At likas na yaman
Kagawaran ng Chemistry at Ecology
PAG-AARAL NG BILIS NG DECOMPOSITION REACTION
HYDROGEN PEROXIDE SA PRESENCE NG ISANG CATALYST
SA PAMAMARAAN NG GASOMETRIC.
sa disiplina na "Physical and colloidal chemistry"
para sa espesyalidad 060301.65 − Parmasya
Velikiy Novgorod
1 Layunin ng gawain……………………………………………………………………………………..3
2 Pangunahing teoretikal na mga prinsipyo………………………………………….3
4 Eksperimental na bahagi………………………………………………………………4
4.1 Pagkabulok ng hydrogen peroxide sa pagkakaroon ng manganese dioxide MnO2………..…………………………………………………………………………………….4
4.2 Pagkabulok ng hydrogen peroxide sa pagkakaroon ng isang katalista sa temperatura T2.................................... ................................................. ...................... ................6
5 Mga kinakailangan para sa nilalaman ng ulat……………………………………………………….6
6 Mga halimbawang tanong at takdang-aralin sa pagsusulit…………………………………………7
1 MGA LAYUNIN NG GAWAIN
1. Tukuyin ang rate constant, reaction order, half-life sa temperatura T1.
2. Bumuo ng isang graph ng dami ng inilabas na O2 kumpara sa oras at tukuyin ang kalahating buhay nang grapiko.
3. Tukuyin ang activation energy ng reaction, kalkulahin ang temperature coefficient ng reaction rate.
2 BATAYANG TEORETIKAL NA PROBISYON
Ang paggamit ng hydrogen peroxide sa maraming teknolohikal na proseso, gamot at agrikultura ay batay sa mga katangian ng oxidizing nito. Ang proseso ng agnas ng H2O2 sa mga may tubig na solusyon ay kusang nangyayari at maaaring katawanin ng equation:
Н2О2®Н2О +1/2 О2
Ang proseso ay maaaring mapabilis gamit ang isang katalista. Ang mga ito ay maaaring mga anion at cation, halimbawa CuSO4 (homogeneous catalysis). Ang mga solid catalysts (coal, metal, salts at metal oxides) ay mayroon ding nagpapabilis na epekto sa decomposition ng H2O2. Ang kurso ng heterogenous catalytic reaction ng H2O2 decomposition ay apektado ng pH ng medium, estado ng surface, at catalytic poisons, halimbawa C2H5OH, CO, HCN, H2S.
Sa mga selula ng mga halaman, hayop, at tao, nangyayari rin ang catalytic decomposition ng hydrogen peroxide. Ang proseso ay isinasagawa sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme na catalase at peroxidase, na, hindi katulad ng mga catalyst na hindi biyolohikal, ay may napakataas na aktibidad ng catalytic at pagtitiyak ng pagkilos.
Ang agnas ng H2O2 ay sinamahan ng paglabas ng O2. Ang dami ng oxygen na inilabas ay proporsyonal sa dami ng decomposed hydrogen peroxide. Ang gawain ay gumagamit ng gasometric na pamamaraan.
3 MGA KINAKAILANGAN SA KALIGTASAN
Kapag nagsasagawa ng gawaing laboratoryo na ito, dapat mong sundin ang mga pangkalahatang tuntunin ng trabaho sa isang laboratoryo ng kemikal.
4 EKSPERIMENTAL NA BAHAGI
4.1 Pagkabulok ng hydrogen peroxide sa pagkakaroon ng manganese dioxideMnO2 .
Bago simulan ang eksperimento, kinakailangan upang maghanda ng isang katalista: grasa ang isang maliit na piraso ng isang glass rod na may BF glue o starch paste. Kinakailangan na lubricate lamang ang dulo ng pandikit, ibuhos ang isang maliit na pulbos ng MnO2 sa salamin ng relo, hawakan ang dulo ng stick sa pulbos upang ang isang maliit na halaga ng MnO2 ay mananatili sa baso. Ang pandikit ay tuyo ng ilang minuto (1-2 minuto). Ang presyon sa loob ng system para sa pagkolekta ng H2O2 ay dapat dalhin sa atmospheric pressure: buksan ang stopper ng reaction tube at gumamit ng equalizing flask upang itakda ang antas ng tubig sa burette sa zero.
Ang diagram ng aparato para sa pagsukat ng rate ng H2O2 decomposition ay ipinapakita sa Fig. 1.
tubig
 |
test tube na may H2O2
Gif" width="10">.gif" width="10"> katalista
Fig. 1 – Device para sa pag-aaral ng kinetics ng H2O2 decomposition.
Gamit ang pipette o measuring cylinder, sukatin ang 2 ml ng 3% H2O2 solution at ibuhos ito sa test tube 1. Kung ang eksperimento ay isinasagawa sa room temperature, maghanda ng stopwatch at table para sa pagtatala ng data ng eksperimental. Isawsaw ang catalyst na inilapat sa isang piraso ng glass rod sa test tube. Isara ang reaction vessel gamit ang isang stopper. Itala ang dami ng oxygen na inilabas muna pagkatapos ng 30 segundo, pagkatapos ay maaaring tumaas ang pagitan sa 1 minuto.
Habang bumababa ang antas ng likido sa burette, ang equalizing flask ay binabaan upang ang antas ng likido sa burette at flask ay hindi magbago, ang pagkakaiba sa mga antas ay minimal.
Ang reaksyon ay itinuturing na kumpleto kapag ang antas ng likido sa burette ay tumigil sa pagbagsak.
Ang dami ng oxygen na tumutugma sa kumpletong pagkabulok ng H2O2 –V¥ ay maaaring makuha kung ang reaction vessel ay inilagay sa isang baso ng mainit na tubig. Pagkatapos palamigin ang test tube sa temperatura ng kuwarto. Pagkatapos ay tinutukoy ang dami ng O2 na tumutugma sa kumpletong agnas ng H2O2.
Talahanayan - Pang-eksperimentong data
Ipagpalagay na ang reaksyon ay unang pagkakasunud-sunod, ang reaksyon rate constant ay kinakalkula gamit ang unang pagkakasunud-sunod na kinetic equation:
Batay sa mga resulta ng eksperimento, ang average na halaga ng pare-pareho ang rate ng reaksyon ay kinakalkula.
Ang kalahating buhay ng hydrogen peroxide ay kinakalkula gamit ang equation:
t0.5 = 0.693/k gamit ang average na halaga ng rate constant.
Ang rate constant at kalahating buhay ay tinutukoy nang grapiko gamit ang dependence Vt = f (t) at ln(V¥ – Vt) = f (t), na ipinakita sa Fig. 2 at Fig. 3. Ihambing ang mga resulta na nakuha sa pamamagitan ng dalawang pamamaraan - analytical at graphical.
V¥https://pandia.ru/text/80/128/images/image032_11.gif" width="211" height="12">.gif" width="616" height="64">
t, mint t, min
kanin. 2 – Dependence Vt = f(t) Fig. 3 – Dependence ln(V¥ – Vt) = f(t)
4.2 Decomposition ng hydrogen peroxide sa pagkakaroon ng isang katalista sa temperatura T2
Ang eksperimento ay inuulit sa pamamagitan ng paglalagay ng reaction vessel sa isang paliguan ng tubig o isang baso ng tubig sa temperaturang T2 (ayon sa itinuro ng guro). Ang data ay ipinasok sa talahanayan:
Alam ang rate constants k1 at k2 sa dalawang magkaibang temperatura, maaari nating kalkulahin ang activation energy Ea gamit ang Arrhenius equation:
Ea = 
Bilang karagdagan, maaari mong kalkulahin ang koepisyent ng temperatura gamit ang panuntunan ni Van't Hoff:
k2/k1 = γ ∆t/10
5 ULAT MGA KINAKAILANGAN SA NILALAMAN
Ang ulat ay dapat maglaman ng:
1. layunin ng gawain;
2. mga resulta ng pagsukat ng dami ng oxygen na inilabas sa panahon ng agnas ng peroxide;
3. pagkalkula ng pare-pareho ang rate ng reaksyon at kalahating buhay (kalahating conversion) ng hydrogen peroxide;
4. graph ng dependence Vt = f(t) at ang mga resulta ng graphical na pagpapasiya ng kalahating buhay ng hydrogen peroxide;
5. graph ng ln(V¥ – Vt) = f(t) para matukoy ang reaction rate constant;
6. mga resulta ng mga sukat ng dami ng oxygen na inilabas sa panahon ng agnas ng peroxide sa mataas na temperatura at pagkalkula ng pare-pareho ang rate ng reaksyon;
7. pagkalkula ng activation energy gamit ang Arrhenius equation at pagkalkula ng temperature coefficient ng reaction rate gamit ang van’t Hoff rule;
8. konklusyon.
6 SAMPLE TEST QUESTIONS AND TAKS
1. Ang pare-pareho ang rate ng reaksyon ay nakasalalay sa:
a) ang likas na katangian ng mga reagents;
b) temperatura;
c) mga konsentrasyon ng mga reagents;
d) lumipas ang oras mula nang magsimula ang reaksyon.
2. Pagkakasunod-sunod ng reaksyon
a) pormal na halaga;
b) tinutukoy lamang sa eksperimentong paraan;
c) maaaring kalkulahin ayon sa teorya;
d) ay katumbas ng kabuuan ng mga exponent p + q, sa equation na υ = k · CAp · CBq.
3. activation energy ng isang kemikal na reaksyon
a) labis na enerhiya kumpara sa karaniwang enerhiya ng mga molekula na kinakailangan para maging aktibo ang banggaan sa pagitan ng mga molekula;
b) depende sa likas na katangian ng mga reagents;
c) sinusukat sa J/mol;
d) tumataas kapag ang isang katalista ay ipinakilala sa system.
4. Ang kalahating buhay ng isang partikular na radioactive isotope ay 30 araw. Kalkulahin ang oras pagkatapos kung saan ang halaga ng isotope ay magiging 10% ng orihinal.
5. Ang isang first-order na reaksyon sa isang tiyak na temperatura ay nagpapatuloy ng 25% sa loob ng 30 minuto. Kalkulahin ang kalahating buhay ng panimulang sangkap.
6. Ilang beses tataas ang rate ng reaksyon kapag tumaas ang temperatura ng 40K, kung ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon ay 3?
7. Sa pagtaas ng temperatura ng 40K, ang rate ng isang tiyak na reaksyon ay tumaas ng 39.06 beses. Tukuyin ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon.
Layunin at layunin 1. Layunin: Alamin kung aling mga produkto ang naglalaman ng mga katalista na nagpapabilis sa pagkabulok ng hydrogen peroxide at alin ang hindi. 2. Layunin: o Alamin kung ano ang catalyst o Magsagawa ng eksperimento sa hydrogen peroxide at alamin kung aling mga produkto ang catalyst. 1. Layunin: Alamin kung aling mga produkto ang naglalaman ng mga katalista na nagpapabilis sa pagkabulok ng hydrogen peroxide at alin ang hindi. 2. Layunin: o Alamin kung ano ang catalyst o Magsagawa ng eksperimento sa hydrogen peroxide at alamin kung aling mga produkto ang catalyst.
