dan reduksi siklik. Pada saat yang sama, pembentukan kompleks atau pengendapan katalis dalam bentuk koloid atau padat dapat menentukan fraksi t dari jumlah total katalis yang ada yang mampu berpartisipasi dalam reaksi dan dengan demikian mempengaruhi laju reaksi yang diamati. penguraian. Jenis kompleksasi ini terjadi ketika polimerisasi dikatalisis oleh aksi peroksida. Dalam katalisis heterogen murni, laju pengamatan bergantung pada derajat dispersi katalis padat, karena dispersi ini menentukan ukuran permukaan yang bersentuhan dengan medium. Sebaliknya, sangat mungkin bahwa selama transisi dari sistem homogen ke sistem heterogen, sifat reaksi yang dialami hidrogen peroksida berubah secara radikal, misalnya mekanisme ionik dapat berubah menjadi radikal. Ada kemungkinan bahwa ketika kondisi berubah, terdapat gradasi yang relatif halus dalam transisi dari satu mekanisme ke mekanisme lainnya. Ketika memperjelas perbedaan antara katalisis homogen dan heterogen, kita harus selalu memperhitungkan kemungkinan pengaruh adsorpsi dari larutan pada katalisis homogen. Jadi, perak monovalen, yang tidak memiliki sifat katalitik bila terdispersi secara homogen, mudah diadsorpsi oleh kaca. Dalam keadaan teradsorpsi, ia dapat memperoleh sifat katalitik sebagai hasil reduksi sejati logam atau hanya polarisasi. Penggunaan selanjutnya pada permukaan kaca yang bersentuhan dengan larutan yang lebih basa juga dapat mengaktifkan perak yang teradsorpsi. Hal ini terutama terlihat pada kasus permukaan elektroda kaca.
Pengaruh faktor-faktor ini terhadap logam timbal sangat besar. Jika timbal yang dipoles, bebas dari lapisan oksida, direndam dalam hidrogen peroksida, aktivitasnya menjadi sangat rendah. Endapan putih berangsur-angsur terbentuk, yang, setelah terakumulasi, berubah menjadi timbal merah, diikuti dengan manifestasi aktivitas katalitik yang cepat. Jika timbal logam direndam sebentar dalam larutan hidrogen peroksida dan segera dihilangkan, maka sejumlah kecil cairan yang menempel pada logam tetap dalam keadaan tenang untuk waktu yang singkat, dan kemudian, setelah lapisan timbal timbal PbzO4 terbentuk. pada logam, ia tiba-tiba terlepas dari permukaan akibat pengaruh badai yang dahsyat. Dalam proses ini, terjadi pelarutan timbal, yang tentunya terkait dengan penghancuran kepasifan timbal di bawah aksi hidrogen peroksida, namun peroksida tidak mempengaruhi pertumbuhan dendrit di dalamnya. Penerapan praktis katalis timbal untuk dekomposisi hidrogen peroksida pekat dalam sistem yang digunakan untuk pembangkitan energi dijelaskan.
Seringkali sulit untuk menentukan apakah peroksida yang diisolasi dari campuran reaksi merupakan hidrogen peroksida atau peroksida organik.Sampai saat ini, hanya sedikit upaya yang dilakukan untuk menentukan struktur peroksida ini. Kesimpulan mengenai sifat peroksida dapat diambil berdasarkan bukti-bukti berikut: 1) komposisi gas dan cairan yang terbentuk selama penguraian peroksida (misalnya, hidrogen peroksida menghasilkan oksigen dan air; oksalkil hidroperoksida, bila terurai dalam basa bentuk, menghasilkan hidrogen dan asam; metil hidroperoksida, bila terurai menjadi platina hitam, menghasilkan karbon dioksida) 2) berbagai reaksi warna, misalnya reaksi menggunakan garam titanium, yang dianggap sangat spesifik untuk hidrogen peroksida (lihat Bab 10) 3) karakteristik reaksi dengan larutan asam kalium iodida (metil hidroperoksida, misalnya, hanya bereaksi dengan adanya besi besi sulfat sebagai katalis, namun tidak bereaksi dengan adanya amonium molibdat; selain itu, laju oksidasi iodida terhadap yodium sangat bergantung pada sifat peroksida) 4) pembentukan peroksida anorganik yang tidak larut, misalnya kalsium peroksida atau natrium peroksoborat, dengan penambahan bahan tambahan yang sesuai pada produk, yang membuktikan adanya hidrogen peroksida atau hidroksialkil hidroperoksida 5) perbandingan spektrum serapan dengan spektrum ini untuk peroksida yang diketahui 6) penentuan koefisien distribusi dengan eter 7) metode pemisahan kromatografi 8) penentuan laju dekomposisi termal berbagai peroksida pada suhu zona reaksi dan 9) metode polarografi
Dalam satu kasus tertentu, ketika keberadaan nitrat dalam larutan hidrogen peroksida 30% (berat) terbukti berbahaya, nitrat dihilangkan terutama melalui adsorpsi pada karbon aktif dengan dekomposisi peroksida yang relatif tidak signifikan. Sebagai metode laboratorium, juga telah diusulkan untuk memurnikan hidrogen peroksida dengan menambahkan secara cepat, sambil diaduk, pertama-tama larutan besi klorida, dan kemudian kalsium karbonat, dan dengan cepat menyaring campuran melalui wadah Gooch. Penambahan asam sulfat pekat selanjutnya menghilangkan sisa warna kuning dan mengendapkan kalsium. Dua zat tambahan pertama mungkin membentuk endapan besi hidroksida berair (P1), yang memiliki kapasitas adsorpsi tinggi, dapat menangkap sejumlah kecil pengotor. Namun, senyawa besi merupakan katalis yang kuat untuk penguraian, dan bahkan sejumlah kecil yang tersisa setelah pengolahan ini dapat menyebabkan penguraian yang signifikan. Sulit untuk membayangkan bahwa teknik semacam ini, yang terkait dengan masuknya kontaminasi yang tidak dapat diterima, akan memiliki keunggulan dibandingkan metode pengendapan dengan timah oksida hidrat. Dalam kasus terbaik, dekomposisi peroksida yang nyata dapat terjadi; dalam kasus terburuk, proses ini penuh dengan bahaya yang terkait dengan penambahan zat aktif katalitik ke dalam peroksida, terutama jika zat tersebut dimasukkan dalam konsentrasi yang nyata. Oleh karena itu, metode yang dijelaskan tidak dapat direkomendasikan dalam keadaan apa pun.
