A prírodné zdroje
Katedra chémie a ekológie
ŠTÚDIUM RÝCHLOSTI ROZKLADNEJ REAKCIE
PEROXID VODÍKA V PRÍTOMNOSTI KATALYZÁTORA
GAZOMETRICKOU METÓDOU.
v odbore "Fyzikálna a koloidná chémia"
pre odbornosť 060301,65 − Lekáreň
Veľký Novgorod
1 Účel práce………………………………………………………………………………..3
2 Základné teoretické princípy……………………………………………….3
4 Experimentálna časť ……………………………………………………… 4
4.1 Rozklad peroxidu vodíka v prítomnosti oxidu manganičitého MnO2………..……………………………………………………………………………………….4
4.2 Rozklad peroxidu vodíka v prítomnosti katalyzátora pri teplote T2................................ ...................................................... ...................................... 6
5 Požiadavky na obsah správy………………………………………………..6
6 Vzorové testové otázky a úlohy…………………………………7
1 CIELE PRÁCE
1. Určte rýchlostnú konštantu, poradie reakcie, polčas rozpadu pri teplote T1.
2. Zostrojte graf množstva uvoľneného O2 v závislosti od času a graficky určte polčas rozpadu.
3. Určte aktivačnú energiu reakcie, vypočítajte teplotný koeficient rýchlosti reakcie.
2 ZÁKLADNÉ TEORETICKÉ USTANOVENIA
Použitie peroxidu vodíka v mnohých technologických procesoch, medicíne a poľnohospodárstve je založené na jeho oxidačných vlastnostiach. Proces rozkladu H2O2 vo vodných roztokoch prebieha spontánne a možno ho znázorniť rovnicou:
Н2О2®Н2О +1/2 О2
Proces je možné urýchliť použitím katalyzátora. Môžu to byť anióny a katióny, napríklad CuSO4 (homogénna katalýza). Urýchľujúci účinok na rozklad H2O2 majú aj pevné katalyzátory (uhlie, kovy, soli a oxidy kovov). Priebeh heterogénnej katalytickej reakcie rozkladu H2O2 ovplyvňuje pH média, stav povrchu a katalytické jedy, napríklad C2H5OH, CO, HCN, H2S.
V bunkách rastlín, zvierat a ľudí tiež dochádza ku katalytickému rozkladu peroxidu vodíka. Proces sa uskutočňuje pôsobením enzýmov katalázy a peroxidázy, ktoré na rozdiel od katalyzátorov nebiologickej povahy majú mimoriadne vysokú katalytickú aktivitu a špecifickosť účinku.
Rozklad H2O2 je sprevádzaný uvoľňovaním O2. Objem uvoľneného kyslíka je úmerný množstvu rozloženého peroxidu vodíka. Práca využíva gazometrickú metódu.
3 BEZPEČNOSTNÉ POŽIADAVKY
Pri vykonávaní tejto laboratórnej práce musíte dodržiavať všeobecné pravidlá práce v chemickom laboratóriu.
4 EXPERIMENTÁLNA ČASŤ
4.1 Rozklad peroxidu vodíka v prítomnosti oxidu manganičitéhoMnO2 .
Pred začatím experimentu je potrebné pripraviť katalyzátor: namažte malý kúsok sklenenej tyčinky lepidlom BF alebo škrobovou pastou. Lepidlom je potrebné namazať len koniec, na sklíčko hodiniek nasypať trochu prášku MnO2, dotknúť sa koncom tyčinky prášku tak, aby na sklíčku zostalo malé množstvo MnO2. Lepidlo sa suší niekoľko minút (1-2 minúty). Tlak vo vnútri systému na zachytávanie H2O2 sa musí upraviť na atmosférický tlak: otvorte zátku reakčnej trubice a pomocou vyrovnávacej banky nastavte hladinu vody v byrete na nulu.
Schéma zariadenia na meranie rýchlosti rozkladu H2O2 je na obr.1.
voda
 |
skúmavka s H2O2
Gif" width="10">.gif" width="10"> katalyzátor
Obr. 1 – Zariadenie na štúdium kinetiky rozkladu H2O2.
Pipetou alebo odmerným valcom odmerajte 2 ml 3% roztoku H2O2 a nalejte do skúmavky 1. Ak sa experiment vykonáva pri izbovej teplote, pripravte si stopky a tabuľku na zaznamenávanie experimentálnych údajov Ponorte katalyzátor nanesený na kúsok sklenenej tyčinky do skúmavky. Reakčnú nádobu uzavrite zátkou. Zaznamenajte objem uvoľneného kyslíka najskôr po 30 sekundách, potom je možné interval predĺžiť na 1 minútu.
Pri znižovaní hladiny kvapaliny v byrete sa vyrovnávacia banka znižuje tak, aby sa hladina kvapaliny v byrete a banke nemenila, rozdiel hladín je minimálny.
Reakcia sa považuje za ukončenú, keď hladina kvapaliny v byrete prestane klesať.
Objem kyslíka zodpovedajúci úplnému rozkladu H2O2 –V¥ možno získať, ak sa reakčná nádoba umiestni do pohára horúcej vody. Po ochladení skúmavky na izbovú teplotu. Potom sa stanoví objem O2 zodpovedajúci úplnému rozkladu H2O2.
Tabuľka – Experimentálne údaje
Za predpokladu, že reakcia je prvého poriadku, rýchlostná konštanta reakcie sa vypočíta pomocou kinetickej rovnice prvého poriadku:
Na základe výsledkov experimentu sa vypočíta priemerná hodnota konštanty reakčnej rýchlosti.
Polčas rozpadu peroxidu vodíka sa vypočíta pomocou rovnice:
t0,5 = 0,693/k pri použití priemernej hodnoty rýchlostnej konštanty.
Rýchlostná konštanta a polčas rozpadu sú určené graficky pomocou závislosti Vt = f (t) a ln(V¥ – Vt) = f (t), ktoré sú znázornené na obr. 2 a obr. 3. Porovnajte výsledky získané dvomi metódami – analytickou a grafickou.
V¥https://pandia.ru/text/80/128/images/image032_11.gif" width="211" height="12">.gif" width="616" height="64">
t, mint t, min
Ryža. 2 – Závislosť Vt = f(t) Obr. 3 – Závislosť ln(V¥ – Vt) = f(t)
4.2 Rozklad peroxidu vodíka v prítomnosti katalyzátora pri teplote T2
Pokus sa opakuje umiestnením reakčnej nádoby do vodného kúpeľa alebo pohára vody pri teplote T2 (podľa pokynov učiteľa). Údaje sa zapisujú do tabuľky:
Keď poznáme rýchlostné konštanty k1 a k2 pri dvoch rôznych teplotách, môžeme vypočítať aktivačnú energiu Ea pomocou Arrheniovej rovnice:
Ea = 
Okrem toho môžete vypočítať teplotný koeficient pomocou Van't Hoffovho pravidla:
k2/k1 = γ ∆t/10
5 POŽIADAVKY NA OBSAH SPRÁVY
Správa musí obsahovať:
1. účel práce;
2. výsledky merania objemu uvoľneného kyslíka pri rozklade peroxidu;
3. výpočet reakčnej rýchlostnej konštanty a polčasu (polovičnej konverzie) peroxidu vodíka;
4. graf závislosti Vt = f(t) a výsledky grafického určenia polčasu rozpadu peroxidu vodíka;
5. graf ln(V¥ – Vt) = f(t) na určenie konštanty rýchlosti reakcie;
6. výsledky meraní objemu uvoľneného kyslíka pri rozklade peroxidu pri zvýšených teplotách a výpočet rýchlostnej konštanty reakcie;
7. výpočet aktivačnej energie pomocou Arrheniovej rovnice a výpočet teplotného koeficientu rýchlosti reakcie pomocou van’t Hoffovho pravidla;
8. závery.
6 VZOROVÝCH TESTOVACÍCH OTÁZOK A ÚLOH
1. Konštanta reakčnej rýchlosti závisí od:
a) povaha činidiel;
b) teplota;
c) koncentrácie činidiel;
d) čas, ktorý uplynul od začiatku reakcie.
2. Poradie reakcie
a) formálna hodnota;
b) stanovené len experimentálne;
c) možno vypočítať teoreticky;
d) sa rovná súčtu exponentov p + q v rovnici υ = k · CAp · CBq.
3. Aktivačná energia chemickej reakcie
a) nadmerná energia v porovnaní s priemernou energiou molekúl potrebnou na to, aby sa zrážka medzi molekulami stala aktívnou;
b) závisí od povahy činidiel;
c) merané v J/mol;
d) sa zvyšuje, keď sa do systému zavedie katalyzátor.
4. Polčas rozpadu určitého rádioaktívneho izotopu je 30 dní. Vypočítajte čas, po ktorom bude množstvo izotopu 10 % pôvodného.
5. Reakcia prvého rádu pri určitej teplote prebieha o 25 % za 30 minút. Vypočítajte polčas rozpadu východiskovej látky.
6. Koľkokrát sa zvýši rýchlosť reakcie, keď sa teplota zvýši o 40 K, ak je teplotný koeficient rýchlosti reakcie 3?
7. So zvýšením teploty o 40K sa rýchlosť určitej reakcie zvýšila 39,06 krát. Určte teplotný koeficient rýchlosti reakcie.
Cieľ a ciele 1. Cieľ: Zistite, ktoré produkty obsahujú katalyzátory, ktoré urýchľujú rozklad peroxidu vodíka a ktoré nie. 2. Ciele: o Zistite, čo je katalyzátor o Urobte experiment s peroxidom vodíka a zistite, ktoré produkty sú katalyzátorom. 1. Účel: Zistite, ktoré produkty obsahujú katalyzátory, ktoré urýchľujú rozklad peroxidu vodíka a ktoré nie. 2. Ciele: o Zistite, čo je katalyzátor o Urobte experiment s peroxidom vodíka a zistite, ktoré produkty sú katalyzátorom.