Anong mga produkto ang mga catalyst? 1. Kumuha kami ng hematogen, ibinagsak ang hydrogen peroxide at nakita na ang oxygen ay inilabas, samakatuwid. ang hydrogen peroxide ay nabubulok. 2. Kumuha din kami ng iba pang produkto, halimbawa, hilaw na karne, hilaw na patatas, beets, tinapay, bawang, saging, kakaw at nalaman na mayroon din itong mga katalista.
Konklusyon Sa kurso ng aming trabaho, nalaman namin na ang mga produkto na naglalaman ng mga catalyst para sa agnas ng hydrogen peroxide ay: hematogen, hilaw na karne, hilaw na patatas, beets, tinapay, bawang, saging, kakaw. Ang mga ito ay hindi: mansanas, dahon ng tsaa, cookies, orange/tangerine, sausage, pinausukang karne, ketchup, honey, chocolate candy. Natutunan din namin kung ano ang catalyst at kung paano isasagawa ang eksperimentong ito.
Chemistry at kemikal na teknolohiya
Mga Artikulo Drawings Tables Tungkol sa site EnglishHydrogen peroxide decomposition catalysts
Ang agnas ng mga compound ng peroxide ay nangyayari sa pagkakaroon ng ilang mga metal (iron, copper, manganese, cobalt, chromium) at ang kanilang mga asing-gamot, na mga catalyst. Samakatuwid, ang puro hydrogen peroxide, peracetic acid, at isang bilang ng iba pang mga peroxide ay maaaring sumabog sa kawalan ng mga organikong sangkap.Ang 80-90% hydrogen peroxide ay nakahanap ng praktikal na aplikasyon bilang isang solong sangkap na gasolina. Ginamit ito sa V-2 rocket bilang pantulong na gasolina upang bumuo ng pinaghalong people-gas, sa tulong kung saan ang mga turbine ng mga bomba na nagbibigay ng gasolina sa rocket engine ay hinihimok. Ang agnas ng hydrogen peroxide ay isinasagawa gamit ang solid o likidong mga catalyst.
Ang lead ay isa sa mga pinaka-aktibong heterogenous catalysts. Ang iba't ibang mga katangian ng husay ng prosesong catalytic na ito ay nai-publish, ibig sabihin, ang divalent lead sa isang acidic na solusyon ay walang epekto sa hydrogen peroxide; para sa agnas nito, kinakailangan ang isang silver medium kung saan nabuo ang lead dioxide. Bilang resulta ng pag-aaral ng mekanismo ng catalysis na ito, napagpasyahan na maaari itong ilarawan bilang isang redox cycle sa pagitan ng divalent lead Pb(OH). at lead lead PbzO. Ang mga kondisyon para sa mataas na aktibidad ng catalytic ay lumitaw kapag ang parehong mga sangkap na ito ay naroroon bilang mga solidong phase sa isang malakas na alkaline na solusyon at mas mataas na mga oksido ay nabuo. Ang epekto ng iba't ibang mga hanay ng pH ay maaaring mailalarawan bilang mga sumusunod. Ang lead nitrate ay natutunaw sa hydrogen peroxide upang bumuo ng malinaw at matatag na mga solusyon. Kapag ang alkali ay idinagdag, isang maputi-dilaw na namuo na namuo at maliit na aktibidad ang nangyayari. Sa karagdagang pagdaragdag ng alkali, ang precipitate ay nagiging orange-red at ang mabilis na pagkabulok ng peroxide ay nagsisimula. Tulad ng nangyari, ang halaga ng alkali na kinakailangan upang maabot ang puntong ito ay kabaligtaran na proporsyonal sa dami ng natunaw na tingga; ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nakapatong sa hindi pa malinaw na impluwensya ng pagtanda. Ang halaga ng pyrophosphate na kinakailangan upang wakasan ang catalysis ay humigit-kumulang katumbas ng halaga na kinakailangan upang bumuo ng lead pyrophosphate Pb P O. Catalytic activity peaks sa humigit-kumulang 0.2 N. alkali concentration sa mas mataas na konsentrasyon, ang solubility ng lead sa anyo ng plumbite at plumbate ay tumataas at ang catalytic na aktibidad ay bumababa. Ang isang pagtatangka ay ginawa upang patunayan ang pagkakaroon ng isang cyclic oxidation-reduction na proseso gamit ang radioactive tracers, ngunit ito ay natapos sa kabiguan dahil sa ang katunayan na kahit na sa kawalan ng hydrogen nitrate, ang isang palitan ay nangyayari sa pagitan ng divalent lead ion at lead dioxide sa nitric acid (na tumutugma sa data ng panitikan) at sa pagitan ng Plu.mbit at Plumbate sa pangunahing solusyon (na sumasalungat sa nai-publish na data
Ang epekto ng pagtaas ng ibabaw ng catalyst sa catalytic na aktibidad nito ay maaaring ilarawan sa isang halimbawa. Ang hydrogen peroxide ay maaaring mabulok sa tubig at oxygen. Ang katalista para sa prosesong ito ay platinum. Sa isang makinis na lupa na ibabaw ng platinum, ang reaksyon ng agnas ng H2O2 ay halos hindi pinabilis. Ang isang mahinang paglabas ng oxygen ay sinusunod sa magaspang na ibabaw. Ang powdered platinum ay medyo mabilis na nabubulok ang hydrogen peroxide sa platinum black; ang proseso ay nagpapatuloy nang napakasigla, at ang pagdaragdag ng isang colloidal solution ng platinum ay humahantong sa isang marahas na reaksyon, kung minsan ay sinamahan ng isang pagsabog.
Ang mga lead compound ay mga aktibong decomposition catalyst. Ang mga kagamitan sa tingga ay maaari lamang matagumpay na magamit sa mga kondisyon kung saan naroroon ang mga sulfate, na nagiging sanhi ng pagbuo ng isang inert lead sulfate coating. Ang tingga ay ginagamit sa ilang mga kaso sa mga pabrika na gumagawa ng hydrogen peroxide gamit ang electrolytic peroxodisulfate na proseso, at sa pagpapaputi ng hilaw na lana sa pagkakaroon ng mga sulfate. Gayunpaman, ang paggamit ng tingga sa pakikipag-ugnay sa alinman ngunit napakalabnaw na solusyon ng peroxide ay maaaring mapanganib at samakatuwid ay dapat na iwasan.
Kapag nag-iimbak ng mga solusyon sa hydrogen peroxide, ang mga negatibong katalista ay ginagamit upang maiwasan ang pagkabulok nito. Tulad ng mga catalyst, na tinatawag na stabilizer, maliit na halaga ng phosphoric acid, salicylic, at uric acid ay maaaring gamitin (halimbawa, 1 g ng uric acid ay sapat para sa 30 litro ng concentrated peroxide), na nagpoprotekta sa hydrogen peroxide mula sa agnas.
Ang solid hydrogen peroxide ay hindi karaniwang hindi gumagalaw. Halimbawa, kung ang pinalamig na 0.5 N ay ipinapasok sa 90% hydrogen peroxide sa -55°. permanganate solution, mga particle ng kalawang o iba pang mga catalyst at huwag hayaang matunaw ang peroxide; walang naobserbahang agnas. Ang agnas ay nagsisimula lamang pagkatapos matunaw.
Kung mas dalisay ang hydrogen peroxide, mas mabagal ang pagkabulok nito sa panahon ng pag-iimbak. Ang mga partikular na aktibong catalyst para sa agnas ng H2O2 ay mga compound ng ilang mga metal (Cp, Fe, Mn, atbp.), At kahit na ang mga bakas ng mga ito ay may kapansin-pansing epekto na hindi maaaring direktang matukoy ng analitikal. Upang itali ang mga metal na ito, ang isang maliit na halaga (mga 1 10 000) ng sodium pyrophosphate - N34P207 - ay madalas na idinagdag sa hydrogen peroxide bilang isang stabilizer.
Ang isang generator ng singaw ng gas ay isang silid kung saan inilalagay ang katalista. Ang hydrogen peroxide ay pinapakain sa silid, kung saan ito ay nabubulok sa singaw ng tubig at oxygen, na naglalabas ng init. Ang isang likidong katalista ay maaari ding gamitin upang mabulok ang hydrogen peroxide. Sa kasong ito, ang silid ng steam-gas generator ay isang silid para sa paghahalo ng likidong katalista na may hydrogen peroxide at nabubulok ang huli.
Ang napakakonsentradong (80% at mas mataas) na may tubig na mga solusyon ng H2O2 ay ginagamit bilang mga mapagkukunan ng enerhiya nang independyente (sa tulong ng mga catalyst para sa mabilis na pagkabulok ng H2O2, mula sa isang litro ng likidong hydrogen peroxide maaari kang makakuha ng humigit-kumulang 5000 litro ng isang halo ng oxygen. at singaw ng tubig na pinainit hanggang 700 °C), at bilang isang oxidizer para sa mga jet fuel. Ginagamit din ang hydrogen peroxide bilang isang ahente ng oxidizing sa mga industriya ng kemikal, bilang panimulang materyal para sa produksyon ng maraming mga compound ng peroxide, bilang isang initiator ng mga proseso ng polymerization, at sa paggawa ng ilang mga porous na produkto. para sa artipisyal na pagtanda ng mga alak, pagtitina ng buhok, pagtanggal ng mantsa, atbp.
Ang hydrogen peroxide ay malawakang ginagamit upang makabuo ng steam gas upang patakbuhin ang turbopump unit ng isang rocket propulsion system. Ang gasolina na nagsisiguro sa pagpapatakbo ng bomba ay kinakailangan, sa isang banda, na magkaroon ng sapat na mataas na mga tagapagpahiwatig ng enerhiya upang matiyak ang pagpapatakbo ng mga bomba sa kaunting gastos, at sa kabilang banda, upang magkaroon ng medyo mababang temperatura ng pagkasunog. Ang pinakalawak na ginagamit na single-component fuel para sa pagmamaneho ng turbopump unit ay 80-85% hydrogen peroxide. Kapag ang 80% ng hydrogen peroxide ay nabulok, ang isang steam gas na may temperatura na 450-500 ° C ay nakuha. Bilang karagdagan sa peroxide, ang isang katalista ay natupok kapag gumagawa ng steam gas. Upang mabulok ang isang kilo ng peroxide, 0.05 kg ng likidong katalista ang ginagamit, na isang 35% na solusyon sa alkohol ng NaMn04 (sodium permanganate).
Tinukoy nina Matheson at Maas ang init ng agnas ng 10-gramong solusyon ng hydrogen peroxide sa isang adiabatic calorimeter. Ginamit ang Manganese dioxide bilang isang decomposition catalyst. Ayon sa mga may-akda na ito, biglang natapos ang agnas, at ang mga may-akda ay hindi nagpakilala ng mga pagwawasto para sa natitirang hydrogen peroxide. Ang isang pagwawasto ay ginawa para sa singaw ng tubig at ang ilang bahagi ng tubig na katumbas ng calorimeter ay kinakalkula. Sa pamamagitan ng linear na extrapolation ng init ng dilution batay sa average ng apat na determinasyon (dalawang determinasyon na may 38.05% peroxide at dalawa na may 97.15%), ang init ng agnas ng anhydrous hydrogen neroxide (-23.45 kcal/mol) ay kinakalkula. .