Dan siphon dapat diperoleh dari berbagai perusahaan yang memproduksi hidrogen peroksida, dan di sini kami tidak memikirkan masalah tersebut. Tindakan pencegahan yang paling penting adalah 1) menghindari kontak peroksida dengan katalis aktif, seperti bahan yang mengandung besi, tembaga, mangan dan sebagian besar logam lainnya, serta debu dan senyawa alkali, yang dapat menyebabkan dekomposisi cepat 2) menghindari kontak dengan bahan organik zat yang dapat memicu atau membentuk campuran yang mudah meledak dengan hidrogen peroksida pekat 3) peralatan yang menyimpan atau menampung hidrogen peroksida untuk sementara harus selalu memiliki ventilasi yang baik 4) suhu yang terlalu tinggi harus dihindari. Efek fisiologis hidrogen peroksida dijelaskan di halaman 153. Peroksida pada konsentrasi sekitar 50% berat atau kurang biasanya tidak akan menyebabkan penyalaan langsung pada bahan mudah terbakar yang tumpah secara tidak sengaja, seperti pakaian, tetapi jika dibiarkan kering, karena air lebih banyak menguap. dengan mudah, konsentrasi peroksida meningkat, yang terkadang menyebabkan pembakaran spontan. Bahan terkontaminasi yang mengandung pengotor katalitik atau zat mudah terbakar lainnya, seperti kayu atau pakaian, terutama wol, sering kali terbakar secara spontan jika terkena hidrogen peroksida pekat. Dalam semua kasus, peroksida yang tumpah harus dicuci dengan banyak air.
Di beberapa pusat industri sulit membuang air limbah yang mengandung hidrogen peroksida dengan cara membuangnya ke badan air. Dengan demikian, konsentrasi hidrogen peroksida yang melebihi 40 mg/l mempunyai efek toksik pada ikan trout remaja; konsentrasi yang lebih rendah sama sekali tidak berbahaya selama periode 48 jam. Metode terbaik untuk menghilangkan sisa hidrogen peroksida dalam air bergantung pada sifat limbah lain yang terkandung dalam air; misalnya, jika terdapat zat pereduksi (hidrazin atau metil alkohol), misalnya dalam air limbah dari stasiun uji roket, maka disarankan untuk pertama-tama menginduksi interaksi antara peroksida dan zat-zat ini. Karena hidrogen peroksida mudah terurai dalam lingkungan basa, serta di bawah pengaruh berbagai katalis logam, menurut salah satu metode pengolahan sisa peroksida, diusulkan untuk menambahkan kapur ke dalam air untuk membuat pH menjadi 11, setelah itu ditambahkan garam mangan yang larut, misalnya klorida, sehingga konsentrasi mangannya sekitar 4 mg/l. Pada pH ini, mangan tampaknya diubah menjadi endapan halus mangan oksida hidrat, yang merupakan katalis yang sangat efektif. Campuran harus diaduk sampai peroksida benar-benar terurai dan, setelah endapan mengendap, air limbah harus dibuang ke reservoir. Lumpur yang mengendap mungkin dapat digunakan kembali.
Prinsip transfer muatan, tentu saja, sangat penting, namun fenomena ini masih belum sepenuhnya jelas dan tidak dihubungkan dengan teori yang konsisten dan dapat diandalkan. Misalnya, barium peroksida, yang hampir seluruhnya terdiri dari ion, bersifat stabil. Karya-karya yang dikutip di bawah ini menunjukkan bahwa pengenalan substituen penyumbang elektron ke dalam asil peroksida mempercepat dekomposisi. Rupanya, perbandingan semacam itu hanya berlaku untuk proses analog, yaitu untuk memutus ikatan yang sama dalam lingkungan yang sama karena hanya proses homogen atau heterogen yang melibatkan reagen, inisiator, atau katalis yang sama atau setara. Jadi, jika kita mempertimbangkan dekomposisi homogen dalam fase gas, maka peroksida organik tampaknya kurang stabil dibandingkan hidrogen peroksida. Sebaliknya, contoh reaksi dengan ion besi menunjukkan bahwa hidrogen peroksida adalah peroksida paling reaktif dari semua peroksida yang diteliti. Secara khusus, perlu dibedakan antara sensitivitas peroksida terhadap ledakan atau detonasi dan kecepatan reaksinya dalam kondisi yang ditentukan secara ketat. Dasar-Dasar Kimia Umum Jilid 2 Edisi 3 (1973) -- [
Selain air, senyawa lain antara hidrogen dan oksigen diketahui - hidrogen peroksida (H 2 O 2). Di alam, ia terbentuk sebagai produk sampingan selama oksidasi banyak zat dengan oksigen atmosfer. Jejaknya selalu terkandung dalam curah hujan. Hidrogen peroksida juga sebagian terbentuk dalam nyala pembakaran hidrogen, namun terurai ketika produk pembakaran mendingin.
Dalam konsentrasi yang cukup besar (hingga beberapa persen), H 2 O 2 dapat diperoleh melalui interaksi hidrogen pada saat pelepasan dengan molekul oksigen. Hidrogen peroksida juga sebagian terbentuk ketika oksigen lembab dipanaskan hingga 2000 °C, ketika pelepasan listrik yang tenang melewati campuran lembab hidrogen dan oksigen, dan ketika air terkena sinar ultraviolet atau ozon.
Panas membentuk hidrogen peroksida.
Tidak mungkin menentukan secara langsung panas pembentukan hidrogen peroksida dari suatu unsur. Kemampuan untuk menemukannya secara tidak langsung disediakan oleh hukum kekekalan jumlah panas yang ditetapkan oleh G. I. Hess (1840): efek termal total dari serangkaian reaksi kimia yang berurutan sama dengan efek termal dari rangkaian reaksi lainnya dengan reaksi yang sama. zat awal dan produk akhir.