Aké produkty sú katalyzátory? 1. Vzali sme hematogén, kvapkali peroxid vodíka a videli sme, že sa uvoľnil kyslík. peroxid vodíka sa rozkladá. 2. Brali sme aj iné produkty, napríklad surové mäso, surové zemiaky, cviklu, chlieb, cesnak, banán, kakao a zistili sme, že obsahujú aj katalyzátory.
Záver V priebehu našej práce sme zistili, že produkty obsahujúce katalyzátory rozkladu peroxidu vodíka sú: hematogén, surové mäso, surové zemiaky, cvikla, chlieb, cesnak, banán, kakao. Nie sú to: jablko, čajové lístky, sušienky, pomaranč/mandarínka, klobása, údené mäso, kečup, med, čokoládové cukrovinky. Tiež sme sa dozvedeli, čo je katalyzátor a ako vykonať tento experiment.
Chémia a chemická technológia
Články Kresby Tabuľky O stránke EnglishKatalyzátory rozkladu peroxidu vodíka
K rozkladu peroxidových zlúčenín dochádza v prítomnosti určitých kovov (železo, meď, mangán, kobalt, chróm) a ich solí, ktoré sú katalyzátormi. Preto môže koncentrovaný peroxid vodíka, kyselina peroctová a množstvo iných peroxidov explodovať v neprítomnosti organických látok.80-90% peroxid vodíka našiel praktické uplatnenie ako jednozložkové palivo. Bol použitý v rakete V-2 ako pomocné palivo na vytvorenie zmesi ľudí a plynu, pomocou ktorej sú poháňané turbíny čerpadiel, ktoré dodávajú palivo do raketového motora. Rozklad peroxidu vodíka sa uskutočňuje pomocou pevných alebo kvapalných katalyzátorov.
Olovo je jedným z najaktívnejších heterogénnych katalyzátorov. Boli publikované rôzne kvalitatívne charakteristiky tohto katalytického procesu, konkrétne dvojmocné olovo v kyslom roztoku nemá vplyv na peroxid vodíka, na jeho rozklad je potrebné strieborné médium, v ktorom vzniká oxid olovnatý. Ako výsledok štúdia mechanizmu tejto katalýzy sa dospelo k záveru, že ju možno opísať ako redoxný cyklus medzi dvojmocným olovom Pb(OH). a olovo PbzO. Podmienky vysokej katalytickej aktivity vznikajú vtedy, keď sú obe tieto látky prítomné ako pevné fázy v silne alkalickom roztoku a tvoria sa vyššie oxidy. Vplyv rôznych rozsahov pH možno charakterizovať nasledovne. Dusičnan olovnatý sa rozpúšťa v peroxide vodíka za vzniku čírych stabilných roztokov. Po pridaní alkálie sa vytvorí belavo žltá zrazenina a aktivita je malá. Ďalším pridaním alkálie sa zrazenina zmení na oranžovo-červenú a začne rýchly rozklad peroxidu. Ako sa ukázalo, množstvo alkálií potrebné na dosiahnutie tohto bodu je nepriamo úmerné množstvu rozpusteného olova a tento jav je superponovaný s dosiaľ nejasne preukázaným vplyvom starnutia. Množstvo pyrofosforečnanu potrebného na ukončenie katalýzy je približne ekvivalentné množstvu potrebnému na vytvorenie pyrofosforečnanu olovnatého Pb P O. Katalytická aktivita vrcholí pri približne 0,2 N. koncentrácia alkálií pri vyšších koncentráciách sa zvyšuje rozpustnosť olova vo forme olovnice a olovnice a znižuje sa katalytická aktivita. Uskutočnil sa pokus dokázať prítomnosť cyklického oxidačno-redukčného procesu pomocou rádioaktívnych indikátorov, ale skončil neúspechom, pretože aj v neprítomnosti dusičnanu vodíka dochádza k výmene medzi dvojmocným iónom olovnatým a oxidom olovnatým v dusičnej kyselinou (čo zodpovedá údajom z literatúry) a medzi Plu.mbit a Plumbate v zásaditom roztoku (čo je v rozpore s publikovanými údajmi
Vplyv zvýšenia povrchu katalyzátora na jeho katalytickú aktivitu možno ilustrovať na príklade. Peroxid vodíka sa môže rozložiť na vodu a kyslík. Katalyzátorom tohto procesu je platina. Na hladko brúsenom platinovom povrchu sa rozkladná reakcia H2O2 takmer nezrýchľuje. Na drsnom povrchu sa pozoruje slabé uvoľňovanie kyslíka. Prášková platina pomerne rýchlo rozkladá peroxid vodíka na platinovú čerň, proces prebieha veľmi energicky a pridanie koloidného roztoku platiny vedie k prudkej reakcii, niekedy sprevádzanej výbuchom.
Zlúčeniny olova sú aktívne katalyzátory rozkladu. Olovené zariadenia možno úspešne použiť len v podmienkach, kde sú prítomné sírany, ktoré spôsobujú tvorbu inertného povlaku síranu olovnatého. Olovo sa v niektorých prípadoch používa v továrňach, ktoré vyrábajú peroxid vodíka pomocou elektrolytického peroxodisulfátového procesu a pri bielení surovej vlny v prítomnosti síranov. Avšak použitie olova v kontakte s akýmikoľvek, ale veľmi zriedenými roztokmi peroxidu môže byť nebezpečné, a preto sa mu treba vyhnúť.
Pri skladovaní roztokov peroxidu vodíka sa používajú negatívne katalyzátory, aby sa zabránilo jeho rozkladu. Ako také katalyzátory, nazývané stabilizátory, možno použiť malé množstvá kyseliny fosforečnej, salicylovej a kyseliny močovej (napr. 1 g kyseliny močovej stačí na 30 litrov koncentrovaného peroxidu), ktoré chránia peroxid vodíka pred rozkladom.
Pevný peroxid vodíka je nezvyčajne inertný. Napríklad, ak sa ochladí, 0,5 N sa zavedie do 90% peroxidu vodíka pri -55 °. roztok manganistanu, častice hrdze alebo iné katalyzátory a nedovoľte, aby sa peroxid roztopil, nepozoruje sa vôbec žiadny rozklad. Rozklad začína až po roztavení.
Čím je peroxid vodíka čistejší, tým pomalšie sa rozkladá počas skladovania. Zvlášť aktívnymi katalyzátormi na rozklad H2O2 sú zlúčeniny niektorých kovov (Cp, Fe, Mn atď.) a dokonca aj ich stopy majú výrazný účinok, ktorý sa nedá priamo analyticky určiť. Na viazanie týchto kovov sa k peroxidu vodíka často pridáva malé množstvo (asi 1 10 000) pyrofosforečnanu sodného - N34P207 - ako stabilizátor.
Generátor parného plynu je komora, v ktorej je umiestnený katalyzátor. Peroxid vodíka sa privádza do komory, kde sa rozkladá na vodnú paru a kyslík, pričom sa uvoľňuje teplo. Na rozklad peroxidu vodíka možno použiť aj kvapalný katalyzátor. V tomto prípade je komorou generátora pary a plynu komora na miešanie kvapalného katalyzátora s peroxidom vodíka a jeho rozklad.
Veľmi koncentrované (80% a viac) vodné roztoky H2O2 sa používajú ako zdroje energie aj samostatne (pomocou katalyzátorov na rýchly rozklad H2O2, z jedného litra kvapalného peroxidu vodíka možno získať cca 5000 litrov zmesi kyslíka a vodná para zahriata na 700 °C) a ako okysličovadlo pre letecké palivá. Peroxid vodíka sa tiež používa ako oxidačné činidlo v chemickom priemysle, ako východiskový materiál na výrobu mnohých peroxidových zlúčenín, ako iniciátor polymerizačných procesov a pri výrobe niektorých poréznych produktov. na umelé vyzrievanie vín, farbenie vlasov, odstraňovanie škvŕn a pod.
Peroxid vodíka sa široko používa na výrobu paroplynu na prevádzku jednotky turbočerpadla raketového pohonného systému. Od paliva, ktoré zabezpečuje chod čerpadla sa vyžaduje na jednej strane dostatočne vysoké energetické ukazovatele na zabezpečenie chodu čerpadiel s minimálnymi nákladmi a na druhej strane relatívne nízka teplota spaľovania. Najpoužívanejším jednozložkovým palivom na pohon turbočerpadlovej jednotky je 80-85% peroxid vodíka. Pri rozklade 80% peroxidu vodíka sa získa paroplyn s teplotou 450-500° C. Pri výrobe paroplynu sa okrem peroxidu spotrebúva aj katalyzátor. Na rozklad jedného kilogramu peroxidu sa spotrebuje 0,05 kg kvapalného katalyzátora, čo je 35% alkoholový roztok NaMn04 (manganistan sodný).
Matheson a Maas stanovili teplo rozkladu 10-gramových roztokov peroxidu vodíka v adiabatickom kalorimetri. Ako katalyzátor rozkladu sa použil oxid manganičitý. Podľa týchto autorov sa rozklad náhle skončil a autori nezaviedli korekcie na zvyškový peroxid vodíka. Urobila sa korekcia na vodnú paru a vypočítala sa určitá časť vodného ekvivalentu kalorimetra. Lineárnou extrapoláciou riediaceho tepla na základe priemeru zo štyroch stanovení (dve stanovenia s 38,05 % peroxidom a dve s 97,15 %) sa vypočítalo rozkladné teplo bezvodého neoxidu vodíka (-23,45 kcal/mol).