Ang mga reaksyon ng agnas ay katangian ng mga bahagi ng rocket fuel, na mga endothermic substance. Bilang isang patakaran, maaari silang maiimbak nang mahabang panahon nang walang agnas sa normal na temperatura, ngunit kapag tumaas ang temperatura o kapag nakalantad sa isang katalista, nagsisimula ang agnas, nagpapabilis sa sarili sa ilalim ng impluwensya ng init na nabuo. Kaya, ang hydrazine, na pinainit hanggang 350 ° C, ay ganap na nabubulok sa nitrogen at ammonia, at mas matindi sa pagkakaroon ng mga oxide ng bakal, kromo, tanso at iba pang mga catalyst. Ang isang katangian na sangkap na may kakayahang mabulok sa pagpapalabas ng init ay hydrogen peroxide. Sa dalisay nitong anyo ito ay medyo matatag at kapag pinainit sa itaas ng 140° C nagsisimula itong mabulok sa tubig at oxygen na may paglabas ng init. Ang ganap na purong H2O2 ay maaaring pinainit hanggang kumukulo (151.4 ° C) at distilled nang walang agnas, ngunit kahit na ang pinakamaliit na gasgas sa mga dingding ng sisidlan kung saan ang hydrogen peroxide ay pinainit ay maaaring maging sanhi ng pagkabulok nito. Ang rate ng agnas ng peroxide ay nakasalalay sa konsentrasyon nito, halaga ng pH, temperatura, likas na katangian at dami ng mga impurities o stabilizer na catalyzing sa agnas, at ang pisikal at kemikal na katangian ng ibabaw ng mga sisidlan kung saan matatagpuan ang H2O2.
Ang elementarya na carbon ay hindi pumapasok sa isang stoichiometric na reaksyon na may hydrogen peroxide, bagaman ang nagresultang pagkabulok ay nagdudulot ng isang tiyak na antas ng pagbabago sa ibabaw ng carbon. Iniulat ni Roop at Schlee na ang hydrogen peroxide ay nag-oxidize ng carbonate sa formic acid at formaldehyde, sa kalaunan
Ang zinc ay may hindi pangkaraniwang mga katangian; maaari itong gumana bilang isang katalista at bilang isang stabilizer. Gaya ng ipinahiwatig sa pahina 451, ang zinc sa isang solusyon ng 90% hydrogen peroxide ay may epektong nagpapatatag. Ang obserbasyon ay ginawa [1153] na habang bumababa ang konsentrasyon ng hydrogen peroxide, humihina ang epektong ito at sa mga solusyon na naglalaman ng mas mababa sa 40 wt. % hydrogen peroxide, zinc ay gumaganap na bilang isang decomposition catalyst. Ang catalytic effect na ito ay natagpuan din sa mga paghahalo sa iba pang mga catalyst. Weiss 156] ay nagpakita na ang metalikong zinc ay nabubulok ang hydrogen peroxide na naglalabas ng hydrogen at oxygen. Sa ngayon, walang mekanismo na iminungkahi na maaaring ipaliwanag ang dual action na ito ng zinc. Ang epekto ng cadmium ay pinag-aralan lamang sa mga mahihinang solusyon, at alinman sa mahinang mga katangian ng catalytic ay nauugnay dito, o ito ay itinuturing na ganap na hindi epektibo.
Pagkatapos ng pagkuha, ang anthrachyionic solution ay naglalaman ng humigit-kumulang 0.1-0.3% na tubig, maliit na halaga ng hydrogen peroxide (isang konsentrasyon ng 0.17 g/carbon ay ipinahiwatig bilang tipikal), pati na rin ang iba't ibang mga oxidized na organikong sangkap, tulad ng mga organic na acid, aldehydes, ketones, atbp. atbp. Ang mga compound na ito ay maaaring lason ang nickel hydrogenation catalyst at samakatuwid ay dapat na alisin bago muling sirkulasyon. Ayon sa proseso ng Aleman, ang gumaganang solusyon ay pinatuyo ng isang may tubig na solusyon ng potassium carbonate na may konsentrasyon na 33% (sa timbang); ang solusyon na ito ay kumukuha din ng bahagi ng hydrogen peroxide. Ang mga organikong bagay at mga bakas ng tubig ay inaalis sa pamamagitan ng adsorption sa clay layer. Ang natitirang hydrogen peroxide ay napapailalim sa decomposition sa isang layer ng nickel-silver catalyst, at kung minsan ang isang maliit na halaga (mga 10%) ng nabawasang solusyon mula sa hydrogenator ay idinagdag sa return liquid bago ito ibigay sa carrier na may catalyst. upang mas mahusay na alisin ang hydrogen peroxide at dissolved oxygen. Gumagawa ito ng isang maliit na halaga ng tubig, na nananatili sa gumaganang solusyon.
Ang hydrogen peroxide ay ginamit bilang isang single-component fuel kasama ng isang may tubig na solusyon ng calcium o sodium permanganate bilang isang katalista. Ginamit ang gasolinang ito para sa Focke-Wulf at Henkel aircraft na may engine thrusts na 300, 500 at 1000 kg at mga launcher para sa projectile aircraft. Sa mga system na ito, ang catalytic decomposition ng hydrogen peroxide ay isinasagawa sa pamamagitan ng sabay-sabay na supply ng H2O2 at isang concentrated Kampoy solution sa liquid-propellant rocket engine chamber o Ca(MnO 4)2. Ang reaksyon ay mabilis na nagsisimula sa isang maayos na pagtaas ng presyon sa 50-70 kg/cm sa loob ng 0.01-0.02 segundo.
Ang steam-gas para sa pagmamaneho ng turbine ay nakuha alinman sa isang espesyal na bahagi na hindi bahagi ng engine fuel, o mula sa mga bahagi kung saan tumatakbo ang rocket engine. Ang hydrogen peroxide ay kadalasang ginagamit bilang pinagmumulan ng steam gas. Upang makakuha ng steam gas mula sa hydrogen peroxide, ito ay napapailalim sa agnas sa isang generator ng singaw ng gas sa tulong ng mga catalyst - mga sangkap na nagtataguyod ng agnas.
Ang pagkilos ng oxygen at moisture sa maraming metal ay gumagawa ng maliit na halaga ng hydrogen peroxide, na natukoy nang husay sa pamamagitan ng colorimetric na paraan, halimbawa sa titanium salt, o ng Russell effect. Ang epektong ito ay batay sa katotohanan na ang mga photographic plate ay napakasensitibo sa napakaliit na halaga ng hydrogen peroxide. Kaya, ipinakita ni Russell na ang ilang mga sangkap, kabilang ang iba't ibang mga metal, lalo na pagkatapos ng bagong buli sa ibabaw, ay nagbibigay ng mga larawang photographic kapag pinananatiling malapit sa isang photographic plate sa dilim. Napatunayan na ito ay dahil sa paglabas ng hydrogen peroxide. Ang hydrogen peroxide, sa pamamagitan ng isa sa mga tinukoy na pamamaraan, ay natagpuan sa oksihenasyon ng mga sumusunod na metal: zinc, lead, tin, silver, mercury, copper, aluminum, cadmium, magnesium at iron. Malamang na ito ay nabuo din sa panahon ng oksihenasyon ng maraming iba pang mga metal. Napakahirap buksan ito sa mga metal na aktibong catalyst para sa agnas ng hydrogen peroxide, tulad ng bakal, tanso at tingga. Tila, ang konsentrasyon ng hydrogen peroxide na nagmumula sa panahon ng autoxidation ng mga metal ay tinutukoy ng mga kamag-anak na rate ng pagbuo at mga reaksyon ng agnas; ang pagtuklas ng hydrogen peroxide ng isa o ibang may-akda ay nakasalalay sa sensitivity ng pamamaraan na ginagamit niya, pati na rin sa ang mga eksperimentong kondisyon. Ang mas mataas na konsentrasyon ng hydrogen peroxide ay matatagpuan sa mga ibabaw ng bagong giniling na metal, at gayundin (hindi bababa sa kaso ng aluminyo) sa bahagyang o katamtamang acidic o bahagyang alkaline na may tubig na mga solusyon. Sa panahon ng proseso ng oksihenasyon, ang metal ay nakakakuha ng negatibong potensyal. Ang anodic polarization ng metal ay pinipigilan ang pagbuo ng hydrogen peroxide, habang ang cathodic polarization ay nagtataguyod ng pagbuo na ito. Hindi posibleng sabihin nang tiyak kung ang pagkakaroon ng parehong tubig at oxygen ay kinakailangan para sa pagbuo ng hydrogen peroxide, ngunit ito ay napaka-malamang na ito ay kinakailangan. Sa isang eksperimento, ang isang sample ng aluminum sa dry nitrogen ay nagbigay ng mahinang photographic na imahe, ngunit ito ay malamang na nag-adsorb ng oxygen at tubig (o tubig lamang) mula sa hangin bago ilagay sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran.
Ang kakayahan ng hydrogen peroxide na mabulok sa pagkakaroon ng mga catalyst ay nagbibigay-daan sa mga makina na tumatakbo sa oxidizer na ito na walang espesyal na ignition device para sa pagsisimula. Sa hydrogen peroxide, posible ang tinatawag na pagsisimula ng thermal engine. Ang hydrogen peroxide ay ibinibigay sa pre-chamber (isang maliit na volume na konektado sa pangunahing combustion chamber), kung saan ito nabubulok sa ilalim ng impluwensya ng katalista na matatagpuan dito. Ang mga mainit na gaseous decomposition na produkto ng hydrogen peroxide ay pumapasok sa pangunahing combustion chamber ng engine. Matapos malikha ang kinakailangang presyon sa silid ng pagkasunog para sa normal na pagkasunog ng gasolina, isang sangkap na nasusunog ay ibinibigay dito.
Ang mga compound na nalulusaw sa tubig na peroxide, na gumagawa ng mga libreng radical sa panahon ng agnas, ay kadalasang ginagamit bilang mga polymerization catalyst. Ang mga naturang compound ay hydrogen peroxide, potassium peroxide, persulfates at perborates. Ang peroxide compound na natutunaw sa monomer ay benzoyl peroxide. Napag-alaman din na ang diazoaminobenzene ay nagpapagana ng polimerisasyon ng butadiene. Ang mga tertiary amine na natutunaw sa hindi bababa sa isa sa mga polymerizable na bahagi ay ginagamit bilang mga reaction catalyst.
Formaldehyde Hydrogen peroxide Polymer P a 3 J Decomposition products Chelate compound of cadmium o zinc in alkylidene diacetates, 10-80°C 1 0 w e Ang Catalyst ay pareho
Ang katalista ay maaaring gamitin alinman sa anyo ng isang may tubig na solusyon, na iniksyon sa pamamagitan ng isang nozzle sa silid ng agnas nang sabay-sabay sa hydrogen peroxide, o sa solidong anyo. Sa huling kaso, ang isang ceramic nozzle ay pinapagbinhi ng katalista, kung saan nahuhulog ang sprayed hydrogen peroxide. Ang 1 kg ng solid catalyst ay maaaring mabulok hanggang sa 2000 kg ng 80% hydrogen peroxide.