Sebenarnya, hukum Hess harus dirumuskan sebagai “hukum kekekalan jumlah energi”, karena selama transformasi kimia, energi dapat dilepaskan atau diserap tidak hanya sebagai energi panas, tetapi juga sebagai energi mekanik, listrik, dll. diasumsikan bahwa proses yang dipertimbangkan terjadi pada tekanan konstan atau volume konstan. Biasanya, hal ini terjadi dalam reaksi kimia, dan semua bentuk energi lainnya dapat diubah menjadi panas. Inti dari hukum ini secara khusus terungkap dengan jelas dalam analogi mekanis berikut: usaha total yang dilakukan oleh beban yang jatuh tanpa gesekan tidak bergantung pada lintasan, tetapi hanya pada perbedaan antara ketinggian awal dan akhir. Dengan cara yang sama, efek termal keseluruhan dari reaksi kimia tertentu hanya ditentukan oleh perbedaan panas pembentukan (dari unsur-unsur) produk akhir dan zat awalnya. Jika semua besaran ini diketahui, maka untuk menghitung efek termal suatu reaksi, cukup dengan mengurangkan jumlah kalor pembentukan zat awal dari jumlah kalor pembentukan produk akhir. Hukum Hess sering digunakan untuk menghitung kalor reaksi yang sulit atau bahkan tidak mungkin ditentukan melalui eksperimen langsung.
Bila diterapkan pada H 2 O 2, perhitungan dapat dilakukan berdasarkan pertimbangan dua cara pembentukan air yang berbeda:
1. Misalkan awalnya kombinasi hidrogen dan oksigen membentuk hidrogen peroksida, yang kemudian terurai menjadi air dan oksigen. Kemudian kita akan memiliki dua proses berikut:
2 H 2 + 2 O 2 = 2 H 2 O 2 + 2x kJ
2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2 + 196 kJ
Efek termal dari reaksi terakhir mudah ditentukan secara eksperimental. Menjumlahkan kedua persamaan suku demi suku dan membatalkan suku-suku tunggalnya, kita peroleh
2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O + (2x + 196) kJ.
2. Misalkan air langsung terbentuk ketika hidrogen bergabung dengan oksigen, maka kita peroleh
2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O + 573 kJ.
Karena bahan awal dan produk akhir keduanya sama, 2x + 196 = 573, maka x = 188,5 kJ. Ini akan menjadi panas pembentukan satu mol hidrogen peroksida dari unsur-unsurnya.
Kuitansi.
Cara termudah untuk mendapatkan hidrogen peroksida adalah dari barium peroksida (BaO2) dengan mengolahnya dengan asam sulfat encer:
BaO 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + H 2 O 2.
Dalam hal ini, bersama dengan hidrogen peroksida, barium sulfat, yang tidak larut dalam air, terbentuk, dari mana cairan dapat dipisahkan dengan penyaringan. H2O2 biasanya dijual dalam bentuk larutan air 3%.
Dengan penguapan berkepanjangan larutan H 2 O 2 3% konvensional pada 60-70 ° C, kandungan hidrogen peroksida di dalamnya dapat ditingkatkan hingga 30%. Untuk mendapatkan larutan yang lebih kuat, air harus didistilasi dengan tekanan rendah. Jadi, pada 15 mm Hg. Seni. pertama (dari sekitar 30 °C), sebagian besar air disuling, dan ketika suhu mencapai 50 °C, larutan hidrogen peroksida yang sangat pekat tetap berada di labu distilasi, dari mana, dengan pendinginan yang kuat, kristal putihnya dapat diisolasi .
Metode utama untuk memproduksi hidrogen peroksida adalah interaksi asam persulfat (atau sebagian garamnya) dengan air, yang dengan mudah berlangsung sesuai dengan skema berikut:
H 2 S 2 O 8 + 2 H 2 O = 2 H 2 SO 4 + H 2 O 2.
Beberapa metode baru (penguraian senyawa peroksida organik, dll.) dan metode lama untuk memperoleh BaO 2 kurang penting. Untuk menyimpan dan mengangkut hidrogen peroksida dalam jumlah besar, wadah aluminium (setidaknya kemurnian 99,6%) paling cocok.
Properti fisik.
Hidrogen peroksida murni adalah cairan tidak berwarna dan seperti sirup (dengan kepadatan sekitar 1,5 g/ml), yang disuling pada tekanan yang cukup rendah tanpa dekomposisi. Pembekuan H 2 O 2 disertai dengan kompresi (tidak seperti air). Kristal putih hidrogen peroksida meleleh pada -0,5 °C, yaitu pada suhu yang hampir sama dengan es.
Kalor peleburan hidrogen peroksida adalah 13 kJ/mol, kalor penguapan adalah 50 kJ/mol (pada 25 °C). Di bawah tekanan normal, H 2 O 2 murni mendidih pada 152 ° C dengan dekomposisi yang kuat (dan uapnya dapat meledak). Untuk suhu dan tekanan kritisnya, nilai yang dihitung secara teoritis adalah 458 °C dan 214 atm. Massa jenis H 2 O 2 murni adalah 1,71 g/cm3 dalam keadaan padat, 1,47 g/cm3 pada 0 °C dan 1,44 g/cm3 pada 25 °C. Hidrogen peroksida cair, seperti air, sangat berasosiasi. Indeks bias H 2 O 2 (1,41), serta viskositas dan tegangan permukaannya, sedikit lebih tinggi dibandingkan air (pada suhu yang sama).
Formula struktural.
Rumus struktur hidrogen peroksida H-O-O-H menunjukkan bahwa dua atom oksigen terikat langsung satu sama lain. Ikatan ini rapuh dan menyebabkan ketidakstabilan molekul. Memang, H 2 O 2 murni mampu terurai menjadi air dan oksigen melalui ledakan. Ini jauh lebih stabil dalam larutan encer.
Telah ditetapkan melalui metode optik bahwa molekul H-O-O-H tidak linier: ikatan H-O membentuk sudut sekitar 95° dengan ikatan O-O. Bentuk spasial ekstrim dari molekul jenis ini adalah struktur datar yang ditunjukkan di bawah ini - bentuk cis (keduanya ikatan H-O pada satu sisi ikatan O-O) dan bentuk trans (ikatan H-O pada sisi berlawanan).