Rozkladné reakcie sú charakteristické pre zložky raketového paliva, ktoré sú endotermickými látkami. Spravidla sa môžu skladovať dlhú dobu bez rozkladu pri normálnych teplotách, ale keď teplota stúpne alebo keď sú vystavené katalyzátoru, začne sa rozklad, ktorý sa sám zrýchľuje pod vplyvom vytvoreného tepla. Hydrazín zahriaty na 350 ° C sa teda úplne rozkladá na dusík a amoniak a oveľa intenzívnejšie v prítomnosti oxidov železa, chrómu, medi a iných katalyzátorov. Charakteristickou látkou schopnou rozkladu s uvoľňovaním tepla je peroxid vodíka. Vo svojej čistej forme je celkom stabilný a až pri zahriatí nad 140° C sa začne za uvoľňovania tepla rozkladať na vodu a kyslík. Absolútne čistú H2O2 je možné zahriať do varu (151,4 °C) a destilovať bez rozkladu, ale aj najmenšie škrabance na stenách nádoby, v ktorej sa zahrieva peroxid vodíka, môžu spôsobiť jeho rozklad. Rýchlosť rozkladu peroxidu závisí od jeho koncentrácie, hodnoty pH, teploty, povahy a množstva nečistôt alebo stabilizátorov katalyzujúcich rozklad a fyzikálnej a chemickej povahy povrchu nádob, v ktorých sa H2O2 nachádza.
Elementárny uhlík nevstupuje do stechiometrickej reakcie s peroxidom vodíka, hoci výsledný rozklad spôsobuje určitý stupeň zmeny na povrchu uhlíka. Roop a Schlee uviedli, že peroxid vodíka neskôr oxiduje uhličitan na kyselinu mravčiu a formaldehyd
Zinok má nezvyčajné vlastnosti, môže fungovať ako katalyzátor aj ako stabilizátor. Ako je uvedené na strane 451, zinok v roztoku 90% peroxidu vodíka má stabilizačný účinok. Bolo urobené pozorovanie [1153], že s klesajúcou koncentráciou peroxidu vodíka tento účinok slabne a že v roztokoch obsahujúcich menej ako 40 % hmotn. % peroxidu vodíka, zinok už pôsobí ako katalyzátor rozkladu. Tento katalytický efekt sa zistil aj v zmesiach s inými katalyzátormi. Weiss 156] ukázali, že kovový zinok rozkladá peroxid vodíka a uvoľňuje vodík a kyslík. Doteraz nebol navrhnutý žiadny mechanizmus, ktorý by mohol vysvetliť toto dvojité pôsobenie zinku. Účinok kadmia bol skúmaný len v slabých roztokoch a buď sa mu pripisujú slabé katalytické vlastnosti, alebo sa považuje za úplne neúčinné
Po extrakcii obsahuje antrachyiónový roztok asi 0,1-0,3 % vody, malé množstvá peroxidu vodíka (typická je koncentrácia 0,17 g/uhlík), ako aj rôzne oxidované organické látky, ako organické kyseliny, aldehydy, ketóny, atď. atď. Tieto zlúčeniny môžu otráviť katalyzátor hydrogenácie niklu, a preto sa musia pred recirkuláciou odstrániť. Podľa nemeckého spôsobu sa pracovný roztok suší vodným roztokom uhličitanu draselného s koncentráciou 33 % (hmotn.), pričom tento roztok tiež extrahuje časť peroxidu vodíka. Organické látky a stopy vody sa odstránia adsorpciou na ílovitú vrstvu. Zvyškový peroxid vodíka sa podrobí rozkladu na vrstve niklovo-strieborného katalyzátora a niekedy sa malé množstvo (asi 10 %) redukovaného roztoku z hydrogenátora pridá do vratnej kvapaliny predtým, ako sa privedie na nosič s katalyzátorom. na lepšie odstránenie peroxidu vodíka a rozpusteného kyslíka. Takto vzniká malé množstvo vody, ktoré zostáva v pracovnom roztoku.
Peroxid vodíka bol použitý ako jednozložkové palivo spolu s vodným roztokom manganistanu vápenatého alebo sodného ako katalyzátorom. Toto palivo sa používalo pre lietadlá Focke-Wulf a Henkel s ťahmi motorov 300, 500 a 1000 kg a odpaľovacie zariadenia pre projektilové lietadlá.V týchto systémoch sa katalytický rozklad peroxidu vodíka uskutočňuje súčasnou dodávkou H2O2 a koncentrovaného roztoku Kampoy do komory raketového motora na kvapalné palivo alebo Ca(MnO 4)2. Reakcia začína rýchlo s hladkým nárastom tlaku na 50-70 kg/cm za 0,01-0,02 sekundy.
Paroplyn na pohon turbíny sa získava buď zo špeciálneho komponentu, ktorý nie je zložkou paliva motora, alebo zo komponentov, na ktorých beží raketový motor. Ako zdroj paroplynu sa často používa peroxid vodíka. Na získanie paroplynu z peroxidu vodíka sa tento podrobí rozkladu v paroplynovom generátore pomocou katalyzátorov - látok, ktoré podporujú rozklad.
Pôsobením kyslíka a vlhkosti na mnohé kovy vznikajú malé množstvá peroxidu vodíka, ktorý bol stanovený kvalitatívne kolorimetrickou metódou, napríklad titánovou soľou, alebo Russellovým efektom. Tento efekt je založený na skutočnosti, že fotografické platne sú veľmi citlivé na veľmi malé množstvá peroxidu vodíka. Russell teda ukázal, že množstvo látok, vrátane rôznych kovov, najmä po čerstvom vyleštení povrchu, poskytuje fotografický obraz, keď sa nachádza v blízkosti fotografickej dosky v tme. Bolo dokázané, že je to spôsobené uvoľňovaním peroxidu vodíka. Peroxid vodíka sa jednou z uvedených metód zistil pri oxidácii nasledujúcich kovov: zinok, olovo, cín, striebro, ortuť, meď, hliník, kadmium, horčík a železo. Je pravdepodobné, že vzniká aj pri oxidácii mnohých iných kovov. Je veľmi ťažké ho otvoriť na kovoch, ktoré sú aktívnymi katalyzátormi rozkladu peroxidu vodíka, ako je železo, meď a olovo. Zdá sa, že koncentrácia peroxidu vodíka vznikajúceho pri autooxidácii kovov je určená relatívnou rýchlosťou reakcií tvorby a rozkladu; objavenie peroxidu vodíka jedným alebo druhým autorom závisí od citlivosti techniky, ktorú používa, ako aj od experimentálne podmienky. Vyššie koncentrácie peroxidu vodíka sa nachádzajú na povrchoch čerstvo rozomletého kovu a tiež (aspoň v prípade hliníka) v mierne alebo stredne kyslých alebo mierne alkalických vodných roztokoch. Počas procesu oxidácie získava kov negatívny potenciál. Anodická polarizácia kovu potláča tvorbu peroxidu vodíka, zatiaľ čo katódová polarizácia túto tvorbu podporuje. Nie je možné s istotou povedať, či je na tvorbu peroxidu vodíka potrebná prítomnosť vody aj kyslíka, ale je veľmi pravdepodobné, že je potrebná. V jednom experimente poskytla vzorka hliníka v suchom dusíku slabý fotografický obraz, ale pravdepodobne pred umiestnením do inertnej atmosféry adsorbovala kyslík a vodu (alebo len vodu) zo vzduchu.
Schopnosť peroxidu vodíka rozkladať sa v prítomnosti katalyzátorov umožňuje, aby motory bežiace na tomto okysličovadle nemali špeciálne zapaľovacie zariadenie na štartovanie. S peroxidom vodíka je možný takzvaný tepelný štart motora. Peroxid vodíka sa privádza do predkomory (malý objem spojený s hlavnou spaľovacou komorou), kde sa rozkladá pod vplyvom tu umiestneného katalyzátora. Horúce plynné produkty rozkladu peroxidu vodíka vstupujú do hlavnej spaľovacej komory motora. Po vytvorení potrebného tlaku v spaľovacej komore na normálne spaľovanie paliva sa do nej privádza horľavá zložka.
Ako polymerizačné katalyzátory sa najčastejšie používajú vo vode rozpustné peroxidové zlúčeniny, ktoré pri rozklade vytvárajú voľné radikály. Takými zlúčeninami sú peroxid vodíka, peroxid draselný, persírany a perboritany. Peroxidová zlúčenina rozpustná v monoméri je benzoylperoxid. Tiež sa zistilo, že diazoaminobenzén aktivuje polymerizáciu butadiénu. Ako reakčné katalyzátory sa používajú terciárne amíny, ktoré sú rozpustné v aspoň jednej z polymerizovateľných zložiek.
Formaldehyd Peroxid vodíka Polymér P a 3 J Produkty rozkladu Chelátová zlúčenina kadmia alebo zinku v alkylidéndiacetátoch, 10-80°C 1 0 w e Katalyzátor je rovnaký
Katalyzátor sa môže použiť buď vo forme vodného roztoku, vstrekovaného cez dýzu do rozkladnej komory súčasne s peroxidom vodíka, alebo v pevnej forme. V druhom prípade je keramická dýza impregnovaná katalyzátorom, na ktorý dopadá nastriekaný peroxid vodíka. 1 kg pevného katalyzátora dokáže rozložiť až 2000 kg 80% peroxidu vodíka.
Peroxid vodíka je dobré oxidačné činidlo, najmä v alkalickom roztoku. Prebytočný peroxid sa zvyčajne rozkladá varom alkalického roztoku. Rozklad sa urýchľuje zavedením katalyzátorov, ako sú soli niklu, jodid a platinová čerň. Shulek a Schakach odstránili prebytočné oxidačné činidlo pomocou chlórovej vody a na zničenie prebytočného chlóru bol zavedený kyanid draselný.