Ang hydrogen peroxide ay isang magandang oxidizing agent, lalo na sa isang alkaline solution. Ang sobrang peroxide ay kadalasang nabubulok sa pamamagitan ng pagpapakulo ng alkaline na solusyon. Ang agnas ay pinabilis sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga catalyst, tulad ng mga nickel salt, iodide, at platinum black. Inalis nina Shulek at Schakach ang sobrang oxidizing agent gamit ang chlorine water, at ang potassium cyanide ay ipinakilala upang sirain ang labis na chlorine.
Ang mga pamamaraang ito ay ginagamit upang maghanda ng mga porous na elastomer at thermoplastics kung saan ang mga resultang produkto ng agnas ay hindi nakakapinsala. Ang isang malaking bilang ng mga pore-forming substance ay ginagamit, kung saan ang pinakakaraniwan ay sodium at ammonium bicarbonates, ammonium nitrate, calcium carbonate, diazo derivatives at diisocyanates. Ang gas-saturated activated carbon ay iminungkahi bilang pore-forming agent. Sa proseso ng Teleili, para sa produksyon ng porous na goma, ang pinagmumulan ng gas ay hydrogen peroxide, na nabubulok sa paglabas ng oxygen sa ilalim ng pagkilos ng yeast catalyst. Sa anumang kaso, ang pore-forming material ay hinahalo sa latex bago ang coagulation o sa elastomeric mass bago ang bulkanisasyon, at ang materyal ay dapat na pantay na ibinahagi sa buong plastic mass bago mangyari ang ebolusyon ng gas.
Sa kasalukuyan, maraming mga pamamaraan ang kilala para sa paggawa ng peracetic acid na ginagamit para sa epoxidation ng iba't ibang mga unsaturated compound. Ang pagpili ng paraan ay nakasalalay sa posisyon sa molekula ng dobleng bono na sumasailalim sa oksihenasyon. Mayroong dalawang pangunahing paraan ng epoxidation na ginagamit sa industriya. Ayon sa una, ang hydrogen peroxide ay idinagdag sa isang halo ng acetic acid, isang unsaturated compound at isang acid catalyst. Ang peracetic acid na nabuo bilang isang intermediate na produkto ay nag-oxidize sa olefin sa isang compound na naglalaman ng mga grupo ng epoxy. Sa ibang paraan, ang acetaldehyde ay na-oxidized sa hangin sa isang angkop na solvent sa acetaldehyde monoperacetate, na sa thermal decomposition ay gumagawa ng peracetic acid. Ang acetic acid at acetaldehyde na nabuo bilang mga by-product ay inalis sa pamamagitan ng distillation sa vacuo. Dahil ang epoxidation ay nagpapalit ng peracetic acid sa acetic acid, ang proseso ay nagko-convert ng acetaldehyde sa acetic acid bilang isang byproduct.
Ang kaugnayan sa pagitan ng homogenous at heterogenous catalysis ay hindi gaanong nauunawaan, higit sa lahat dahil ang mga elemento na may kakayahang magbunga ng parehong uri ng catalysis ay hindi pa napag-aralan sa buong hanay ng mga variable (halimbawa, pH at konsentrasyon) na tumutukoy sa estado ng catalyst . Ang bakal ay maaaring banggitin bilang isang katalista kung saan ang isang paglipat mula sa isang homogenous sa isang heterogenous na mekanismo ay maaaring sundin. Sa isang acidic na solusyon ang reaksyon ay puro homogenous. Gayunpaman, kung ang pH ay tumaas, ang koloidal na bagay ay magsisimulang lumitaw at kasabay ng isang pagbabago sa bilis ay nangyayari (tingnan ang Fig. 76 sa pahina 440). Sa mas mataas na antas ng pH, maaaring mangyari ang macroscopic sedimentation, pati na rin ang iba pang mga pagbabago sa kinetic. Ang rate ng catalysis ay maaari ding maapektuhan ng mga pagbabago sa pisikal na anyo (ang pagkakaroon ng suporta sa katalista, sintering ng katalista, o pagbabago sa istrukturang kristal). Bagaman ang pH kung saan nagsimulang lumitaw ang isang colloidal substance ay hindi pa ganap na natutukoy, walang duda tungkol sa katotohanan ng isang paglipat mula sa homogenous hanggang sa heterogenous na agnas na may pagtaas ng pH. Gayunpaman, mayroon pa ring mga makabuluhang kawalan ng katiyakan tungkol sa likas na katangian ng pagbabago ng mekanismo. Sa ilang mga kaso, ang parehong mga uri ng pagkasira ay maaaring maipaliwanag nang husay sa pamamagitan ng parehong mekanismo, tulad ng cyclic oxidation at reduction. Kasabay nito, ang pagbuo ng isang kumplikado o pag-ulan ng catalyst sa isang colloidal o solid state ay maaaring matukoy ang t-fraction ng kabuuang halaga ng catalyst na naroroon na maaaring aktwal na lumahok sa reaksyon at sa gayon ay nakakaimpluwensya sa naobserbahang rate ng pagkabulok. Ang ganitong uri ng kumplikado ay nangyayari kapag ang polymerization ay na-catalyzed ng pagkilos ng mga peroxide. Sa purong heterogenous catalysis, ang sinusunod na rate ay nakasalalay sa antas ng pagpapakalat ng solid catalyst, dahil tinutukoy ng dispersion na ito ang laki ng ibabaw na nakikipag-ugnay sa medium. Sa kabaligtaran, posible na sa panahon ng paglipat mula sa isang homogenous na sistema patungo sa isang heterogenous, ang likas na katangian ng reaksyon kung saan ang hydrogen peroxide ay sumasailalim sa radikal na pagbabago, halimbawa, ang ionic na mekanismo ay maaaring maging isang radikal. Posible na habang nagbabago ang mga kondisyon, mayroong isang medyo pinong gradasyon sa paglipat mula sa isang mekanismo patungo sa isa pa. Kapag nilinaw ang mga pagkakaiba sa pagitan ng homogenous at heterogenous catalysis, dapat palaging isaalang-alang ng isa ang posibleng impluwensya ng adsorption mula sa solusyon sa homogenous catalysis. Kaya, ang monovalent silver, na walang catalytic properties kapag nagkakalat ng homogenous, ay madaling na-adsorbed ng salamin. Sa estadong na-adsorbed, maaari itong makakuha ng mga catalytic na katangian bilang resulta ng alinman sa tunay na pagbawas sa metal o polarisasyon lamang. Ang kasunod na paggamit ng ibabaw ng salamin sa pakikipag-ugnay sa isang mas alkalina na solusyon ay maaari ring i-activate ang adsorbed na pilak. Ito ay lalong kapansin-pansin sa kaso ng isang glass electrode surface.
Ang impluwensya ng mga salik na ito sa metal na tingga ay napaka-dramatiko. Kung ang pinakintab na tingga, na walang oxide film, ay nahuhulog sa hydrogen peroxide, ang aktibidad nito ay lumalabas na napakababa. Ang isang puting precipitate ay unti-unting nabubuo, na, pagkatapos ng akumulasyon, ay nagiging pulang tingga, na sinusundan ng isang mabilis na pagpapakita ng catalytic na aktibidad. Kung ang metal na tingga ay saglit na nahuhulog sa isang solusyon ng hydrogen peroxide at agad na inalis, kung gayon ang isang maliit na halaga ng likido na nakadikit sa metal ay nananatili sa isang kalmadong estado sa loob ng maikling panahon, at pagkatapos, pagkatapos ng isang pelikula ng lead lead na PbzO4 ay nabuo. sa metal, ito ay biglang humiwalay sa ibabaw sa ilalim ng impluwensya ng isang marahas na bagyo. Sa prosesong ito, nangyayari ang paglusaw ng lead, na tiyak na nauugnay sa naobserbahang pagkasira ng lead passivity sa ilalim ng pagkilos ng hydrogen peroxide, ngunit ang peroxide ay hindi nakakaapekto sa paglago ng mga dendrite dito. Ang praktikal na aplikasyon ng mga lead catalyst para sa decomposition ng concentrated hydrogen peroxide sa mga system na ginagamit para sa pagbuo ng enerhiya ay inilarawan.
Kadalasan ay mahirap matukoy kung ang mga peroxide na nakahiwalay sa isang reaction mixture ay hydrogen peroxide o kung sila ay mga organic peroxide. Hanggang kamakailan lamang, ilang mga pagtatangka ang ginawa upang matukoy ang istraktura ng mga peroxide na ito. Ang mga konklusyon tungkol sa likas na katangian ng mga peroxide ay maaaring iguhit batay sa sumusunod na ebidensya: 1) ang komposisyon ng gas at likido na nabuo sa panahon ng agnas ng peroxide (halimbawa, ang hydrogen peroxide ay nagbibigay ng oxygen at tubig; oxyalkyl hydroperoxide, kapag nabulok sa alkalina. form, nagbibigay ng hydrogen at acid; ang methyl hydroperoxide, kapag nabulok sa platinum black, ay nagbibigay ng carbon dioxide) 2) iba't ibang mga reaksyon ng kulay, halimbawa ang reaksyon gamit ang titanium salt, na itinuturing na napaka-espesipiko para sa hydrogen peroxide (tingnan ang Kabanata 10) 3) mga katangian ng reaksyon na may acidic na solusyon ng potassium iodide (methyl hydroperoxide, halimbawa, ay tumutugon lamang sa pagkakaroon ng sulfate ferrous iron bilang isang katalista, ngunit hindi tumutugon sa pagkakaroon ng ammonium molybdate; bilang karagdagan, ang rate ng oksihenasyon ng iodide sa yodo kapansin-pansing nakasalalay sa likas na katangian ng peroxide) 4) ang pagbuo ng mga hindi matutunaw na inorganic peroxide, halimbawa calcium peroxide o sodium peroxoborate, kasama ang pagpapakilala ng naaangkop na mga additives sa produkto, na nagpapatunay ng pagkakaroon ng hydrogen peroxide o hydroxyalkyl hydroperoxides 5) paghahambing ng absorption spectra na may mga spectra na ito para sa mga kilalang peroxide 6) pagpapasiya ng distribution coefficients na may eter 7) chromatographic separation method 8) determinasyon ng rate ng thermal decomposition ng iba't ibang peroxide sa temperatura ng reaction zone at 9) polarography method
Sa isang partikular na kaso, kapag ang pagkakaroon ng nitrate sa isang 30% (sa timbang) na solusyon ng hydrogen peroxide ay napatunayang nakakapinsala, ito ay inalis mula rito pangunahin sa pamamagitan ng adsorption sa activated carbon na may medyo maliit na decomposition ng peroxide. Bilang isang pamamaraan sa laboratoryo, iminungkahi din na linisin ang hydrogen peroxide sa pamamagitan ng mabilis na pagdaragdag, na may pagpapakilos, una ng isang solusyon ng ferric chloride, at pagkatapos ay calcium carbonate, at mabilis na pagsala ng pinaghalong sa pamamagitan ng isang Gooch crucible. Ang kasunod na pagdaragdag ng concentrated sulfuric acid ay nag-aalis ng natitirang dilaw na kulay at namuo ng calcium. Ang unang dalawang idinagdag na sangkap ay malamang na bumubuo ng isang precipitate ng aqueous iron hydroxide (P1), na, na may mataas na kapasidad ng adsorption, ay maaaring makakuha ng maliit na halaga ng mga impurities. Gayunpaman, ang mga compound ng bakal ay makapangyarihang mga catalyst para sa agnas, at kahit na ang mga maliliit na halaga ay natitira pagkatapos ng paggamot na ito ay maaaring maging sanhi ng makabuluhang agnas. Mahirap isipin na ang ganitong uri ng pamamaraan, na nauugnay sa pagpapakilala ng hindi katanggap-tanggap na kontaminasyon, ay magkakaroon ng anumang mga pakinabang sa paraan ng pag-ulan na may tin oxide hydrate. Sa pinakamahusay na kaso, ang isang kapansin-pansing pagkabulok ng peroxide ay maaaring mangyari; sa pinakamasamang kaso, ang prosesong ito ay puno ng panganib na nauugnay sa pagdaragdag ng mga catalytically active substance sa peroxide, lalo na kung sila ay ipinakilala sa isang kapansin-pansing konsentrasyon. Samakatuwid, ang inilarawan na paraan ay hindi maaaring irekomenda sa anumang pagkakataon.