Peralihan dari satu ikatan ke ikatan lainnya dapat dilakukan dengan memutar ikatan H-O sepanjang sumbu ikatan O-O, namun hal ini dicegah oleh potensi hambatan rotasi internal yang disebabkan oleh kebutuhan untuk mengatasi keadaan yang kurang menguntungkan secara energetik (sebesar 3,8 kJ /mol untuk transformasi dan 15 kJ/mol untuk bentuk cis). Rotasi ikatan H-O yang hampir melingkar dalam molekul H 2 O 2 tidak terjadi, tetapi hanya sebagian dari getarannya yang terjadi di sekitar keadaan peralihan paling stabil untuk molekul tertentu - bentuk miring ("gauch").
Sifat kimia.
Semakin murni hidrogen peroksida, semakin lambat terurai selama penyimpanan. Katalis yang sangat aktif untuk penguraian H 2 O 2 adalah senyawa logam tertentu (Cu, Fe, Mn, dll.), dan bahkan jejaknya yang tidak dapat ditentukan secara analitik langsung memiliki efek yang nyata. Untuk mengikat etil logam, sejumlah kecil (sekitar 1:10.000) natrium pirofosfat - Na 4 P 2 O 7 - sering ditambahkan ke hidrogen peroksida sebagai “penstabil”.
Lingkungan basa itu sendiri tidak menyebabkan penguraian hidrogen peroksida, tetapi sangat mendorong penguraian katalitiknya. Sebaliknya, lingkungan yang asam membuat penguraian ini menjadi sulit. Oleh karena itu, larutan H 2 O 2 sering diasamkan dengan asam sulfat atau fosfat. Hidrogen peroksida lebih cepat terurai bila dipanaskan dan terkena cahaya, sehingga sebaiknya disimpan di tempat sejuk dan gelap.
Seperti air, hidrogen peroksida melarutkan banyak garam dengan baik. Ia bercampur dengan air (juga dengan alkohol) dalam perbandingan berapa pun. Larutan encernya memiliki rasa “logam” yang tidak enak. Ketika larutan kuat mengenai kulit, terjadi luka bakar, dan area yang terbakar menjadi putih.
Di bawah ini kami membandingkan kelarutan beberapa garam dalam air dan hidrogen peroksida pada 0 °C (g per 100 g pelarut):
Banyak peneliti abad ke-19 yang memperoleh hidrogen peroksida murni mencatat bahaya senyawa ini. Jadi, ketika mereka mencoba memisahkan N
2 HAI 2 dari air melalui ekstraksi dari larutan encer dengan dietil eter diikuti dengan distilasi eter yang mudah menguap, zat yang dihasilkan terkadang meledak tanpa alasan yang jelas. Dalam salah satu percobaan ini, ahli kimia Jerman Yu.V. Bruhl memperoleh H 2 HAI 2 , yang berbau seperti ozon dan meledak jika disentuh dengan batang kaca yang tidak digunakan. Meskipun jumlah H 2 HAI 2 (total 12 ml) ledakannya begitu dahsyat hingga membuat lubang bundar pada papan meja, menghancurkan isi lacinya, serta botol dan peralatan yang berdiri di atas meja dan di dekatnya.Properti fisik. Hidrogen peroksida murni sangat berbeda dengan larutan H. 3% yang biasa kita gunakan 2 HAI 2 , yang ada di lemari obat rumah. Pertama-tama, beratnya hampir satu setengah kali lebih berat daripada air (massa jenis pada 20°C adalah 1,45 g/cm 3). H2O2 membeku pada suhu sedikit lebih rendah dari titik beku air pada minus 0,41 ° C, tetapi jika cairan murni didinginkan dengan cepat, biasanya cairan tersebut tidak membeku, tetapi menjadi sangat dingin, berubah menjadi massa kaca transparan. Solusi H 2 HAI 2 dibekukan pada suhu yang jauh lebih rendah: larutan 30% pada suhu minus 30° C, dan larutan 60% pada suhu minus 53° C. Mendidih H 2 HAI 2 pada suhu lebih tinggi dari air biasa, yaitu 150,2°C. Membasahi kaca H 2 HAI 2 lebih buruk dari air, dan ini mengarah pada fenomena menarik selama distilasi lambat larutan berair: ketika air disuling dari larutan, air, seperti biasa, mengalir dari lemari es ke penerima dalam bentuk tetesan; kapan mulai disuling 2 HAI 2 , cairan keluar dari lemari es dalam bentuk aliran tipis terus menerus. Pada kulit, hidrogen peroksida murni dan larutan pekatnya meninggalkan bintik-bintik putih dan menyebabkan sensasi terbakar akibat luka bakar kimiawi yang parah.Dalam sebuah artikel yang membahas tentang produksi hidrogen peroksida, Tenard tidak berhasil membandingkan zat ini dengan sirup; mungkin maksudnya adalah H murni.