Tieto metódy sa používajú na prípravu poréznych elastomérov a termoplastov, pre ktoré sú výsledné produkty rozkladu neškodné. Používa sa veľké množstvo pórotvorných látok, z ktorých najčastejšie sú hydrogenuhličitany sodné a amónne, dusičnan amónny, uhličitan vápenatý, diazoderiváty a diizokyanáty. Ako pórotvorné činidlo sa navrhuje plynom nasýtené aktívne uhlie.V procese Teleili na výrobu poréznej gumy je zdrojom plynu peroxid vodíka, ktorý sa rozkladá za uvoľňovania kyslíka pôsobením kvasinkového katalyzátora.V akomkoľvek V tomto prípade je materiál tvoriaci póry primiešaný do latexu pred koaguláciou alebo do elastomérnej hmoty pred vulkanizáciou a materiál musí byť rovnomerne rozložený v plastickej hmote predtým, ako dôjde k vývoju plynu.
V súčasnosti je známych niekoľko spôsobov výroby kyseliny peroctovej používanej na epoxidáciu rôznych nenasýtených zlúčenín. Výber metódy závisí od polohy oxidovanej dvojitej väzby v molekule. V priemysle sa používajú dve hlavné metódy epoxidácie. Podľa prvého sa peroxid vodíka pridáva do zmesi kyseliny octovej, nenasýtenej zlúčeniny a kyslého katalyzátora. Kyselina peroctová vytvorená ako medziprodukt oxiduje olefín na zlúčeninu obsahujúcu epoxidové skupiny. V inom spôsobe sa acetaldehyd oxiduje vzduchom vo vhodnom rozpúšťadle na acetaldehydmonoperacetát, ktorý po tepelnom rozklade produkuje kyselinu peroctovú. Kyselina octová a acetaldehyd vzniknuté ako vedľajšie produkty sa odstránia destiláciou vo vákuu. Pretože epoxidácia premieňa kyselinu peroctovú na kyselinu octovú, proces premieňa acetaldehyd na kyselinu octovú ako vedľajší produkt.
Vzťah medzi homogénnou a heterogénnou katalýzou je len slabo pochopený, hlavne preto, že prvky schopné vyvolať oba typy katalýzy neboli študované v celom rozsahu premenných (napríklad pH a koncentrácia), ktoré určujú stav katalyzátora. . Železo možno spomenúť ako katalyzátor, pri ktorom možno pozorovať prechod z homogénneho do heterogénneho mechanizmu. V kyslom roztoku je reakcia čisto homogénna. Ak sa však pH zvýši, začne sa objavovať koloidná hmota a súčasne dôjde k zmene rýchlosti (pozri obr. 76 na strane 440). Pri ešte vyšších hodnotách pH môže nastať makroskopická sedimentácia, ako aj iné kinetické zmeny. Rýchlosť katalýzy môže byť ovplyvnená aj zmenami vo fyzikálnej forme (prítomnosť nosiča katalyzátora, spekanie katalyzátora alebo zmena kryštálovej štruktúry). Hoci pH, pri ktorom sa koloidná látka začína objavovať, ešte nie je úplne stanovené, niet pochýb o skutočnosti, že so zvyšujúcim sa pH dochádza k prechodu z homogénneho na heterogénny rozklad. Stále však existujú značné neistoty týkajúce sa povahy meniaceho sa mechanizmu. V niektorých prípadoch môžu byť oba typy degradácie kvalitatívne vysvetlené rovnakým mechanizmom, ako je cyklická oxidácia a redukcia. Zároveň tvorba komplexu alebo precipitácia katalyzátora v koloidnom alebo pevnom stave môže určiť t-frakciu celkového množstva prítomného katalyzátora, ktoré je schopné skutočne sa zúčastniť reakcie a tak ovplyvniť pozorovanú rýchlosť rozklad. Tento typ komplexácie nastáva, keď je polymerizácia katalyzovaná pôsobením peroxidov. Pri čisto heterogénnej katalýze závisí pozorovaná rýchlosť od stupňa disperzie pevného katalyzátora, pretože táto disperzia určuje veľkosť povrchu v kontakte s médiom. Naopak, je celkom možné, že pri prechode z homogénneho systému na heterogénny sa radikálne zmení povaha reakcie, ktorej podlieha peroxid vodíka, napríklad iónový mechanizmus sa môže zmeniť na radikálny. Je možné, že pri zmene podmienok dochádza k pomerne jemnému prechodu z jedného mechanizmu na druhý. Pri objasňovaní rozdielov medzi homogénnou a heterogénnou katalýzou treba vždy brať do úvahy možný vplyv adsorpcie z roztoku na homogénnu katalýzu. Jednomocné striebro, ktoré pri homogénnej dispergácii nemá katalytické vlastnosti, sa teda ľahko adsorbuje sklom. V adsorbovanom stave môže získať katalytické vlastnosti ako výsledok skutočnej redukcie na kov alebo iba polarizácie. Následné použitie povrchu skla v kontakte s alkalickejším roztokom môže tiež aktivovať adsorbované striebro. Toto je obzvlášť viditeľné v prípade povrchu sklenenej elektródy.
Vplyv týchto faktorov na kovové olovo je veľmi dramatický. Ak sa leštené olovo bez oxidového filmu ponorí do peroxidu vodíka, jeho aktivita sa ukáže ako veľmi nízka. Postupne sa vytvorí biela zrazenina, ktorá sa po nahromadení zmení na červené olovo, po čom nasleduje rýchly prejav katalytickej aktivity. Ak sa kovové olovo krátko ponorí do roztoku peroxidu vodíka a ihneď sa odstráni, potom malé množstvo kvapaliny priľnuté na kove zostane na krátky čas v pokojnom stave a potom, keď sa vytvorí film oloveného olova PbzO4 na kove sa vplyvom prudkej búrky náhle odtrhne od povrchu.rozklad. V tomto procese dochádza k rozpúšťaniu olova, čo je určite spojené s pozorovanou deštrukciou pasivity olova pôsobením peroxidu vodíka, ale peroxid neovplyvňuje rast dendritov na ňom. Je popísaná praktická aplikácia olovených katalyzátorov na rozklad koncentrovaného peroxidu vodíka v systémoch používaných na výrobu energie.
Často je ťažké určiť, či peroxidy izolované z reakčnej zmesi sú peroxid vodíka alebo či sú to organické peroxidy.Donedávna sa uskutočnilo len málo pokusov určiť štruktúru týchto peroxidov. Závery týkajúce sa povahy peroxidov možno vyvodiť na základe nasledujúcich dôkazov: 1) zloženie plynu a kvapaliny vznikajúcej pri rozklade peroxidu (napríklad peroxid vodíka poskytuje kyslík a vodu; oxyalkylhydroperoxid, keď sa rozkladá v alkalickom prostredí forma poskytuje vodík a kyselinu; metylhydroperoxid pri rozklade na platinovú čerň poskytuje oxid uhličitý) 2) rôzne farebné reakcie, napríklad reakcia s použitím titánovej soli, ktorá sa považuje za veľmi špecifickú pre peroxid vodíka (pozri kapitolu 10) 3) charakteristiky reakcie s kyslým roztokom jodidu draselného (metylhydroperoxid napríklad reaguje len v prítomnosti síranu železnatého ako katalyzátora, ale nereaguje v prítomnosti molybdénanu amónneho; okrem toho rýchlosť oxidácie jodidu na jód výrazne závisí od povahy peroxidu) 4) tvorba nerozpustných anorganických peroxidov, napríklad peroxidu vápenatého alebo peroxoboritanu sodného, so zavedením vhodných prísad do produktu, čo dokazuje prítomnosť peroxidu vodíka alebo hydroxyalkylhydroperoxidov 5) porovnanie absorpčných spektier s týmito spektrami pre známe peroxidy 6) stanovenie distribučných koeficientov s éterom 7) chromatografické separačné metódy 8) stanovenie rýchlosti tepelného rozkladu rôznych peroxidov pri teplote reakčnej zóny a 9) polarografické metódy
V jednom konkrétnom prípade, keď sa prítomnosť dusičnanu v 30 % (hmotn.) roztoku peroxidu vodíka ukázala ako škodlivá, bol z neho odstránený najmä adsorpciou na aktívnom uhlí s pomerne malým rozkladom peroxidu. Ako laboratórna metóda sa tiež navrhlo čistenie peroxidu vodíka rýchlym pridaním, za miešania, najprv roztoku chloridu železitého a potom uhličitanu vápenatého a rýchlou filtráciou zmesi cez Goochov téglik. Následné pridanie koncentrovanej kyseliny sírovej odstráni zvyškové žlté sfarbenie a vyzráža vápnik. Prvé dve pridané látky tvoria pravdepodobne zrazeninu vodného hydroxidu železitého (P1), ktorý pri vysokej adsorpčnej kapacite dokáže zachytiť malé množstvá nečistôt. Avšak zlúčeniny železa sú silnými katalyzátormi rozkladu a dokonca aj malé množstvá, ktoré zostávajú po tomto spracovaní, môžu spôsobiť významný rozklad. Je ťažké si predstaviť, že tento druh techniky, spojený so zavedením neprijateľnej kontaminácie, by mal nejaké výhody oproti spôsobu zrážania hydrátom oxidu cíničitého. V najlepšom prípade môže dôjsť k výraznému rozkladu peroxidu, v najhoršom prípade je tento proces spojený s nebezpečenstvom spojeným s pridávaním katalyticky aktívnych látok k peroxidu, najmä ak sú privádzané v značnej koncentrácii. Preto opísaný spôsob nemožno za žiadnych okolností odporučiť.