At ang mga siphon ay maaaring makuha mula sa iba't ibang mga kumpanya na gumagawa ng hydrogen peroxide, at dito hindi namin pinag-iisipan ang mga isyung ito. Ang pinakamahalagang pag-iingat ay ang 1) iwasan ang pagdikit ng peroxide na may mga aktibong catalyst, tulad ng mga materyales na naglalaman ng bakal, tanso, mangganeso at karamihan sa iba pang mga metal, pati na rin ang alikabok at alkaline na mga compound, na maaaring magdulot ng mabilis na pagkabulok 2) maiwasan ang pakikipag-ugnay sa mga organikong materyales mga sangkap na maaaring mag-apoy o bumuo ng mga paputok na pinaghalong may concentrated hydrogen peroxide 3) kagamitan kung saan ang hydrogen peroxide ay maaaring itago o pansamantalang nilalaman ay dapat palaging maayos na maaliwalas 4) ang sobrang mataas na temperatura ay dapat iwasan. Ang mga epekto sa pisyolohikal ng hydrogen peroxide ay inilarawan sa pahina 153. Ang peroxide sa isang konsentrasyon na humigit-kumulang 50 wt.% o mas mababa ay kadalasang hindi magiging sanhi ng agarang pag-aapoy ng hindi sinasadyang natapon na nasusunog na materyal, tulad ng damit, ngunit kung hahayaang matuyo, dahil ang tubig ay mas sumingaw. madali, ang konsentrasyon ng peroxide ay tumataas, na kung minsan ay humahantong sa kusang pagkasunog. Ang mga kontaminadong materyales na naglalaman ng mga catalytic impurities o iba pang nasusunog na substance, tulad ng kahoy o damit, lalo na ang lana, ay kadalasang kusang nasusunog kapag nalantad sa concentrated hydrogen peroxide. Sa lahat ng kaso, ang natapong peroxide ay dapat hugasan ng maraming tubig.
Sa ilang mga sentrong pang-industriya, mahirap itapon ang wastewater na naglalaman ng hydrogen peroxide sa pamamagitan ng pag-discharge nito sa mga anyong tubig. Kaya, ang mga konsentrasyon ng hydrogen peroxide na lumampas sa 40 mg/l ay may nakakalason na epekto sa juvenile trout; ang mas mababang mga konsentrasyon ay ganap na hindi nakakapinsala sa loob ng 48 na oras. Ang pinakamahusay na paraan para sa pag-alis ng tubig ng natitirang hydrogen peroxide ay nakasalalay sa likas na katangian ng iba pang mga basura na nasa tubig; halimbawa, kung ang mga ahente ng pagbabawas (hydrazine o methyl alcohol) ay naroroon, halimbawa sa wastewater mula sa isang rocket test station, ipinapayong. upang unahin ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng peroxide at mga sangkap na ito. Dahil ang hydrogen peroxide ay madaling nabubulok sa isang alkaline na kapaligiran, pati na rin sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga metal catalyst, ayon sa isa sa mga pamamaraan para sa pagproseso ng natitirang peroxide, iminungkahi na magdagdag ng dayap sa tubig upang dalhin ang pH sa 11, pagkatapos ay magdagdag ng isang natutunaw na manganese salt, halimbawa chloride, upang ang konsentrasyon ng mangganeso ay humigit-kumulang 4 mg/l. Sa pH na ito, lumilitaw na ang manganese ay na-convert sa isang pinong precipitate ng manganese oxide hydrate, na isang napaka-epektibong catalyst. Ang halo ay dapat na hinalo hanggang ang peroxide ay ganap na mabulok at, pagkatapos na ang sediment ay tumira, ang wastewater ay dapat ilabas sa isang reservoir. Ang naayos na putik ay malamang na magagamit muli.
Ang prinsipyo ng paglilipat ng singil ay, siyempre, ng malaking kahalagahan, ngunit ang mga phenomena na ito ay hindi pa rin ganap na malinaw at hindi konektado sa isang pare-parehong maaasahang teorya. Halimbawa, ang barium peroxide, halos ganap na binubuo ng mga ion, ay matatag. Ang mga gawang binanggit sa ibaba ay nagpapakita na ang pagpapakilala ng mga pamalit na nag-donate ng elektron sa acyl peroxide ay nagpapabilis ng pagkabulok. Tila, ang anumang naturang paghahambing ay may bisa lamang para sa mga katulad na proseso, iyon ay, para sa pagsira sa parehong bono sa parehong kapaligiran dahil sa isang homogenous o heterogenous na proseso lamang na kinasasangkutan ng pareho o katumbas na reagent, initiator, o catalyst. Kaya, kung isasaalang-alang natin ang homogenous decomposition sa gas phase, kung gayon ang mga organic peroxide ay tila hindi gaanong matatag kaysa sa hydrogen peroxide. Sa kabaligtaran, ang halimbawa ng mga reaksyon na may ferrous ion ay nagpapakita na ang hydrogen peroxide ay ang pinaka-reaktibo sa lahat ng peroxide na pinag-aralan. Sa partikular, kinakailangan na makilala sa pagitan ng sensitivity ng anumang peroxide sa pagsabog o pagsabog at ang bilis kung saan ito sumasailalim sa reaksyon sa ilalim ng mahigpit na tinukoy na mga kondisyon. Fundamentals of General Chemistry Volume 2 Edition 3 (1973) -- [
Bilang karagdagan sa tubig, ang isa pang compound ng hydrogen na may oxygen ay kilala - hydrogen peroxide (H 2 O 2). Sa kalikasan, ito ay nabuo bilang isang by-product sa panahon ng oksihenasyon ng maraming mga sangkap na may atmospheric oxygen. Ang mga bakas nito ay patuloy na nakapaloob sa pag-ulan. Ang hydrogen peroxide ay bahagyang nabuo sa apoy ng nasusunog na hydrogen, ngunit nabubulok kapag lumalamig ang mga produkto ng pagkasunog.
Sa medyo malalaking konsentrasyon (hanggang ilang porsyento), ang H 2 O 2 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng interaksyon ng hydrogen sa oras ng paglabas sa molekular na oxygen. Bahagyang nabubuo din ang hydrogen peroxide kapag ang moist oxygen ay pinainit hanggang 2000 °C, kapag ang isang tahimik na paglabas ng kuryente ay dumaan sa isang basa-basa na pinaghalong hydrogen at oxygen, at kapag ang tubig ay nalantad sa ultraviolet rays o ozone.
Ang init ay bumubuo ng hydrogen peroxide.
Hindi posibleng direktang matukoy ang init ng pagbuo ng hydrogen peroxide mula sa mga elemento. Ang kakayahang mahanap ito nang hindi direkta ay ibinibigay ng batas ng pananatili ng mga halaga ng init na itinatag ni G. I. Hess (1840): ang kabuuang thermal effect ng isang serye ng sunud-sunod na kemikal na reaksyon ay katumbas ng thermal effect ng anumang iba pang serye ng mga reaksyon na may parehong panimulang sangkap at panghuling produkto.
Sa mahigpit na pagsasalita, ang batas ni Hess ay dapat na bumalangkas bilang "batas ng pananatili ng mga kabuuan ng enerhiya," dahil sa panahon ng mga pagbabagong kemikal, ang enerhiya ay maaaring ilabas o masipsip hindi lamang bilang thermal energy, kundi pati na rin bilang mekanikal, elektrikal, atbp. Bilang karagdagan, ito ay ipinapalagay na ang mga prosesong isinasaalang-alang ay nangyayari sa pare-pareho ang presyon o pare-pareho ang dami. Bilang isang patakaran, ito ay eksaktong kaso sa mga reaksiyong kemikal, at lahat ng iba pang anyo ng enerhiya ay maaaring ma-convert sa init. Ang kakanyahan ng batas na ito ay lalo na malinaw na inihayag sa liwanag ng sumusunod na mekanikal na pagkakatulad: ang kabuuang gawain na ginagampanan ng isang pagbagsak ng pag-load nang walang alitan ay hindi nakasalalay sa landas, ngunit sa pagkakaiba lamang sa pagitan ng una at huling taas. Sa parehong paraan, ang pangkalahatang thermal effect ng isang partikular na kemikal na reaksyon ay natutukoy lamang sa pamamagitan ng pagkakaiba sa mga init ng pagbuo (mula sa mga elemento) ng mga huling produkto at mga paunang sangkap nito. Kung ang lahat ng mga dami na ito ay kilala, pagkatapos ay upang kalkulahin ang thermal effect ng reaksyon ay sapat na upang ibawas ang kabuuan ng mga heats ng pagbuo ng mga panimulang sangkap mula sa kabuuan ng mga heats ng pagbuo ng mga huling produkto. Ang batas ni Hess ay kadalasang ginagamit upang kalkulahin ang init ng mga reaksyon kung saan mahirap o imposible pa nga ang direktang eksperimentong pagpapasiya.
Kapag inilapat sa H 2 O 2, ang pagkalkula ay maaaring isagawa batay sa pagsasaalang-alang ng dalawang magkaibang paraan ng pagbuo ng tubig:
1. Hayaan sa simula ang kumbinasyon ng hydrogen at oxygen ay bumuo ng hydrogen peroxide, na pagkatapos ay nabubulok sa tubig at oxygen. Pagkatapos ay magkakaroon tayo ng sumusunod na dalawang proseso:
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
Ang thermal effect ng huling reaksyon ay madaling matukoy sa eksperimento. Ang pagdaragdag ng parehong termino ng equation sa pamamagitan ng termino at pagkansela ng mga solong termino, nakukuha namin
2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O + (2x + 196) kJ.
2. Hayaang direktang mabuo ang tubig kapag ang hydrogen ay pinagsama sa oxygen, pagkatapos ay mayroon tayo
2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O + 573 kJ.
Dahil sa parehong mga kaso pareho ang panimulang materyales at ang mga huling produkto, 2x + 196 = 573, kung saan ang x = 188.5 kJ. Ito ang magiging init ng pagbuo ng isang nunal ng hydrogen peroxide mula sa mga elemento.
Resibo.