2 HAI 2 , seperti sirup gula, membiaskan cahaya dengan kuat. Memang, indeks bias H. anhidrat 2 HAI 2 (1.41) jauh lebih besar dibandingkan air (1.33). Namun, karena salah tafsir, atau karena terjemahan yang buruk dari bahasa Prancis, hampir semua buku teks masih menulis bahwa hidrogen peroksida murni adalah “cairan kental seperti sirup”, dan bahkan menjelaskan hal ini secara teoritis dengan pembentukan ikatan hidrogen. Tapi air juga membentuk ikatan hidrogen. Faktanya, viskositas N 2 HAI 2 sama dengan air yang agak dingin (sampai sekitar 13°C), tetapi tidak bisa dikatakan air dingin itu kental seperti sirup.Reaksi penguraian. Hidrogen peroksida murni adalah zat yang sangat berbahaya, karena dalam kondisi tertentu dapat terjadi dekomposisi eksplosif: H 2 O 2 ® H 2 O + 1/2 O 2 melepaskan 98 kJ per mol H 2 HAI 2 (34 gram). Ini adalah energi yang sangat besar: lebih besar daripada energi yang dilepaskan ketika 1 mol HCl terbentuk selama ledakan campuran hidrogen dan klor; cukup untuk menguapkan seluruh air 2,5 kali lebih banyak daripada yang terbentuk dalam reaksi ini. Larutan H dalam air pekat juga berbahaya 2 HAI 2 , dengan adanya banyak senyawa organik yang mudah terbakar secara spontan, dan jika terkena benturan, campuran tersebut dapat meledak. Untuk menyimpan larutan pekat, gunakan wadah yang terbuat dari aluminium murni atau wadah kaca berlapis lilin.Lebih sering Anda menemukan larutan H. 30% yang kurang pekat
2 HAI 2 , yang disebut perhydrol, tetapi larutan seperti itu juga berbahaya: menyebabkan luka bakar pada kulit (bila bekerja, kulit langsung memutih karena perubahan warna zat pewarna), dan jika kotoran masuk, ledakan dapat terjadi. Dekomposisi H 2 HAI 2 dan larutannya, termasuk bahan peledak, disebabkan oleh banyak zat, misalnya ion logam berat, yang dalam hal ini berperan sebagai katalis, bahkan partikel debu. 2 HAI 2 dijelaskan oleh eksotermisitas reaksi yang kuat, sifat rantai proses dan penurunan energi aktivasi dekomposisi H yang signifikan 2 HAI 2 dengan adanya berbagai zat, yang dapat dinilai dari data berikut:Enzim katalase ditemukan di dalam darah; Berkat itulah “hidrogen peroksida” farmasi “mendidih” dari pelepasan oksigen ketika digunakan untuk mendisinfeksi jari yang terluka. Reaksi penguraian larutan pekat H 2 HAI 2 tidak hanya manusia yang menggunakan katalase; Reaksi inilah yang membantu kumbang pengebom melawan musuh dengan melepaskan aliran panas ke arah mereka ( cm . BAHAN PELEDAK). Enzim lain, peroksidase, bekerja secara berbeda: ia tidak menguraikan H 2 HAI 2 , tetapi dengan kehadirannya, terjadi oksidasi zat lain dengan hidrogen peroksida.Enzim yang mempengaruhi reaksi hidrogen peroksida berperan penting dalam kehidupan sel. Energi disuplai ke tubuh melalui reaksi oksidasi yang melibatkan oksigen yang berasal dari paru-paru. Dalam reaksi ini, H dibentuk secara perantara
2 HAI 2 , yang berbahaya bagi sel karena menyebabkan kerusakan permanen pada berbagai biomolekul. Katalase dan peroksidase bekerja sama untuk mengubah H. pylori 2 HAI 2 menjadi air dan oksigen.Reaksi penguraian H
2 HAI 2 sering kali terjadi melalui mekanisme rantai radikal ( cm. REAKSI RANTAI), sedangkan peran katalis adalah menginisiasi radikal bebas. Jadi, dalam campuran larutan H 2 O 2 dan Fe 2+ (disebut reagen Fenton) terjadi reaksi transfer elektron dari ion Fe 2+ per molekul H 2 O 2 dengan pembentukan ion Fe 3+ dan anion radikal yang sangat tidak stabil . , yang segera terurai menjadi anion OH dan radikal hidroksil bebas OH. ( cm. RADIKAL BEBAS). Radikal DIA. sangat aktif. Jika terdapat senyawa organik dalam sistem, maka berbagai reaksi dengan radikal hidroksil dapat terjadi. Jadi, senyawa aromatik dan asam hidroksi teroksidasi (benzena, misalnya, berubah menjadi fenol), senyawa tak jenuh dapat mengikat gugus hidroksil pada ikatan rangkap: CH 2 =CHCH 2 OH + 2OH. ® NOCH 2 CH(OH)CH 2 OH, dan dapat masuk ke dalam reaksi polimerisasi. Dengan tidak adanya reagen yang sesuai, OH. bereaksi dengan H 2 O 2 dengan pembentukan radikal H2O yang kurang aktif 2 . , yang mampu mereduksi ion Fe 2+ , yang menutup siklus katalitik: H 2 O 2 + Fe 2+ ® Fe 3+ + OH . + OH OH. + H 2 O 2 ® H 2 O + H O 2 .H O 2 . + Fe3+
® Fe 2+ + O 2 + H + ® H 2 O. Dalam kondisi tertentu, dekomposisi rantai H dimungkinkan 2 HAI 2 , mekanisme yang disederhanakan dapat diwakili oleh diagram. + H 2 O 2 ® H 2 O + H O 2 . 2 . +H2O2® H 2 O + O 2 + OH . dll.Reaksi penguraian H