A sifóny je možné získať od rôznych spoločností, ktoré vyrábajú peroxid vodíka, a tu sa týmito otázkami nezaoberáme. Najdôležitejšie preventívne opatrenia sú 1) vyhýbať sa kontaktu peroxidu s aktívnymi katalyzátormi, ako sú materiály obsahujúce železo, meď, mangán a väčšina iných kovov, ako aj prach a alkalické zlúčeniny, ktoré môžu spôsobiť rýchly rozklad 2) vyhýbať sa kontaktu s organickými materiálmi látky, ktoré sa môžu vznietiť alebo vytvárať výbušné zmesi s koncentrovaným peroxidom vodíka 3) zariadenia, v ktorých sa môže peroxid vodíka skladovať alebo dočasne uchovávať, musia byť vždy riadne vetrané 4) treba sa vyhýbať nadmerne vysokým teplotám. Fyziologické účinky peroxidu vodíka sú popísané na strane 153. Peroxid v koncentrácii asi 50 % hmotn. alebo menej zvyčajne nespôsobí okamžité vznietenie náhodne rozliateho horľavého materiálu, ako je odev, ale ak sa nechá uschnúť, pretože voda sa odparuje viac ľahko sa zvyšuje koncentrácia peroxidu, čo niekedy vedie k samovznieteniu. Kontaminované materiály obsahujúce katalytické nečistoty alebo iné horľavé látky, ako je drevo alebo odev, najmä vlna, sa často spontánne vznietia, keď sú vystavené koncentrovanému peroxidu vodíka. Vo všetkých prípadoch by sa mal rozliaty peroxid umyť veľkým množstvom vody.
V niektorých priemyselných centrách je ťažké likvidovať odpadové vody obsahujúce peroxid vodíka vypúšťaním do vodných útvarov. Koncentrácia peroxidu vodíka presahujúca 40 mg/l teda pôsobí na mláďatá pstruha toxicky, nižšie koncentrácie sú počas 48 hodín úplne neškodné. Najlepší spôsob zbavenia vody zvyškového peroxidu vodíka závisí od charakteru iných odpadov obsiahnutých vo vode, napríklad ak sú prítomné redukčné činidlá (hydrazín alebo metylalkohol), napríklad v odpadovej vode z raketovej skúšobne, je vhodné najprv vyvolať interakciu medzi peroxidom a týmito látkami. Pretože peroxid vodíka sa ľahko rozkladá v alkalickom prostredí, ako aj pod vplyvom rôznych kovových katalyzátorov, podľa jedného zo spôsobov spracovania zvyškového peroxidu sa navrhuje pridať do vody vápno na úpravu pH na 11, potom pridať rozpustná soľ mangánu, napríklad chlorid, takže koncentrácia mangánu je asi 4 mg/l. Zdá sa, že pri tomto pH sa mangán premieňa na jemnú zrazeninu hydrátu oxidu mangánu, čo je veľmi účinný katalyzátor. Zmes treba miešať, kým sa peroxid úplne nerozloží a po usadení sedimentu vypustiť odpadovú vodu do nádrže. Usadený kal možno pravdepodobne znovu použiť.
Princíp prenosu náboja má, samozrejme, veľký význam, ale tieto javy stále nie sú úplne jasné a nie sú spojené do konzistentnej spoľahlivej teórie. Napríklad peroxid bárnatý, takmer úplne zložený z iónov, je stabilný. Práce citované nižšie ukazujú, že zavedenie elektrón-donorových substituentov do acylperoxidov urýchľuje rozklad. Zdá sa, že akékoľvek takéto porovnania sú platné len pre analogické procesy, to znamená pre rozbitie rovnakej väzby v rovnakom prostredí iba v dôsledku homogénneho alebo heterogénneho procesu zahŕňajúceho rovnaké alebo ekvivalentné činidlo, iniciátor alebo katalyzátor. Ak teda uvažujeme o homogénnom rozklade v plynnej fáze, potom sú organické peroxidy zjavne menej stabilné ako peroxid vodíka. Naopak, príklad reakcií so železnatým iónom ukazuje, že peroxid vodíka je najreaktívnejší zo všetkých skúmaných peroxidov. Predovšetkým je potrebné rozlišovať medzi citlivosťou akéhokoľvek peroxidu na výbuch alebo detonáciu a rýchlosťou, akou reaguje za presne definovaných podmienok. Fundamentals of General Chemistry, zväzok 2, vydanie 3 (1973) -- [
Okrem vody je známa ďalšia zlúčenina vodíka s kyslíkom – peroxid vodíka (H 2 O 2). V prírode vzniká ako vedľajší produkt pri oxidácii mnohých látok vzdušným kyslíkom. Jeho stopy sú neustále obsiahnuté v zrážkach. Peroxid vodíka tiež čiastočne vzniká v plameni horiaceho vodíka, ale pri ochladzovaní produktov spaľovania sa rozkladá.
V dosť veľkých koncentráciách (až niekoľko percent) sa H202 môže získať interakciou vodíka v čase uvoľňovania s molekulárnym kyslíkom. Peroxid vodíka tiež čiastočne vzniká, keď sa vlhký kyslík zahreje na 2000 °C, keď tichý elektrický výboj prechádza vlhkou zmesou vodíka a kyslíka a keď je voda vystavená ultrafialovým lúčom alebo ozónu.
Teplo tvorí peroxid vodíka.
Nie je možné priamo určiť teplo tvorby peroxidu vodíka z prvkov. Schopnosť nájsť ho nepriamo je daná zákonom o stálosti množstva tepla, ktorý stanovil G. I. Hess (1840): celkový tepelný účinok série po sebe nasledujúcich chemických reakcií sa rovná tepelnému efektu akejkoľvek inej série reakcií s rovnakým východiskové látky a konečné produkty.
Presne povedané, Hessov zákon by sa mal formulovať ako „zákon stálosti súčtu energie“, pretože pri chemických premenách sa energia môže uvoľňovať alebo absorbovať nielen ako tepelná energia, ale aj ako mechanická, elektrická atď. predpokladalo, že uvažované procesy prebiehajú pri konštantnom tlaku alebo konštantnom objeme. Pri chemických reakciách je to spravidla presne tak a všetky ostatné formy energie sa môžu premeniť na teplo. Podstata tohto zákona je obzvlášť jasne odhalená vo svetle nasledujúcej mechanickej analógie: celková práca vykonaná bremenom padajúcim bez trenia nezávisí od dráhy, ale iba od rozdielu medzi počiatočnou a konečnou výškou. Rovnako aj celkový tepelný účinok konkrétnej chemickej reakcie je určený len rozdielom v tepelných teplôt (z prvkov) jej konečných produktov a východiskových látok. Ak sú známe všetky tieto množstvá, potom na výpočet tepelného účinku reakcie stačí odpočítať súčet teplôt tvorby východiskových látok od súčtu teplôt tvorby konečných produktov. Hessov zákon sa často používa na výpočet reakčných teplôt, pre ktoré je priame experimentálne stanovenie ťažké alebo dokonca nemožné.
Pri aplikácii na H 2 O 2 možno výpočet vykonať na základe dvoch rôznych spôsobov tvorby vody:
1. Nechaj na začiatku kombináciou vodíka a kyslíka vytvoriť peroxid vodíka, ktorý sa potom rozloží na vodu a kyslík. Potom budeme mať nasledujúce dva procesy:
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
Tepelný účinok poslednej reakcie sa dá ľahko určiť experimentálne. Sčítaním oboch rovníc člen po člene a zrušením jednotlivých členov dostaneme
2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O + (2x + 196) kJ.
2. Nech sa voda priamo vytvorí, keď sa vodík spojí s kyslíkom, potom máme
2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O + 573 kJ.
Pretože v oboch prípadoch sú východiskové materiály aj konečné produkty rovnaké, 2x + 196 = 573, odkiaľ x = 188,5 kJ. Toto bude teplo tvorby mólu peroxidu vodíka z prvkov.
Potvrdenie.
Najjednoduchší spôsob získania peroxidu vodíka je z peroxidu bárnatého (BaO2) jeho spracovaním so zriedenou kyselinou sírovou:
Ba02 + H2S04 = BaS04 + H202.
V tomto prípade spolu s peroxidom vodíka vzniká vo vode nerozpustný síran bárnatý, z ktorého je možné kvapalinu oddeliť filtráciou. H2O2 sa zvyčajne predáva vo forme 3% vodného roztoku.
Predĺženým odparovaním bežného 3% vodného roztoku H202 pri 60-70 °C možno obsah peroxidu vodíka v ňom zvýšiť na 30%. Na získanie silnejších roztokov je potrebné vodu oddestilovať pri zníženom tlaku. Takže pri 15 mm Hg. čl. najprv (asi od 30 °C) sa oddestiluje hlavne voda a pri dosiahnutí teploty 50 °C zostane v destilačnej banke veľmi koncentrovaný roztok peroxidu vodíka, z ktorého sa pri silnom ochladení dajú izolovať jeho biele kryštály .
Hlavnou metódou výroby peroxidu vodíka je interakcia kyseliny persírovej (alebo niektorých jej solí) s vodou, ktorá ľahko prebieha podľa nasledujúcej schémy:
H2S208 + 2 H20 = 2 H2S04 + H202.
Niektoré nové metódy (rozklad organických peroxidových zlúčenín a pod.) a starý spôsob získavania z BaO 2 majú menší význam. Na skladovanie a prepravu veľkého množstva peroxidu vodíka sú najvhodnejšie hliníkové nádoby (čistota minimálne 99,6 %).
Fyzikálne vlastnosti.
Čistý peroxid vodíka je bezfarebná sirupovitá kvapalina (s hustotou asi 1,5 g/ml), ktorá destiluje za dostatočne zníženého tlaku bez rozkladu. Zmrazovanie H 2 O 2 je sprevádzané kompresiou (na rozdiel od vody). Biele kryštály peroxidu vodíka sa topia pri -0,5 °C, teda pri takmer rovnakej teplote ako ľad.
Teplo topenia peroxidu vodíka je 13 kJ/mol, teplo vyparovania je 50 kJ/mol (pri 25 °C). Za normálneho tlaku vrie čistý H 2 O 2 pri 152 ° C so silným rozkladom (a výpary môžu byť výbušné). Pre jeho kritickú teplotu a tlak sú teoreticky vypočítané hodnoty 458 °C a 214 atm. Hustota čistého H202 je 1,71 g/cm3 v pevnom stave, 1,47 g/cm3 pri 0 °C a 1,44 g/cm3 pri 25 °C. Kvapalný peroxid vodíka, podobne ako voda, je vysoko spojený. Index lomu H 2 O 2 (1,41), ako aj jeho viskozita a povrchové napätie, sú o niečo vyššie ako u vody (pri rovnakej teplote).