Ang pinakamadaling paraan upang makakuha ng hydrogen peroxide ay mula sa barium peroxide (BaO2) sa pamamagitan ng paggamot dito ng dilute sulfuric acid:
BaO 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + H 2 O 2.
Sa kasong ito, kasama ang hydrogen peroxide, barium sulfate, hindi matutunaw sa tubig, ay nabuo, kung saan ang likido ay maaaring paghiwalayin sa pamamagitan ng pagsasala. Ang H2O2 ay karaniwang ibinebenta sa anyo ng isang 3% aqueous solution.
Sa pamamagitan ng matagal na pagsingaw ng isang maginoo na 3% na may tubig na solusyon ng H 2 O 2 sa 60-70 ° C, ang nilalaman ng hydrogen peroxide dito ay maaaring tumaas sa 30%. Upang makakuha ng mas malakas na solusyon, ang tubig ay dapat na dalisayin sa ilalim ng pinababang presyon. Kaya, sa 15 mm Hg. Art. una (mula sa humigit-kumulang 30 °C), pangunahin ang tubig ay distilled off, at kapag ang temperatura ay umabot sa 50 °C, isang napaka-puro solusyon ng hydrogen peroxide ay nananatili sa distillation flask, kung saan, na may malakas na paglamig, ang mga puting kristal nito ay maaaring ihiwalay. .
Ang pangunahing paraan para sa paggawa ng hydrogen peroxide ay ang pakikipag-ugnayan ng persulfuric acid (o ilan sa mga asin nito) sa tubig, na madaling nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan:
H 2 S 2 O 8 + 2 H 2 O = 2 H 2 SO 4 + H 2 O 2.
Ang ilang mga bagong pamamaraan (pagbubulok ng mga organikong peroxide compound, atbp.) at ang lumang paraan ng pagkuha mula sa BaO 2 ay hindi gaanong kahalagahan. Para sa pag-iimbak at pagdadala ng malalaking dami ng hydrogen peroxide, ang mga lalagyan ng aluminyo (hindi bababa sa 99.6% na kadalisayan) ay pinakaangkop.
Mga katangiang pisikal.
Ang dalisay na hydrogen peroxide ay isang walang kulay, syrupy na likido (na may density na humigit-kumulang 1.5 g/ml), na natutunaw sa ilalim ng sapat na pinababang presyon nang walang agnas. Ang pagyeyelo ng H 2 O 2 ay sinamahan ng compression (hindi tulad ng tubig). Ang mga puting kristal ng hydrogen peroxide ay natutunaw sa -0.5 °C, ibig sabihin, sa halos kaparehong temperatura ng yelo.
Ang init ng pagsasanib ng hydrogen peroxide ay 13 kJ/mol, ang init ng pagsingaw ay 50 kJ/mol (sa 25 °C). Sa ilalim ng normal na presyon, ang purong H 2 O 2 ay kumukulo sa 152 ° C na may malakas na agnas (at ang mga singaw ay maaaring sumasabog). Para sa kritikal na temperatura at presyon nito, ang theoretically kalkulado na mga halaga ay 458 °C at 214 atm. Ang density ng purong H 2 O 2 ay 1.71 g/cm3 sa solid state, 1.47 g/cm3 sa 0 °C at 1.44 g/cm3 sa 25 °C. Ang likidong hydrogen peroxide, tulad ng tubig, ay lubos na nauugnay. Ang refractive index ng H 2 O 2 (1.41), pati na rin ang lagkit at pag-igting sa ibabaw, ay bahagyang mas mataas kaysa sa tubig (sa parehong temperatura).
Pormula sa istruktura.
Ang structural formula ng hydrogen peroxide H-O-O-H ay nagpapakita na ang dalawang oxygen atoms ay direktang konektado sa isa't isa. Ang bono na ito ay marupok at nagiging sanhi ng kawalang-tatag ng molekula. Sa katunayan, ang purong H 2 O 2 ay may kakayahang mabulok sa tubig at oxygen na may pagsabog. Ito ay mas matatag sa dilute aqueous solutions.
Ito ay itinatag sa pamamagitan ng mga optical na pamamaraan na ang molekula ng H-O-O-H ay hindi linear: ang mga H-O bond ay bumubuo ng mga anggulo na humigit-kumulang 95° sa O-O na bono. Ang matinding spatial na anyo ng mga molekula ng ganitong uri ay ang mga patag na istruktura na ipinapakita sa ibaba - ang cis form (parehong H-O bond sa isang gilid ng O-O bond) at ang trans form (H-O bond sa magkabilang panig).
Ang paglipat mula sa isa sa mga ito patungo sa isa ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng pag-ikot ng H-O bond kasama ang O-O bond axis, ngunit ito ay pinipigilan ng potensyal na hadlang ng panloob na pag-ikot na dulot ng pangangailangang intermediate na malampasan ang hindi gaanong energetically kanais-nais na mga estado (sa pamamagitan ng 3.8 kJ /mol para sa trans-form at sa pamamagitan ng 15 kJ/mol para sa cis form). Ang halos pabilog na pag-ikot ng mga H-O bond sa H 2 O 2 molecule ay hindi nangyayari, ngunit ang ilan lamang sa kanilang mga vibrations ay nangyayari sa paligid ng pinaka-stable na intermediate state para sa isang partikular na molekula - ang pahilig ("gauch") na anyo.
Mga katangian ng kemikal.
Kung mas dalisay ang hydrogen peroxide, mas mabagal ang pagkabulok nito sa panahon ng pag-iimbak. Ang mga partikular na aktibong catalyst para sa agnas ng H 2 O 2 ay mga compound ng ilang mga metal (Cu, Fe, Mn, atbp.), at kahit na ang mga bakas ng mga ito na hindi pumayag sa direktang analytical na pagpapasiya ay may kapansin-pansing epekto. Upang magbigkis ng mga ethyl metal, isang maliit na halaga (mga 1:10,000) ng sodium pyrophosphate - Na 4 P 2 O 7 - ay kadalasang idinaragdag sa hydrogen peroxide bilang isang "stabilizer".
Ang alkaline na kapaligiran mismo ay hindi nagiging sanhi ng agnas ng hydrogen peroxide, ngunit malakas na nagtataguyod ng catalytic decomposition nito. Sa kabaligtaran, ang isang acidic na kapaligiran ay nagpapahirap sa agnas na ito. Samakatuwid, ang H 2 O 2 na solusyon ay madalas na inaasido ng sulfuric o phosphoric acid. Ang hydrogen peroxide ay mas mabilis na nabubulok kapag pinainit at nakalantad sa liwanag, kaya dapat itong itago sa isang malamig at madilim na lugar.
Tulad ng tubig, ang hydrogen peroxide ay natutunaw ng mabuti ang maraming asin. Ito ay humahalo sa tubig (din sa alkohol) sa anumang ratio. Ang diluted na solusyon nito ay may hindi kanais-nais na "metal" na lasa. Kapag ang malakas na solusyon ay kumikilos sa balat, ang mga paso ay nangyayari, at ang nasunog na bahagi ay nagiging puti.
Sa ibaba ay inihambing namin ang solubility ng ilang mga asing-gamot sa tubig at hydrogen peroxide sa 0 °C (g bawat 100 g ng solvent):
Maraming mga mananaliksik sa ika-19 na siglo na nakakuha ng purong hydrogen peroxide ang nakapansin sa mga panganib ng tambalang ito. Kaya, nang sinubukan nilang paghiwalayin si N
2 O 2 mula sa tubig sa pamamagitan ng pagkuha mula sa mga dilute na solusyon na may diethyl ether na sinusundan ng distillation ng volatile ether, ang resultang substance kung minsan ay sumasabog nang walang maliwanag na dahilan. Sa isa sa mga eksperimentong ito, nakuha ng German chemist na si Yu.V. Bruhl ang anhydrous H 2 O 2 , na amoy ozone at sumasabog kapag hinawakan ng hindi na-fused glass rod. Sa kabila ng maliit na halaga ng H 2 O 2 (kabuuang 12 ml) ang pagsabog ay napakalakas kaya nabutas nito ang isang bilog na butas sa board ng mesa, nawasak ang laman ng drawer nito, pati na rin ang mga bote at instrumento na nakatayo sa mesa at malapit.Mga katangiang pisikal. Ang dalisay na hydrogen peroxide ay ibang-iba sa pamilyar na 3% na solusyon ng H 2 O 2 , na nasa kabinet ng gamot sa bahay. Una sa lahat, ito ay halos isa at kalahating beses na mas mabigat kaysa sa tubig (ang density sa 20°C ay 1.45 g/cm 3). Nagyeyelo ang H2O2 sa isang temperatura na bahagyang mas mababa kaysa sa nagyeyelong punto ng tubig sa minus 0.41 ° C, ngunit kung mabilis mong pinalamig ang isang purong likido, kadalasan ay hindi ito nagyeyelo, ngunit supercooled, na nagiging isang transparent na malasalamin na masa. Mga Solusyon H 2 O 2 mag-freeze sa mas mababang temperatura: isang 30% na solusyon sa minus 30° C, at isang 60% na solusyon sa minus 53° C. Boils H 2 O 2 sa isang temperatura na mas mataas kaysa sa ordinaryong tubig, sa 150.2 ° C. Wets glass H 2 O 2 mas masahol pa kaysa sa tubig, at ito ay humahantong sa isang kawili-wiling kababalaghan sa panahon ng mabagal na paglilinis ng mga may tubig na solusyon: habang ang tubig ay distilled mula sa solusyon, ito, gaya ng dati, ay dumadaloy mula sa refrigerator patungo sa receiver sa anyo ng mga patak; kailan ito magsisimulang mag-distill 2 O 2 , lumalabas ang likido sa refrigerator sa anyo ng tuluy-tuloy na manipis na stream. Sa balat, ang purong hydrogen peroxide at ang mga concentrated na solusyon nito ay nag-iiwan ng mga puting spot at nagiging sanhi ng nasusunog na pandamdam dahil sa matinding pagkasunog ng kemikal.Sa isang artikulo na nakatuon sa paggawa ng hydrogen peroxide, hindi masyadong matagumpay na inihambing ni Tenard ang sangkap na ito sa syrup; marahil ang ibig niyang sabihin ay ang purong H.