2 HAI 2 terjadi dengan adanya berbagai logam dengan valensi variabel. Ketika diikat menjadi senyawa kompleks, mereka seringkali meningkatkan aktivitasnya secara signifikan. Misalnya, ion tembaga kurang aktif dibandingkan ion besi, tetapi terikat dalam kompleks amonia 2+ , mereka menyebabkan dekomposisi H. yang cepat 2 HAI 2 . Ion Mn mempunyai efek serupa 2+ terikat dalam kompleks dengan senyawa organik tertentu. Dengan adanya ion-ion ini, panjang rantai reaksi dapat diukur. Untuk melakukan ini, pertama-tama kita mengukur laju reaksi dengan laju pelepasan oksigen dari larutan. Kemudian konsentrasi yang sangat rendah (sekitar 10 5 mol/l) inhibitor suatu zat yang secara efektif bereaksi dengan radikal bebas sehingga memutus rantai. Pelepasan oksigen segera dihentikan, tetapi setelah sekitar 10 menit, ketika semua inhibitor telah habis, pelepasan oksigen kembali terjadi dengan kecepatan yang sama. Mengetahui laju reaksi dan laju terminasi rantai, mudah untuk menghitung panjang rantai, yang ternyata sama dengan 10 3 tautan Panjang rantai yang besar menentukan efisiensi penguraian H yang tinggi 2 HAI 2 dengan adanya katalis paling efektif yang menghasilkan radikal bebas dengan kecepatan tinggi. Untuk panjang rantai yang ditunjukkan, laju dekomposisi H 2 HAI 2 sebenarnya meningkat seribu kali lipat.Dekomposisi H
2 HAI 2 bahkan menyebabkan jejak pengotor yang hampir tidak terdeteksi secara analitis. Jadi, salah satu katalis yang paling efektif ternyata adalah sol logam osmium: efek katalitiknya yang kuat diamati bahkan pada pengenceran 1:10 9 , yaitu. 1 g Os per 1000 ton air. Katalis aktif adalah larutan koloid paladium, platina, iridium, emas, perak, serta oksida padat dari beberapa logam MnO 2, Co 2 O 3, PbO 2 dll., yang dengan sendirinya tidak berubah. Dekomposisi dapat berlangsung sangat cepat. Jadi, jika sejumput kecil MnO 2 masukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi larutan H. 30%. 2 HAI 2 , kolom uap keluar dari tabung reaksi dengan percikan cairan. Dengan larutan yang lebih pekat, terjadi ledakan. Dekomposisi terjadi lebih tenang pada permukaan platina. Dalam hal ini laju reaksi sangat dipengaruhi oleh keadaan permukaan. Ahli kimia Jerman Walter Spring melakukannya pada akhir abad ke-19. pengalaman seperti itu. Dalam cangkir platina yang dibersihkan dan dipoles secara menyeluruh, reaksi penguraian larutan H. 38% dilakukan 2 HAI 2 tidak hilang bahkan ketika dipanaskan hingga 60° C. Jika Anda membuat goresan yang hampir tidak terlihat di bagian bawah cangkir dengan jarum, maka larutan yang sudah dingin (pada suhu 12° C) mulai melepaskan gelembung oksigen di tempat goresan, dan ketika dipanaskan, dekomposisi di sepanjang tempat ini meningkat secara nyata. Jika platina spons, yang memiliki luas permukaan sangat besar, dimasukkan ke dalam larutan tersebut, maka dekomposisi eksplosif dapat terjadi.Dekomposisi cepat H
2 HAI 2 dapat digunakan untuk percobaan kuliah yang efektif jika surfaktan (sabun, sampo) ditambahkan ke dalam larutan sebelum menambahkan katalis. Oksigen yang dilepaskan menghasilkan busa putih pekat, yang disebut “pasta gigi gajah”.Beberapa katalis memulai dekomposisi non-rantai H
2 O 2, contoh: H 2 O 2 + 2I + 2H + ® 2H 2 O + I 2 ® 2I + 2H + + O 2. Reaksi non-rantai juga terjadi dalam kasus oksidasi ion Fe 2+ dalam larutan asam: 2FeSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O. Karena larutan berair hampir selalu mengandung jejak berbagai katalis (ion logam yang terkandung dalam kaca juga dapat mengkatalisis dekomposisi), larutan H 2 HAI 2 , bahkan diencerkan, selama penyimpanan jangka panjang, ditambahkan inhibitor dan stabilisator yang mengikat ion logam. Dalam hal ini, larutan sedikit diasamkan, karena aksi air murni pada kaca menghasilkan larutan yang sedikit basa, yang mendorong penguraian H. 2 HAI 2 . Semua ciri dekomposisi H 2 HAI 2 membiarkan kontradiksi itu terselesaikan. Untuk mendapatkan H murni 2 HAI 2 distilasi perlu dilakukan pada tekanan rendah, karena zat terurai ketika dipanaskan di atas 70 ° C dan bahkan, meskipun sangat lambat, pada suhu kamar (seperti yang dinyatakan dalam Ensiklopedia Kimia, dengan laju 0,5% per tahun). Dalam hal ini, bagaimana titik didih pada tekanan atmosfer 150,2° C, yang muncul di ensiklopedia yang sama, diperoleh? Biasanya dalam kasus seperti itu hukum fisika-kimia digunakan: logaritma tekanan uap suatu cairan bergantung secara linier pada suhu terbalik (pada skala Kelvin), jadi jika Anda mengukur tekanan uap secara akurat H 2 HAI 2 pada beberapa suhu (rendah), mudah untuk menghitung pada suhu berapa tekanan ini akan mencapai 760 mm Hg. Dan ini adalah titik didih dalam kondisi normal.Secara teoritis, radikal OH
. juga dapat terbentuk tanpa adanya inisiator, akibat putusnya ikatan OO yang lebih lemah, namun hal ini memerlukan suhu yang cukup tinggi. Meskipun energi pemutusan ikatan ini dalam molekul H relatif rendah 2 HAI 2 (sama dengan 214 kJ/mol, yaitu 2,3 kali lebih kecil dibandingkan ikatan HOH dalam molekul air), ikatan OO masih cukup kuat agar hidrogen peroksida benar-benar stabil pada suhu kamar. Dan bahkan pada titik didih (150°C) ia akan terurai dengan sangat lambat. Perhitungan menunjukkan bahwa kapanPada suhu ini, dekomposisi 0,5% juga akan terjadi cukup lambat, meskipun panjang rantainya 1000 mata rantai. Perbedaan antara perhitungan dan data eksperimen dijelaskan oleh dekomposisi katalitik yang disebabkan oleh pengotor terkecil dalam cairan dan dinding bejana reaksi. Oleh karena itu, energi aktivasi dekomposisi H diukur oleh banyak penulis 2 HAI 2 selalu secara signifikan kurang dari 214 kJ/mol bahkan “tanpa adanya katalis.” Faktanya, katalis penguraian selalu ada, baik dalam bentuk pengotor kecil dalam larutan maupun dalam bentuk dinding bejana, itulah sebabnya pemanasan H anhidrat 2 HAI 2 mendidih pada tekanan atmosfer berulang kali menyebabkan ledakan.Dalam kondisi tertentu, dekomposisi H