Štrukturálny vzorec.
Štruktúrny vzorec peroxidu vodíka H-O-O-H ukazuje, že dva atómy kyslíka sú navzájom priamo spojené. Táto väzba je krehká a spôsobuje nestabilitu molekuly. Čistý H 2 O 2 je skutočne schopný výbuchu rozložiť na vodu a kyslík. Je oveľa stabilnejší v zriedených vodných roztokoch.
Optickými metódami sa zistilo, že molekula H-O-O-H nie je lineárna: väzby H-O zvierajú s väzbou O-O uhly asi 95°. Extrémne priestorové formy molekúl tohto typu sú ploché štruktúry zobrazené nižšie - cis forma (obe H-O väzby na jednej strane O-O väzby) a trans forma (H-O väzby na opačných stranách).
Prechod z jednej z nich na druhú by sa mohol uskutočniť rotáciou väzby H-O pozdĺž osi väzby O-O, čomu však bráni potenciálna bariéra vnútornej rotácie spôsobená potrebou prechodne prekonať energeticky menej výhodné stavy (o 3,8 kJ /mol pre trans-formu a o 15 kJ/mol pre cis formu). Takmer kruhová rotácia H-O väzieb v molekulách H 2 O 2 nenastáva, ale len niektoré ich vibrácie sa vyskytujú okolo najstabilnejšieho medzistavu pre danú molekulu - šikmej ("gauch") formy.
Chemické vlastnosti.
Čím je peroxid vodíka čistejší, tým pomalšie sa rozkladá počas skladovania. Zvlášť aktívnymi katalyzátormi na rozklad H202 sú zlúčeniny určitých kovov (Cu, Fe, Mn atď.) a dokonca aj ich stopy, ktoré nie sú prístupné priamemu analytickému stanoveniu, majú výrazný účinok. Na viazanie etylkovov sa k peroxidu vodíka často pridáva malé množstvo (asi 1:10 000) pyrofosforečnanu sodného - Na 4 P 2 O 7 - ako „stabilizátor“.
Samotné alkalické prostredie nespôsobuje rozklad peroxidu vodíka, ale silne podporuje jeho katalytický rozklad. Naopak, kyslé prostredie tento rozklad sťažuje. Preto sa roztok H202 často okysľuje kyselinou sírovou alebo fosforečnou. Peroxid vodíka sa pri zahrievaní a vystavení svetlu rýchlejšie rozkladá, preto by sa mal skladovať na chladnom a tmavom mieste.
Rovnako ako voda, peroxid vodíka dobre rozpúšťa veľa solí. Mieša sa s vodou (aj s alkoholom) v akomkoľvek pomere. Jeho zriedený roztok má nepríjemnú „kovovú“ chuť. Pri pôsobení silných roztokov na pokožku dochádza k popáleniu a popálené miesto zbelie.
Nižšie porovnávame rozpustnosť niektorých solí vo vode a peroxidu vodíka pri 0 °C (g na 100 g rozpúšťadla):
Mnoho výskumníkov z 19. storočia, ktorí získali čistý peroxid vodíka, zaznamenalo nebezpečenstvo tejto zlúčeniny. Takže, keď sa pokúsili oddeliť N
202 z vody extrakciou zo zriedených roztokov dietyléterom s následnou destiláciou prchavého éteru vznikajúca látka niekedy bez zjavnej príčiny explodovala. V jednom z týchto experimentov získal nemecký chemik Yu.V. Bruhl bezvodý H 202 , ktorý zapáchal ozónom a pri dotyku nezatavenou sklenenou tyčinkou explodoval. Napriek malým množstvám H 202 (spolu 12 ml) bol výbuch taký silný, že prerazil okrúhly otvor v doske stola, zničil obsah jeho zásuvky, ako aj fľaše a nástroje stojace na stole a blízko neho.Fyzikálne vlastnosti. Čistý peroxid vodíka sa veľmi líši od známeho 3% roztoku H 202 , ktorý je v domácej lekárničke. V prvom rade je takmer jeden a pol krát ťažší ako voda (hustota pri 20°C je 1,45 g/cm 3). H2O2 zamrzne pri teplote o niečo nižšej ako je bod tuhnutia vody pri mínus 0,41 ° C, ale ak rýchlo ochladíte čistú kvapalinu, zvyčajne nezamrzne, ale je podchladená a mení sa na priehľadnú sklovitú hmotu. Riešenia H 202 zmraziť pri oveľa nižšej teplote: 30 % roztok pri mínus 30 °C a 60 % roztok pri mínus 53 °C. 202 pri teplote vyššej ako obyčajná voda, pri 150,2 °C. Zmáča sklo H 202 horšie ako voda, a to vedie k zaujímavému javu pri pomalej destilácii vodných roztokov: zatiaľ čo voda sa z roztoku destiluje, ako obvykle tečie z chladničky do prijímača vo forme kvapiek; kedy začne destilovať 202 , kvapalina vyteká z chladničky vo forme súvislého tenkého prúdu. Čistý peroxid vodíka a jeho koncentrované roztoky zanechávajú na pokožke biele škvrny a spôsobujú pálenie v dôsledku silného chemického popálenia.Tenard v článku venovanom výrobe peroxidu vodíka túto látku veľmi úspešne neporovnával so sirupom, možno mal na mysli čistý H
202 , podobne ako cukrový sirup, silne láme svetlo. Index lomu bezvodého H 202 (1,41) je oveľa väčšia ako voda (1,33). Avšak, či už v dôsledku nesprávneho výkladu, alebo kvôli zlému prekladu z francúzštiny, takmer všetky učebnice stále píšu, že čistý peroxid vodíka je „hustá, sirupovitá kvapalina“, a dokonca to teoreticky vysvetľujú tvorbou vodíkových väzieb. Ale voda tvorí aj vodíkové väzby. V skutočnosti viskozita N 202 to isté, čo má mierne vychladená (cca 13°C) voda, ale nedá sa povedať, že studená voda je hustá ako sirup.Reakcia rozkladu. Čistý peroxid vodíka je veľmi nebezpečná látka, pretože za určitých podmienok je možný jeho explozívny rozklad: H 202® H20 + 1/202 uvoľňuje 98 kJ na mol H 202 (34 g). Ide o veľmi veľkú energiu: je väčšia ako energia uvoľnená, keď sa vytvorí 1 mól HCl počas výbuchu zmesi vodíka a chlóru; stačí úplne odpariť 2,5-krát viac vody, ako pri tejto reakcii vznikne. Nebezpečné sú aj koncentrované vodné roztoky H 202 , v ich prítomnosti sa mnohé organické zlúčeniny ľahko spontánne vznietia a pri náraze môžu takéto zmesi explodovať. Na skladovanie koncentrovaných roztokov používajte nádoby vyrobené najmä z čistého hliníka alebo nádoby z voskovaného skla.Častejšie sa stretnete s menej koncentrovaným 30% roztokom H
202 , ktorý sa nazýva perhydrol, ale takýto roztok je tiež nebezpečný: spôsobuje popáleniny na koži (pri pôsobení koža okamžite zbelie v dôsledku odfarbenia farbiacich látok) a ak sa do nej dostanú nečistoty, je možný výbušný var. Rozklad H 202 a jeho roztoky, vrátane výbušných, sú spôsobené mnohými látkami, napríklad iónmi ťažkých kovov, ktoré v tomto prípade zohrávajú úlohu katalyzátora, a dokonca aj prachovými časticami. 202 sa vysvetľujú silnou exotermicitou reakcie, reťazovým charakterom procesu a výrazným znížením aktivačnej energie rozkladu H 202 v prítomnosti rôznych látok, ako možno posúdiť z nasledujúcich údajov:Enzým kataláza sa nachádza v krvi; Vďaka nej sa farmaceutický „peroxid vodíka“ „varí“ uvoľnením kyslíka, keď sa používa na dezinfekciu porezaného prsta. Rozkladná reakcia koncentrovaného roztoku H 202 nielen ľudia používajú katalázu; Práve táto reakcia pomáha bombardérovi bojovať s nepriateľmi tým, že na nich vypustí horúci prúd ( cm . VÝBUŠNINY). Iný enzým, peroxidáza, pôsobí inak: nerozkladá H 202 , ale v jeho prítomnosti dochádza k oxidácii iných látok peroxidom vodíka.Enzýmy, ktoré ovplyvňujú reakcie peroxidu vodíka, hrajú dôležitú úlohu v živote bunky. Energia je dodávaná do tela oxidačnými reakciami zahŕňajúcimi kyslík prichádzajúci z pľúc. Pri týchto reakciách sa H tvorí intermediárne
202 , ktorý je pre bunku škodlivý, pretože spôsobuje nezvratné poškodenie rôznych biomolekúl. Kataláza a peroxidáza spolupracujú pri premene H 202 do vody a kyslíka.H rozkladná reakcia
202 často prebieha prostredníctvom radikálneho reťazového mechanizmu ( cm. REŤAZOVÉ REAKCIE), pričom úlohou katalyzátora je iniciovať voľné radikály. Takže v zmesi vodných roztokov H 202 a Fe2+ (tzv. Fentonovo činidlo) dochádza k reakcii prenosu elektrónov z iónu Fe 2+ na molekulu H202 s tvorbou iónu Fe 3+ a veľmi nestabilný radikálový anión . , ktorý sa okamžite rozpadá na OH anión a voľný hydroxylový radikál OH. ( cm. VOĽNÉ RADIKÁLY). Radikálny ON. veľmi aktívny. Ak sú v systéme organické zlúčeniny, potom sú možné rôzne reakcie s hydroxylovými radikálmi. Tak sa oxidujú aromatické zlúčeniny a hydroxykyseliny (benzén sa napríklad mení na fenol), nenasýtené zlúčeniny môžu na dvojitú väzbu pripájať hydroxylové skupiny: CH 2 = CHCH20H + 2OH. ® NOCH2CH(OH)CH2 OH a môže vstúpiť do polymerizačnej reakcie. V neprítomnosti vhodných činidiel, OH. reaguje s H202 s tvorbou menej aktívneho radikálu HO 2 . , ktorý je schopný redukovať Fe ióny 2+ , ktorý uzatvára katalytický cyklus: H202 + Fe2+ ® Fe3+ + OH . + OH OH. + H202® H20 + HO2 .HO 2 . + Fe 3+