2 O 2 , tulad ng sugar syrup, malakas na nagre-refract ng liwanag. Sa katunayan, ang refractive index ng anhydrous H 2 O 2 (1.41) ay mas malaki kaysa sa tubig (1.33). Gayunpaman, alinman bilang isang resulta ng maling interpretasyon, o dahil sa mahinang pagsasalin mula sa Pranses, halos lahat ng mga aklat-aralin ay nagsusulat pa rin na ang purong hydrogen peroxide ay isang "makapal, syrupy na likido," at ipinapaliwanag pa nila ito sa teorya sa pamamagitan ng pagbuo ng mga bono ng hydrogen. Ngunit ang tubig ay bumubuo rin ng mga bono ng hydrogen. Sa katunayan, ang lagkit ng N 2 O 2 katulad ng sa bahagyang pinalamig (hanggang sa 13 ° C) na tubig, ngunit hindi masasabi na ang malamig na tubig ay makapal na parang syrup.Reaksyon ng agnas. Ang purong hydrogen peroxide ay isang napaka-mapanganib na sangkap, dahil sa ilalim ng ilang mga kundisyon posible ang pagsabog na agnas nito: H 2 O 2 ® H 2 O + 1/2 O 2 naglalabas ng 98 kJ bawat mol H 2 O 2 (34 g). Ito ay isang napakalaking enerhiya: ito ay mas malaki kaysa sa inilabas kapag ang 1 mole ng HCl ay nabuo sa panahon ng pagsabog ng pinaghalong hydrogen at chlorine; ito ay sapat na upang ganap na sumingaw ng 2.5 beses na mas maraming tubig kaysa sa nabuo sa reaksyong ito. Ang mga concentrated aqueous solution ng H ay mapanganib din 2 O 2 , sa kanilang presensya maraming mga organikong compound ang madaling mag-apoy nang kusang, at sa epekto ay maaaring sumabog ang mga naturang mixture. Upang mag-imbak ng mga puro solusyon, gumamit ng mga sisidlan na gawa sa purong aluminyo o mga sisidlang may wax na salamin.Mas madalas na nakatagpo ka ng hindi gaanong puro 30% na solusyon ng H
2 O 2 , na tinatawag na perhydrol, ngunit ang ganitong solusyon ay mapanganib din: nagdudulot ito ng mga paso sa balat (kapag kumilos ito, ang balat ay agad na nagiging puti dahil sa pagkawalan ng kulay ng mga sangkap na pangkulay), at kung ang mga dumi ay pumasok, posible ang paputok na pagkulo. Pagkabulok H 2 O 2 at ang mga solusyon nito, kabilang ang mga paputok, ay sanhi ng maraming mga sangkap, halimbawa, mga heavy metal ions, na sa kasong ito ay gumaganap ng papel ng isang katalista, at kahit na mga particle ng alikabok. 2 O 2 ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng malakas na exothermicity ng reaksyon, ang katangian ng chain ng proseso at isang makabuluhang pagbaba sa activation energy ng H decomposition 2 O 2 sa pagkakaroon ng iba't ibang mga sangkap, na maaaring hatulan ng sumusunod na data:Ang enzyme catalase ay matatagpuan sa dugo; Ito ay salamat dito na ang pharmaceutical na "hydrogen peroxide" ay "bumulo" mula sa paglabas ng oxygen kapag ito ay ginagamit upang disimpektahin ang isang pinutol na daliri. Decomposition reaksyon ng isang puro solusyon ng H 2 O 2 hindi lamang tao ang gumagamit ng catalase; Ang reaksyong ito ang tumutulong sa bombardier beetle na labanan ang mga kaaway sa pamamagitan ng pagpapakawala ng mainit na agos sa kanila ( cm . MGA PASABOG). Ang isa pang enzyme, peroxidase, ay kumikilos nang iba: hindi nito nabubulok ang H 2 O 2 , ngunit sa presensya nito, nangyayari ang oksihenasyon ng iba pang mga sangkap na may hydrogen peroxide.Ang mga enzyme na nakakaimpluwensya sa mga reaksyon ng hydrogen peroxide ay may mahalagang papel sa buhay ng cell. Ang enerhiya ay ibinibigay sa katawan sa pamamagitan ng mga reaksyon ng oksihenasyon na kinasasangkutan ng oxygen na nagmumula sa mga baga. Sa mga reaksyong ito, ang H ay nabuo sa gitna
2 O 2 , na nakakapinsala sa cell dahil nagdudulot ito ng hindi maibabalik na pinsala sa iba't ibang biomolecules. Ang Catalase at peroxidase ay nagtutulungan upang ma-convert ang H 2 O 2 sa tubig at oxygen.H reaksyon ng agnas
2 O 2 madalas na nagpapatuloy sa pamamagitan ng isang radikal na mekanismo ng kadena ( cm. MGA REAKSYON NG KADINA), habang ang papel ng katalista ay upang simulan ang mga libreng radikal. Kaya, sa isang halo ng mga may tubig na solusyon ng H 2 O 2 at Fe 2+ (ang tinatawag na Fenton reagent) ang isang electron transfer reaction ay nangyayari mula sa Fe ion 2+ bawat molekula ng H 2 O 2 sa pagbuo ng Fe ion 3+ at isang napaka-hindi matatag na radical anion . , na agad na nabubulok sa OH anion at libreng hydroxyl radical OH. ( cm. LIBRENG RADIKAL). Radikal SIYA. napaka-aktibo. Kung mayroong mga organikong compound sa system, posible ang iba't ibang mga reaksyon na may mga hydroxyl radical. Kaya, ang mga aromatic compound at hydroxy acid ay na-oxidized (benzene, halimbawa, nagiging phenol), ang mga unsaturated compound ay maaaring mag-attach ng mga hydroxyl group sa double bond: CH 2 =CHCH 2 OH + 2OH. ® NOCH 2 CH(OH)CH 2 OH, at maaaring pumasok sa isang polymerization reaction. Sa kawalan ng angkop na mga reagents, OH. tumutugon sa H2O2 na may pagbuo ng isang hindi gaanong aktibong radical H O 2 . , na may kakayahang bawasan ang mga Fe ion 2+ , na nagsasara ng catalytic cycle: H 2 O 2 + Fe 2+ ® Fe 3+ + OH . + OH OH . + H 2 O 2 ® H 2 O + HO 2 .HO 2 . + Fe 3+
® Fe 2+ + O 2 + H + ® H 2 O. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang chain decomposition ng H ay posible 2 O 2 , isang pinasimpleng mekanismo na maaaring katawanin ng diagram. + H 2 O 2 ® H 2 O + HO 2 . 2 . +H2O2® H 2 O + O 2 + OH . atbp.H mga reaksyon ng agnas
2 O 2 mangyari sa pagkakaroon ng iba't ibang mga metal ng variable valency. Kapag nakatali sa mga kumplikadong compound, madalas nilang pinahusay ang kanilang aktibidad. Halimbawa, ang mga ion ng tanso ay hindi gaanong aktibo kaysa sa mga iron ion, ngunit nakagapos sa mga ammonia complex 2+ , nagiging sanhi sila ng mabilis na pagkabulok ng H 2 O 2 . Ang mga ion ng Mn ay may katulad na epekto 2+ nakagapos sa mga complex na may ilang mga organic compound. Sa pagkakaroon ng mga ion na ito, posible na sukatin ang haba ng chain ng reaksyon. Upang gawin ito, sinukat muna namin ang rate ng reaksyon sa pamamagitan ng rate ng paglabas ng oxygen mula sa solusyon. Pagkatapos ay isang napakababang konsentrasyon (mga 10 5 mol/l) inhibitor isang sangkap na epektibong tumutugon sa mga libreng radikal at sa gayon ay sinisira ang kadena. Ang paglabas ng oxygen ay agad na huminto, ngunit pagkatapos ng mga 10 minuto, kapag ang lahat ng inhibitor ay naubos na, ito ay nagpatuloy muli sa parehong bilis. Alam ang rate ng reaksyon at ang rate ng pagwawakas ng kadena, madaling kalkulahin ang haba ng kadena, na naging katumbas ng 10 3 mga link Tinutukoy ng malaking haba ng chain ang mataas na kahusayan ng H decomposition 2 O 2 sa pagkakaroon ng pinaka-epektibong mga catalyst na bumubuo ng mga libreng radical sa isang mataas na rate. Para sa ipinahiwatig na haba ng chain, ang rate ng decomposition H 2 O 2 talagang tumataas ng isang libong beses.Minsan kapansin-pansin ang pagkabulok ng H
2 O 2 maging sanhi ng kahit na mga bakas ng mga impurities na halos hindi matukoy nang analytical. Kaya, ang isa sa mga pinaka-epektibong catalyst ay naging isang sol ng metal osmium: ang malakas na catalytic effect nito ay naobserbahan kahit na sa isang pagbabanto ng 1:10 9 , ibig sabihin. 1 g Os kada 1000 tonelada ng tubig. Ang mga aktibong catalyst ay mga colloidal na solusyon ng palladium, platinum, iridium, ginto, pilak, pati na rin ang mga solidong oksido ng ilang mga metal na MnO 2, Co 2 O 3, PbO 2 atbp., na hindi nagbabago sa kanilang sarili. Ang agnas ay maaaring magpatuloy nang napakabilis. Kaya, kung ang isang maliit na kurot ng MnO 2 ihulog sa isang test tube na may 30% na solusyon ng H 2 O 2 , isang hanay ng singaw ang lalabas sa test tube na may kasamang tilamsik ng likido. Sa mas maraming puro solusyon, nangyayari ang pagsabog. Ang agnas ay nangyayari nang mas tahimik sa ibabaw ng platinum. Sa kasong ito, ang rate ng reaksyon ay malakas na naiimpluwensyahan ng estado ng ibabaw. Ang German chemist na si Walter Spring ay isinagawa sa pagtatapos ng ika-19 na siglo. ganoong karanasan. Sa isang lubusang nilinis at pinakintab na platinum cup, ang reaksyon ng agnas ng isang 38% na solusyon ng H 2 O 2 ay hindi pumunta kahit na pinainit sa 60° C. Kung gumawa ka ng halos hindi kapansin-pansing gasgas sa ilalim ng tasa gamit ang isang karayom, kung gayon ang malamig na (sa 12° C) na solusyon ay magsisimulang maglabas ng mga bula ng oxygen sa scratch site, at kapag pinainit, kapansin-pansing tumitindi ang agnas sa kahabaan ng lugar na ito. Kung ang spongy platinum, na may napakalaking lugar sa ibabaw, ay ipinakilala sa naturang solusyon, kung gayon ang paputok na agnas ay posible.Mabilis na pagkabulok ng H
2 O 2 ay maaaring gamitin para sa isang epektibong eksperimento sa panayam kung ang isang surfactant (sabon, shampoo) ay idinagdag sa solusyon bago idagdag ang katalista. Ang oxygen na inilabas ay lumilikha ng masaganang puting foam, na tinatawag na "elephant toothpaste."Ang ilang mga catalyst ay nagpapasimula ng non-chain decomposition ng H