2 HAI 2 terjadi sangat tidak biasa, misalnya jika Anda memanaskan larutan H 2 HAI 2 dengan adanya kalium iodat KIO 3 , kemudian pada konsentrasi reagen tertentu terjadi reaksi osilasi, dengan pelepasan oksigen dihentikan secara berkala dan kemudian dilanjutkan dengan jangka waktu 40 hingga 800 detik.Sifat kimia H 2 HAI 2 . Hidrogen peroksida adalah asam, tetapi sangat lemah. Konstanta disosiasi H 2 O 2 H + + H O 2 pada 25° C sama dengan 2,4 10 12 , yaitu 5 kali lipat lebih kecil dari H 2 S. Garam sedang H 2 O 2 logam alkali dan alkali tanah biasanya disebut peroksida ( cm. PEROKSIDA). Ketika dilarutkan dalam air, mereka hampir terhidrolisis sempurna: Na 2 O 2 + 2H 2 O ® 2NaOH + H 2 O 2 . Hidrolisis dipromosikan oleh pengasaman larutan. Seperti asam H 2 HAI 2 juga membentuk garam asam, misalnya Ba(H2O 2) 2, NaH O 2 dll. Garam asam kurang rentan terhadap hidrolisis, tetapi mudah terurai ketika dipanaskan, melepaskan oksigen: 2NaHO 2 ® 2NaOH + O 2 . Alkali dilepaskan, seperti dalam kasus H 2 HAI 2 , mendorong dekomposisi.Solusi H
2 HAI 2 , terutama yang pekat, memiliki efek oksidasi yang kuat. Jadi, di bawah pengaruh larutan H. 65%. 2 HAI 2 di atas kertas, serbuk gergaji dan bahan mudah terbakar lainnya mereka menyala. Larutan yang kurang pekat menghilangkan warna banyak senyawa organik, seperti nila. Oksidasi formaldehida terjadi secara tidak biasa: H 2 HAI 2 direduksi bukan menjadi air (seperti biasa), tetapi menjadi hidrogen bebas: 2HCHO + H 2 O 2 ® 2НСООН + Н 2 . Jika Anda mengambil larutan H. 30%. 2 HAI 2 dan larutan HCHO 40%, kemudian setelah sedikit pemanasan terjadi reaksi hebat, cairan mendidih dan berbusa. Efek oksidatif larutan encer H 2 HAI 2 paling menonjol dalam lingkungan asam, misalnya H 2 O 2 + H 2 C 2 O 4 ® 2H 2 O + 2CO 2 , tetapi oksidasi juga dimungkinkan dalam lingkungan basa:Na + H 2 O 2 + NaOH® Tidak 2; 2K 3 + 3H 2 O 2® 2KCrO 4 + 2KOH + 8H 2 O. Oksidasi timbal sulfida hitam menjadi PbS sulfat putih+ 4H 2 O 2 ® PbSO 4 + 4H 2 HAI dapat digunakan untuk mengembalikan warna putih timah yang berubah warna pada lukisan lama. Di bawah pengaruh cahaya, asam klorida juga mengalami oksidasi: H 2 O 2 + 2HCl ® 2H 2 O + Cl 2 . Menambahkan H 2 O 2 terhadap asam sangat meningkatkan pengaruhnya terhadap logam. Jadi, dalam campuran H 2 HAI 2 dan encerkan H 2 JADI 4 tembaga, perak dan merkuri larut; yodium dalam lingkungan asam dioksidasi menjadi asam periodik HIO 3 , sulfur dioksida menjadi asam sulfat, dll.Tidak seperti biasanya, oksidasi garam kalium natrium dari asam tartarat (garam Rochelle) terjadi dengan adanya kobalt klorida sebagai katalis. Selama reaksi KOOC(CHOH)
2 COONa + 5H 2 O 2 ® KHCO 3 + NaHCO 3 + 6H 2 O + 2CO 2 CoCl2 berwarna merah muda berubah warna menjadi hijau karena terbentuknya senyawa kompleks dengan tartrat, yaitu anion asam tartarat. Ketika reaksi berlangsung dan tartrat teroksidasi, kompleks dihancurkan dan katalis berubah menjadi merah muda kembali. Jika tembaga sulfat digunakan sebagai katalis sebagai pengganti kobalt klorida, senyawa antara, tergantung pada rasio reagen awal, akan berwarna oranye atau hijau. Setelah reaksi selesai, warna biru tembaga sulfat dikembalikan.Hidrogen peroksida bereaksi sangat berbeda dengan adanya zat pengoksidasi kuat, serta zat yang mudah melepaskan oksigen. Dalam kasus seperti itu N
2 HAI 2 juga dapat bertindak sebagai zat pereduksi dengan pelepasan oksigen secara simultan (yang disebut dekomposisi reduktif H 2 HAI 2 ), misalnya: 2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4® K 2 JADI 4 + 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O;Ag 2 O + H 2 O 2
® 2Ag + H 2 O + O 2 ; O 3 + H 2 O 2 ® H 2 O + 2O 2 ; ® NaCl + H 2 O + O 2 . Reaksi terakhir menarik karena menghasilkan molekul oksigen tereksitasi yang memancarkan fluoresensi oranye ( cm. KLORIN AKTIF). Demikian pula, logam emas dilepaskan dari larutan garam emas, logam merkuri diperoleh dari merkuri oksida, dll. Properti yang tidak biasa 2 HAI 2 memungkinkan, misalnya, untuk melakukan oksidasi kalium heksasianoferat(II), dan kemudian, dengan mengubah kondisi, mengembalikan produk reaksi ke senyawa aslinya menggunakan reagen yang sama. Reaksi pertama terjadi dalam lingkungan asam, reaksi kedua dalam lingkungan basa:2K 4 + H 2 O 2 + H 2 JADI 4® 2K 3 + K 2 JADI 4 + 2H 2 O;2K3 + H2O2 + 2KOH