® Fe2+ + O2 + H + ® H20. Za určitých podmienok je možný rozklad reťazca H 202 , ktorého zjednodušený mechanizmus môže byť znázornený diagramom. + H202® H20 + HO2 . 2 . +H202® H20 + 02 + OH . atď.H rozkladné reakcie
202 sa vyskytujú v prítomnosti rôznych kovov rôznej mocnosti. Keď sú viazané do komplexných zlúčenín, často výrazne zvyšujú svoju aktivitu. Napríklad ióny medi sú menej aktívne ako ióny železa, ale sú viazané v komplexoch amoniaku 2+ spôsobujú rýchly rozklad H 202 . Podobný účinok majú ióny Mn 2+ viazané v komplexoch s určitými organickými zlúčeninami. V prítomnosti týchto iónov bolo možné zmerať dĺžku reakčného reťazca. Aby sme to dosiahli, najprv sme zmerali rýchlosť reakcie rýchlosťou uvoľňovania kyslíka z roztoku. Potom veľmi nízka koncentrácia (asi 10 5 mol/l) inhibítor látka, ktorá účinne reaguje s voľnými radikálmi a tým prerušuje reťazec. Uvoľňovanie kyslíka sa okamžite zastavilo, ale asi po 10 minútach, keď sa všetok inhibítor spotreboval, sa opäť obnovilo rovnakou rýchlosťou. Keď poznáme rýchlosť reakcie a rýchlosť ukončenia reťazca, je ľahké vypočítať dĺžku reťazca, ktorá sa rovná 10 3 odkazy Veľká dĺžka reťazca určuje vysokú účinnosť rozkladu H 202 v prítomnosti najúčinnejších katalyzátorov, ktoré generujú voľné radikály vysokou rýchlosťou. Pre uvedenú dĺžku reťazca je rýchlosť rozkladu H 202 v skutočnosti sa zvyšuje tisíckrát.Niekedy badateľný rozklad H
202 spôsobiť dokonca stopy nečistôt, ktoré sú analyticky takmer nezistiteľné. Jeden z najúčinnejších katalyzátorov sa teda ukázal ako sól kovového osmia: jeho silný katalytický účinok bol pozorovaný aj pri zriedení 1:10. 9 , t.j. 1 g Os na 1000 ton vody. Aktívne katalyzátory sú koloidné roztoky paládia, platiny, irídia, zlata, striebra, ako aj tuhé oxidy niektorých kovov MnO 2, Co203, Pb02 atď., ktoré sa samy o sebe nemenia. Rozklad môže prebiehať veľmi rýchlo. Takže, ak malá štipka MnO 2 nakvapkať do skúmavky s 30 % roztokom H 202 , zo skúmavky so špliechaním kvapaliny vyrazí stĺpec pary. Pri koncentrovanejších roztokoch dochádza k výbuchu. Na povrchu platiny dochádza k rozkladu tichšie. V tomto prípade je rýchlosť reakcie silne ovplyvnená stavom povrchu. Nemecký chemik Walter Spring dirigoval na konci 19. storočia. taký zážitok. V dôkladne vyčistenom a vyleštenom platinovom pohári prebieha rozkladná reakcia 38% roztoku H 202 nešiel ani pri zahriatí na 60°C. Ak urobíte na dne pohára sotva badateľný škrabanec ihlou, tak už studený (pri 12°C) roztok začne v mieste poškriabania uvoľňovať bublinky kyslíka a pri zahrievaní sa rozklad pozdĺž tohto miesta zreteľne zintenzívňuje. Ak sa do takéhoto roztoku zavedie hubovitá platina, ktorá má veľmi veľký povrch, potom je možný explozívny rozklad.Rýchly rozklad H
202 možno použiť na efektívny prednáškový experiment, ak sa do roztoku pred pridaním katalyzátora pridá povrchovo aktívna látka (mydlo, šampón). Uvoľnený kyslík vytvára bohatú bielu penu, ktorá sa nazýva „slonia zubná pasta“.Niektoré katalyzátory iniciujú nereťazcový rozklad H
202, napríklad: H202 + 2I + 2H +®2H20 + I2®2I + 2H++02. K nereťazovej reakcii dochádza aj v prípade oxidácie Fe iónov 2+ v kyslých roztokoch: 2FeSO 4 + H202 + H2S04® Fe2(S04)3 + 2H20. Keďže vodné roztoky takmer vždy obsahujú stopy rôznych katalyzátorov (kovové ióny obsiahnuté v skle môžu tiež katalyzovať rozklad), roztoky H 202 , aj zriedené, pri dlhodobom skladovaní sa pridávajú inhibítory a stabilizátory, ktoré viažu ióny kovov. V tomto prípade sú roztoky mierne okyslené, pretože pôsobením čistej vody na sklo vzniká slabo alkalický roztok, ktorý podporuje rozklad H 202. Všetky tieto vlastnosti rozkladu H 202 umožniť rozpor vyriešiť. Na získanie čistého H 202 je potrebné vykonať destiláciu pri zníženom tlaku, pretože látka sa rozkladá pri zahrievaní nad 70 ° C a dokonca, aj keď veľmi pomaly, pri izbovej teplote (ako sa uvádza v Chemickej encyklopédii, rýchlosťou 0,5 % ročne). Ako sa v tomto prípade získal bod varu pri atmosférickom tlaku 150,2 °C, ktorý je uvedený v tej istej encyklopédii? Zvyčajne sa v takýchto prípadoch používa fyzikálno-chemický zákon: logaritmus tlaku pár kvapaliny lineárne závisí od inverznej teploty (na Kelvinovej stupnici), takže ak presne zmeriate tlak pár H 202 pri niekoľkých (nízkych) teplotách sa dá ľahko vypočítať, pri akej teplote tento tlak dosiahne 760 mm Hg. A to je bod varu za normálnych podmienok.Teoreticky OH radikály
. môže vzniknúť aj v neprítomnosti iniciátorov v dôsledku pretrhnutia slabšej OO väzby, ale to si vyžaduje dosť vysokú teplotu. Napriek relatívne nízkej energii rozbitia tejto väzby v molekule H 202 (rovná sa 214 kJ/mol, čo je 2,3-krát menej ako pre väzbu HOH v molekule vody), OO väzba je stále dostatočne silná na to, aby bol peroxid vodíka pri izbovej teplote absolútne stabilný. A aj pri bode varu (150°C) by sa mal veľmi pomaly rozkladať. Výpočet ukazuje, že kedyPri tejto teplote by rozklad 0,5 % mal tiež prebiehať pomerne pomaly, aj keď je dĺžka reťaze 1000 článkov. Rozpor medzi výpočtami a experimentálnymi údajmi sa vysvetľuje katalytickým rozkladom spôsobeným najmenšími nečistotami v kvapaline a stenách reakčnej nádoby. Preto je aktivačná energia rozkladu H meraná mnohými autormi 202 vždy výrazne menej ako 214 kJ/mol aj „v neprítomnosti katalyzátora“. V skutočnosti je vždy prítomný rozkladný katalyzátor, a to ako vo forme bezvýznamných nečistôt v roztoku, tak aj vo forme stien nádoby, a preto zahrievanie bezvodého H 202 k varu pri atmosférickom tlaku opakovane spôsobovali výbuchy.Za určitých podmienok rozklad H
202 vyskytuje sa veľmi nezvyčajne, napríklad ak zahrievate roztok H 202 v prítomnosti jodičnanu draselného KIO 3 Potom sa pri určitých koncentráciách činidiel pozoruje oscilačná reakcia, pričom uvoľňovanie kyslíka sa periodicky zastaví a potom sa obnoví s periódou 40 až 800 sekúnd.Chemické vlastnosti H 202. Peroxid vodíka je kyselina, ale veľmi slabá. Disociačná konštanta H 202H++ HO2 pri 25 °C sa rovná 2,4 10 12 , čo je o 5 rádov menej ako v prípade H 2 S. Stredné soli H 2 O 2 alkalické kovy a kovy alkalických zemín sa zvyčajne nazývajú peroxidy ( cm. PEROXIDY). Po rozpustení vo vode sú takmer úplne hydrolyzované: Na 202 + 2H20®2NaOH + H202 . Hydrolýza je podporovaná okyslením roztokov. Ako kyselina H 202 tiež tvorí soli kyselín, napríklad Ba(HO 2) 2, NaHO 2 atď. Soli kyselín sú menej náchylné na hydrolýzu, ale pri zahrievaní sa ľahko rozkladajú, pričom sa uvoľňuje kyslík: 2NaHO 2® 2NaOH + 02 . Uvoľnené alkálie, ako v prípade H 202 , podporuje rozklad.Riešenia H
202 , najmä koncentrované, majú silný oxidačný účinok. Takže pod vplyvom 65% roztoku H 202 na papieri, pilinách a iných horľavých látkach sa vznietia. Menej koncentrované roztoky odfarbujú mnohé organické zlúčeniny, ako napríklad indigo. K oxidácii formaldehydu dochádza nezvyčajne: H 202 sa redukuje nie na vodu (ako obvykle), ale na voľný vodík: 2HCHO + H 2 O 2 ® 2 НСООН + Н 2 . Ak si vezmete 30% roztok H 202 a 40% roztoku HCHO, potom po miernom zahriatí začne prudká reakcia, kvapalina vrie a pení. Oxidačný účinok zriedených roztokov H 202 je najvýraznejší v kyslom prostredí, napríklad H 202 + H2C204® 2H20 + 2C02 , ale oxidácia je možná aj v alkalickom prostredí:Na + H202 + NaOH® Na2; 2K3 + 3H202® 2KCr04 + 2KOH + 8H20. Oxidácia čierneho sulfidu olovnatého na biely síran PbS+ 4H202® PbS04 + 4H2 O je možné použiť na obnovu vyblednutej olovenej beloby na starých obrazoch. Kyselina chlorovodíková tiež podlieha oxidácii pod vplyvom svetla: H202 + 2HCl® 2H20 + Cl2. Pridanie H202 na kyseliny výrazne zvyšuje ich účinok na kovy. Takže v zmesi H 202 a zriedi H 2 SO 4 meď, striebro a ortuť sa rozpúšťajú; jód sa v kyslom prostredí oxiduje na kyselinu jodistú HIO 3 , oxid siričitý na kyselinu sírovú atď.K oxidácii draselno-sodnej soli kyseliny vínnej (Rochellova soľ) neobvykle dochádza v prítomnosti chloridu kobaltnatého ako katalyzátora. Počas reakcie KOOC(CHOH)
2 COONa + 5H202® KHC03 + NaHC03 + 6H20 + 2C02 ružový CoCl 2 mení farbu na zelenú v dôsledku tvorby komplexnej zlúčeniny s tartarátom, aniónom kyseliny vínnej. Ako reakcia postupuje a tartrát sa oxiduje, komplex sa zničí a katalyzátor opäť zružovie. Ak sa ako katalyzátor namiesto chloridu kobaltnatého použije síran meďnatý, medziproduktová zlúčenina bude v závislosti od pomeru východiskových činidiel sfarbená do oranžova alebo zelena. Po ukončení reakcie sa obnoví modrá farba síranu meďnatého.Peroxid vodíka reaguje úplne inak v prítomnosti silných oxidačných činidiel, ako aj látok, ktoré ľahko uvoľňujú kyslík. V takýchto prípadoch N
202 môže pôsobiť aj ako redukčné činidlo pri súčasnom uvoľňovaní kyslíka (tzv. redukčný rozklad H 202), napríklad: 2KMn04 + 5H202 + 3H2S04® K2S04 + 2MnS04 + 502 + 8H20;Ag20 + H202
®2Ag + H20 + 02; 03 + H202® H20 + 202; ® NaCl + H20 + O2. Posledná reakcia je zaujímavá, pretože produkuje excitované molekuly kyslíka, ktoré vyžarujú oranžovú fluorescenciu ( cm. CHLÓR AKTÍVNY). Podobne sa kovové zlato uvoľňuje z roztokov solí zlata, kovová ortuť sa získava z oxidu ortuti atď. Taká nezvyčajná vlastnosť 202 umožňuje napríklad uskutočniť oxidáciu hexakyanoželezitanu draselného (II) a potom zmenou podmienok obnoviť reakčný produkt na pôvodnú zlúčeninu použitím rovnakého činidla. Prvá reakcia prebieha v kyslom prostredí, druhá v alkalickom prostredí:2K4 + H202 + H2S04® 2K3 + K2S04 + 2H20;2K3 + H202 + 2KOH
® 2K4 + 2H20 + 02.(„Dvoj znak“ N 202 umožnil jednému učiteľovi chémie porovnať peroxid vodíka s hrdinom príbehu slávneho anglického spisovateľa Stevensona Podivný prípad doktora Jekylla a pána Hyda Pod vplyvom kompozície, ktorú vymyslel, mohol dramaticky zmeniť svoju postavu a zmeniť sa z úctyhodného gentlemana na krvilačného maniaka.)Získanie H202. Molekuly H202 sa vždy získavajú v malých množstvách pri spaľovaní a oxidácii rôznych zlúčenín. Pri spaľovaní H 202 vzniká buď odberom atómov vodíka z východiskových zlúčenín intermediárnymi hydroperoxidovými radikálmi, napr.: HO 2 . + CH4® H202 + CH3 . , alebo ako výsledok rekombinácie aktívnych voľných radikálov: 2OH. ® Н 2 О 2 , Н . + ALE 2 . ® H202 . Napríklad, ak je kyslíkovo-vodíkový plameň nasmerovaný na kus ľadu, potom roztopená voda bude obsahovať značné množstvo H 202 , ktorý vzniká ako výsledok rekombinácie voľných radikálov (v plameni molekuly H 202 okamžite rozpadnúť). Podobný výsledok sa dosiahne, keď horia iné plyny. Vzdelanie N 202 môže nastať aj pri nízkych teplotách v dôsledku rôznych redoxných procesov.V priemysle sa už dávno peroxid vodíka nevyrába metódou Tenara z peroxidu bária, ale používajú sa modernejšie metódy. Jednou z nich je elektrolýza roztokov kyseliny sírovej. V tomto prípade sa na anóde oxidujú síranové ióny na persíranové ióny: 2SO
4 2 2e® S20 8 2 . Kyselina persírová sa potom hydrolyzuje: H2S208 + 2H20®H202 + 2H2S04. Na katóde ako obvykle prebieha vývoj vodíka, takže celkovú reakciu opisuje rovnica 2H 20® H202 + H2 . Ale hlavnou modernou metódou (viac ako 80% svetovej produkcie) je oxidácia niektorých organických zlúčenín, napríklad etylantrahydrochinónu, vzdušným kyslíkom v organickom rozpúšťadle, pričom H2 vzniká z antrahydrochinónu. 202 a zodpovedajúci antrachinón, ktorý sa potom opäť redukuje vodíkom na katalyzátore na antrahydrochinón. Peroxid vodíka sa odstráni zo zmesi vodou a zahustí sa destiláciou. K podobnej reakcii dochádza pri použití izopropylalkoholu (vyskytuje sa s medziproduktom tvorby hydroperoxidu): (CH 3) 2 CHOH + O2® (CH3)2C(UN)OH® (CH3)2CO + H202 . V prípade potreby je možné výsledný acetón redukovať na izopropylalkohol.Aplikácia H 2 O 2. Peroxid vodíka je široko používaný a jeho celosvetová produkcia predstavuje stovky tisíc ton ročne. Používa sa na výrobu anorganických peroxidov, ako okysličovadlo pre raketové palivá, v organických syntézach, na bielenie olejov, tukov, látok, papiera, na čistenie polovodičových materiálov, na extrakciu cenných kovov z rúd (napríklad urán premenou jeho nerozpustnej formy na rozpustný), na čistenie odpadových vôd. V medicíne roztoky N 202 používa sa na výplachy a mazanie pri zápalových ochoreniach slizníc (stomatitída, angína), na liečbu hnisavých rán. Puzdrá na kontaktné šošovky majú niekedy vo veku veľmi malé množstvo platinového katalyzátora. Na dezinfekciu sa šošovky plnia do peračníka 3% roztokom H 202 , ale keďže tento roztok škodí očiam, peračník sa po chvíli prevráti. V tomto prípade katalyzátor vo veku rýchlo rozkladá H 202 pre čistú vodu a kyslík.Kedysi bolo módou odfarbovať vlasy „peroxidom“, teraz existujú bezpečnejšie zlúčeniny na farbenie vlasov.
V prítomnosti určitých solí vytvára peroxid vodíka druh pevného „koncentrátu“, ktorý je vhodnejší na prepravu a použitie. Takže, ak pridáte H do veľmi vychladeného nasýteného roztoku boritanu sodného (borax)
202 v prítomnosti veľkých priehľadných kryštálov peroxoboritanu sodného Na 2 [(BO2)2(OH)4 ]. Táto látka sa široko používa na bielenie tkanín a ako zložka pracích prostriedkov. Molekuly H 202 , ako molekuly vody, sú schopné preniknúť do kryštalickej štruktúry solí a vytvoriť niečo ako kryštalické hydráty peroxohydráty, napríklad K 2C03 3H202, Na2C03 1,5H 2 O; posledná uvedená zlúčenina je všeobecne známa ako "persol".Takzvaný „hydroperit“ CO(NH
2) 2H202 je klatrátová zlúčenina obsahujúca molekuly H 202 do dutín kryštálovej mriežky močoviny.V analytickej chémii možno peroxid vodíka použiť na stanovenie niektorých kovov. Napríklad, ak sa peroxid vodíka pridá do roztoku titanylsulfátu soli titánu (IV), roztok sa stane jasne oranžovým v dôsledku tvorby kyseliny pertitanovej:
TiOS04 + H2S04 + H202® H2 + H20.Bezfarebný molybdénanový ión MoO 42 sa oxiduje H202 na intenzívne oranžovo sfarbený peroxidový anión. Okyslený roztok dvojchrómanu draselného v prítomnosti H 202 tvorí kyselinu chrómovú: K2Cr207 + H2S04 + 5H202® H2Cr2012 + K2S04 + 5H2O, ktorý sa rozkladá pomerne rýchlo: H 2 Cr2012 + 3H2S04® Cr2(S04)3 + 4H20 + 402. Ak tieto dve rovnice spočítame, dostaneme reakciu redukcie dvojchrómanu draselného peroxidom vodíka:K2Cr207 + 4H2S04 + 5H202® Cr2(S04)3 + K2S04 + 9H20 + 402.Kyselina chrómová sa môže extrahovať z vodného roztoku éterom (v éterovom roztoku je oveľa stabilnejšia ako vo vode). Éterická vrstva sa sfarbí do intenzívnej modrej.Ilya Leenson
LITERATÚRA Dolgoplosk B.A., Tinyakova E.I. Vznik voľných radikálov a ich reakcie. M., Chémia, 1982Chémia a technológia peroxidu vodíka. L., Chémia, 1984