® 2K 4 + 2H 2 O + O 2.(“Karakter ganda” N 2 HAI 2 mengizinkan seorang guru kimia membandingkan hidrogen peroksida dengan pahlawan dalam cerita penulis terkenal Inggris Stevenson Kasus Aneh Dr Jekyll dan Mr Hyde, di bawah pengaruh komposisi yang dia ciptakan, dia dapat mengubah karakternya secara dramatis, berubah dari seorang pria terhormat menjadi seorang maniak yang haus darah.)Memperoleh H 2 O 2. Molekul H 2 O 2 selalu diperoleh dalam jumlah kecil selama pembakaran dan oksidasi berbagai senyawa. Saat membakar H 2 HAI 2 terbentuk baik melalui abstraksi atom hidrogen dari senyawa awal oleh radikal hidroperoksida antara, misalnya: H2O 2 . + CH 4 ® H 2 O 2 + CH 3 . , atau sebagai hasil rekombinasi radikal bebas aktif: 2OH. ® Н 2 О 2 , Н . + TAPI 2 . ® H 2 O 2 . Misalnya, jika nyala oksigen-hidrogen diarahkan ke sepotong es, maka air yang meleleh akan mengandung sejumlah H. 2 HAI 2 , terbentuk sebagai hasil rekombinasi radikal bebas (dalam nyala molekul H 2 HAI 2 segera hancur). Hasil serupa diperoleh ketika gas-gas lain terbakar. Pendidikan N 2 HAI 2 juga dapat terjadi pada suhu rendah sebagai akibat dari berbagai proses redoks.Dalam industri, hidrogen peroksida sudah lama tidak lagi diproduksi dengan metode Tenara dari barium peroksida, tetapi digunakan metode yang lebih modern. Salah satunya adalah elektrolisis larutan asam sulfat. Dalam hal ini, di anoda, ion sulfat dioksidasi menjadi ion persulfat: 2SO
4 2 2e ® S 2 O 8 2 . Asam persulfat kemudian dihidrolisis: H 2 S 2 O 8 + 2H 2 O ® H 2 O 2 + 2H 2 JADI 4 . Di katoda, seperti biasa, terjadi evolusi hidrogen, sehingga reaksi keseluruhan dijelaskan oleh persamaan 2H 2 O ® H 2 O 2 + H 2 . Tetapi metode modern utama (lebih dari 80% produksi dunia) adalah oksidasi beberapa senyawa organik, misalnya ethylanthrahydroquinone, dengan oksigen atmosfer dalam pelarut organik, sedangkan H2 terbentuk dari anthrahydroquinone. 2 HAI 2 dan antrakuinon yang sesuai, yang kemudian direduksi lagi dengan hidrogen pada katalis menjadi antrahidrokuinon. Hidrogen peroksida dihilangkan dari campuran dengan air dan dipekatkan dengan distilasi. Reaksi serupa terjadi ketika isopropil alkohol digunakan (terjadi dengan pembentukan hidroperoksida antara): (CH 3) 2 CHOH + O 2 ® (CH 3) 2 C(UN) OH ® (CH 3) 2 CO + H 2 O 2 . Jika perlu, aseton yang dihasilkan juga dapat direduksi menjadi isopropil alkohol.Penerapan H 2 O 2. Hidrogen peroksida digunakan secara luas, dan produksi globalnya mencapai ratusan ribu ton per tahun. Ini digunakan untuk memproduksi peroksida anorganik, sebagai pengoksidasi bahan bakar roket, dalam sintesis organik, untuk memutihkan minyak, lemak, kain, kertas, untuk memurnikan bahan semikonduktor, untuk mengekstraksi logam berharga dari bijih (misalnya, uranium dengan mengubah bentuknya yang tidak larut. menjadi yang larut), untuk pengolahan air limbah. Dalam kedokteran, solusi N 2 HAI 2 digunakan untuk membilas dan melumasi penyakit radang selaput lendir (stomatitis, sakit tenggorokan), untuk pengobatan luka bernanah. Kotak lensa kontak terkadang memiliki sejumlah kecil katalis platinum yang ditempatkan di penutupnya. Untuk desinfeksi, lensa diisi ke dalam kotak pensil dengan larutan H 2 HAI 2 , tetapi karena larutan ini berbahaya bagi mata, kotak pensil akan dibalik setelah beberapa saat. Dalam hal ini, katalis dalam tutupnya dengan cepat menguraikan H 2 HAI 2 untuk air bersih dan oksigen.Dulu memutihkan rambut dengan “peroksida” merupakan hal yang populer; sekarang ada senyawa pewarna rambut yang lebih aman.
Dengan adanya garam tertentu, hidrogen peroksida membentuk semacam “konsentrat” padat, yang lebih nyaman untuk diangkut dan digunakan. Jadi, jika Anda menambahkan H ke dalam larutan natrium borat (boraks) jenuh yang sangat dingin
2 HAI 2 di hadapan, kristal transparan besar natrium peroksoborat Na 2 [(BO 2) 2 (OH) 4 ]. Zat ini banyak digunakan untuk memutihkan kain dan sebagai komponen deterjen. Molekul H 2 HAI 2 , seperti molekul air, mampu menembus ke dalam struktur kristal garam, membentuk sesuatu seperti kristal hidrat peroksohidrat, misalnya K 2 CO 3 3H 2 O 2, Na 2 CO 3 1,5H 2 HAI; senyawa terakhir ini umumnya dikenal sebagai "persol".Yang disebut “hidroperit” CO(NH
2) 2 jam 2 o 2 adalah senyawa klatrat yang mengandung molekul H 2 HAI 2 ke dalam rongga kisi kristal urea.Dalam kimia analitik, hidrogen peroksida dapat digunakan untuk menentukan beberapa logam. Misalnya, jika hidrogen peroksida ditambahkan ke dalam larutan garam titanium(IV) titanil sulfat, larutan menjadi oranye terang karena pembentukan asam pertitanat:
TiOSO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 ® H 2 + H 2 O.Ion molibdat tak berwarna MoO 4 2 dioksidasi oleh H 2 O 2 menjadi anion peroksida berwarna oranye pekat. Larutan kalium dikromat yang diasamkan dengan adanya H 2 HAI 2 membentuk asam perkromat: K2 Cr 2 O 7 + H 2 JADI 4 + 5H 2 O 2® H 2 Cr 2 O 12 + K 2 JADI 4 + 5H 2O, yang terurai cukup cepat: H 2 Cr 2 O 12 + 3H 2 JADI 4 ® Cr 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O + 4O 2. Jika kita menjumlahkan kedua persamaan ini, kita memperoleh reaksi reduksi kalium dikromat dengan hidrogen peroksida:K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 JADI 4 + 5H 2 O 2® Cr 2 (JADI 4) 3 + K 2 JADI 4 + 9H 2 O + 4O 2.Asam perkromat dapat diekstraksi dari larutan berair dengan eter (asam perkromat jauh lebih stabil dalam larutan eter dibandingkan dalam air). Lapisan halus berubah menjadi biru pekat.Ilya Leenson
LITERATUR Dolgoplosk B.A., Tinyakova E.I. Generasi radikal bebas dan reaksinya. M., Kimia, 1982Kimia dan teknologi hidrogen peroksida. L., Kimia, 1984