2 O 2, halimbawa: H 2 O 2 + 2I + 2H + ® 2H 2 O + I 2 ® 2I + 2H + + O 2. Ang isang non-chain na reaksyon ay nangyayari din sa kaso ng oksihenasyon ng Fe ions 2+ sa mga acidic na solusyon: 2FeSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O. Dahil ang mga may tubig na solusyon ay halos palaging naglalaman ng mga bakas ng iba't ibang mga catalyst (ang mga metal ions na nasa salamin ay maaari ding mag-catalyze ng agnas), ang mga solusyon ng H 2 O 2 , kahit na natunaw, sa panahon ng pangmatagalang imbakan, ang mga inhibitor at stabilizer na nagbubuklod sa mga ion ng metal ay idinagdag. Sa kasong ito, ang mga solusyon ay bahagyang acidified, dahil ang pagkilos ng purong tubig sa salamin ay gumagawa ng isang mahinang alkalina na solusyon, na nagtataguyod ng agnas ng H. 2 O 2 . Ang lahat ng mga tampok na ito ng agnas ng H 2 O 2 hayaang malutas ang kontradiksyon. Upang makakuha ng purong H 2 O 2 kinakailangan na magsagawa ng distillation sa ilalim ng pinababang presyon, dahil ang sangkap ay nabubulok kapag pinainit sa itaas 70 ° C at kahit na, kahit na napakabagal, sa temperatura ng silid (tulad ng nakasaad sa Chemical Encyclopedia, sa rate na 0.5% bawat taon). Sa kasong ito, paano nakuha ang boiling point sa atmospheric pressure na 150.2° C, na lumalabas sa parehong encyclopedia? Kadalasan sa mga ganitong kaso, ginagamit ang batas ng physicochemical: ang logarithm ng vapor pressure ng isang likido ay linearly depende sa inverse temperature (sa Kelvin scale), kaya kung tumpak mong sukatin ang vapor pressure H 2 O 2 sa ilang (mababang) temperatura, madaling kalkulahin kung anong temperatura ang presyur na ito ay aabot sa 760 mm Hg. At ito ang kumukulo sa ilalim ng normal na mga kondisyon.Theoretically, OH radicals
. ay maaari ding mabuo sa kawalan ng mga initiator, bilang isang resulta ng pagkasira ng isang mas mahinang OO bond, ngunit nangangailangan ito ng medyo mataas na temperatura. Sa kabila ng medyo mababang enerhiya ng pagsira sa bono na ito sa molekula ng H 2 O 2 (ito ay katumbas ng 214 kJ/mol, na 2.3 beses na mas mababa kaysa para sa HOH bond sa isang molekula ng tubig), ang OO bond ay sapat pa rin para sa hydrogen peroxide na maging ganap na matatag sa temperatura ng silid. At kahit na sa kumukulong punto (150°C) dapat itong mabulok nang napakabagal. Ang pagkalkula ay nagpapakita na kapagSa temperaturang ito, dapat ding mabagal ang pagkabulok ng 0.5%, kahit na ang haba ng chain ay 1000 link. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga kalkulasyon at pang-eksperimentong data ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng catalytic decomposition na dulot ng pinakamaliit na impurities sa likido at sa mga dingding ng reaction vessel. Samakatuwid, ang activation energy ng H decomposition ay sinusukat ng maraming mga may-akda 2 O 2 palaging makabuluhang mas mababa sa 214 kJ/mol kahit na "walang katalista." Sa katunayan, ang isang decomposition catalyst ay palaging naroroon, kapwa sa anyo ng mga hindi gaanong karumihan sa solusyon at sa anyo ng mga dingding ng sisidlan, kaya naman ang pag-init ng anhydrous H 2 O 2 sa pagkulo sa atmospheric pressure na paulit-ulit na nagdulot ng mga pagsabog.Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang agnas ng H
2 O 2 nangyayari nang hindi karaniwan, halimbawa, kung pinainit mo ang isang solusyon ng H 2 O 2 sa pagkakaroon ng potassium iodate KIO 3 , pagkatapos ay sa ilang mga konsentrasyon ng mga reagents isang oscillatory reaksyon ay sinusunod, na may release ng oxygen panaka-nakang hihinto at pagkatapos ay ipagpatuloy sa isang panahon ng 40 hanggang 800 segundo.Mga kemikal na katangian ng H 2 O 2 . Ang hydrogen peroxide ay isang acid, ngunit isang napakahina. Dissociation constant H 2 O 2 H + + HO 2 sa 25° C ay katumbas ng 2.4 10 12 , na 5 order ng magnitude na mas mababa kaysa para sa H 2 S. Mga katamtamang asin H 2 O 2 Ang alkali at alkaline earth na mga metal ay karaniwang tinatawag na peroxide ( cm. MGA PEROXIDE). Kapag natunaw sa tubig, halos ganap silang na-hydrolyzed: Na 2 O 2 + 2H 2 O ® 2NaOH + H 2 O 2 . Ang hydrolysis ay itinataguyod ng acidification ng mga solusyon. Tulad ng acid H 2 O 2 bumubuo rin ng mga acid salt, halimbawa, Ba(HO 2) 2, NaHO 2 atbp. Ang mga acid salt ay hindi gaanong madaling kapitan ng hydrolysis, ngunit madaling mabulok kapag pinainit, naglalabas ng oxygen: 2NaHO 2 ® 2NaOH + O 2 . Inilabas ang alkali, tulad ng sa kaso ng H 2 O 2 , nagtataguyod ng pagkabulok.Mga Solusyon H
2 O 2 , lalo na ang mga puro, ay may malakas na oxidizing effect. Kaya, sa ilalim ng impluwensya ng isang 65% na solusyon ng H 2 O 2 sa papel, sawdust at iba pang mga nasusunog na sangkap na kanilang sinisindi. Ang mga hindi gaanong puro solusyon ay nag-decolorize ng maraming mga organikong compound, tulad ng indigo. Ang oksihenasyon ng formaldehyde ay nangyayari nang hindi karaniwan: H 2 O 2 ay nabawasan hindi sa tubig (gaya ng dati), ngunit sa libreng hydrogen: 2HCHO + H 2 O 2 ® 2НСООН + Н 2 . Kung kukuha ka ng 30% na solusyon ng H 2 O 2 at isang 40% na solusyon ng HCHO, pagkatapos pagkatapos ng bahagyang pag-init ay nagsisimula ang isang marahas na reaksyon, ang likido ay kumukulo at bumubula. Oxidative effect ng dilute solution ng H 2 O 2 ay pinaka-binibigkas sa isang acidic na kapaligiran, halimbawa, H 2 O 2 + H 2 C 2 O 4 ® 2H 2 O + 2CO 2 , ngunit posible rin ang oksihenasyon sa isang alkaline na kapaligiran:Na + H 2 O 2 + NaOH® Na 2; 2K 3 + 3H 2 O 2® 2KCrO 4 + 2KOH + 8H 2 O. Oxidation ng black lead sulfide sa white sulfate PbS+ 4H 2 O 2 ® PbSO 4 + 4H 2 Maaaring gamitin ang O para ibalik ang kupas na puti ng lead sa mga lumang painting. Sa ilalim ng impluwensya ng liwanag, ang hydrochloric acid ay sumasailalim din sa oksihenasyon: H 2 O 2 + 2HCl ® 2H 2 O + Cl 2 . Pagdaragdag ng H 2 O 2 sa mga acid ay lubos na nagpapataas ng kanilang epekto sa mga metal. Kaya, sa isang halo ng H 2 O 2 at palabnawin ang H 2 KAYA 4 natunaw ang tanso, pilak at mercury; Ang iodine sa isang acidic na kapaligiran ay na-oxidized sa periodic acid HIO 3 , sulfur dioxide hanggang sulfuric acid, atbp.Hindi karaniwan, ang oksihenasyon ng potassium sodium salt ng tartaric acid (Rochelle salt) ay nangyayari sa pagkakaroon ng cobalt chloride bilang isang katalista. Sa panahon ng reaksyon KOOC(CHOH)
2 COONa + 5H 2 O 2 ® KHCO 3 + NaHCO 3 + 6H 2 O + 2CO 2 kulay rosas na CoCl 2 nagbabago ang kulay sa berde dahil sa pagbuo ng isang kumplikadong tambalan na may tartrate, ang tartaric acid anion. Habang nagpapatuloy ang reaksyon at ang tartrate ay na-oxidize, ang complex ay nawasak at ang catalyst ay nagiging pink muli. Kung ang copper sulfate ay ginamit bilang isang katalista sa halip na cobalt chloride, ang intermediate compound, depende sa ratio ng mga panimulang reagents, ay magiging kulay kahel o berde. Matapos makumpleto ang reaksyon, ang asul na kulay ng tansong sulpate ay naibalik.Ang hydrogen peroxide ay ganap na naiiba sa pagkakaroon ng malakas na mga ahente ng oxidizing, pati na rin ang mga sangkap na madaling naglalabas ng oxygen. Sa ganitong mga kaso N
2 O 2 ay maaari ring kumilos bilang isang ahente ng pagbabawas na may sabay-sabay na pagpapalabas ng oxygen (ang tinatawag na reductive decomposition ng H 2 O 2 ), halimbawa: 2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4® K 2 SO 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 . Ang huling reaksyon ay kawili-wili dahil gumagawa ito ng nasasabik na mga molekula ng oxygen na naglalabas ng orange fluorescence ( cm. AKTIBO NG KLORIN). Katulad nito, ang metal na ginto ay inilabas mula sa mga solusyon ng mga gintong asin, ang metal na mercury ay nakuha mula sa mercury oxide, atbp. Isang hindi pangkaraniwang pag-aari 2 O 2 nagbibigay-daan, halimbawa, upang isakatuparan ang oksihenasyon ng potassium hexacyanoferrate(II), at pagkatapos, sa pamamagitan ng pagbabago ng mga kondisyon, ibalik ang produkto ng reaksyon sa orihinal na tambalan gamit ang parehong reagent. Ang unang reaksyon ay nangyayari sa isang acidic na kapaligiran, ang pangalawa sa isang alkalina na kapaligiran:2K 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4® 2K 3 + K 2 SO 4 + 2H 2 O;2K3 + H2O2 + 2KOH
® 2K 4 + 2H 2 O + O 2.("Dual character" N 2 O 2 pinahintulutan ang isang guro ng kimika na ihambing ang hydrogen peroxide sa bayani ng kuwento ng sikat na manunulat ng Ingles na si Stevenson Ang Kakaibang Kaso nina Dr Jekyll at Mr Hyde, sa ilalim ng impluwensya ng komposisyon na kanyang naimbento, maaari niyang kapansin-pansing baguhin ang kanyang pagkatao, na nagiging isang uhaw sa dugo na maniac mula sa isang kagalang-galang na ginoo.)Pagkuha ng H 2 O 2. Mga Molecule H 2 O 2 ay palaging nakukuha sa maliit na dami sa panahon ng pagkasunog at oksihenasyon ng iba't ibang mga compound. Kapag sinunog ang H 2 O 2 ay nabuo alinman sa pamamagitan ng abstraction ng hydrogen atoms mula sa mga panimulang compound ng intermediate hydroperoxide radical, halimbawa: H O 2 . + CH 4 ® H 2 O 2 + CH 3 . , o bilang resulta ng recombination ng mga aktibong libreng radical: 2OH. ® Н 2 О 2 , Н . + PERO 2 . ® H 2 O 2 . Halimbawa, kung ang apoy ng oxygen-hydrogen ay nakadirekta sa isang piraso ng yelo, kung gayon ang natunaw na tubig ay maglalaman ng kapansin-pansing halaga ng H. 2 O 2 , nabuo bilang isang resulta ng recombination ng mga libreng radical (sa apoy ng H molekula 2 O 2 maghiwa-hiwalay kaagad). Ang isang katulad na resulta ay nakukuha kapag nasusunog ang ibang mga gas. Edukasyon N 2 O 2 maaari ding mangyari sa mababang temperatura bilang resulta ng iba't ibang proseso ng redox.Sa industriya, ang hydrogen peroxide ay matagal nang hindi na ginawa ng Tenara method mula sa barium peroxide, ngunit mas modernong mga pamamaraan ang ginagamit. Ang isa sa mga ito ay electrolysis ng sulfuric acid solutions. Sa kasong ito, sa anode, ang mga sulfate ions ay na-oxidized sa persulfate ions: 2SO
4 2 2e ® S 2 O 8 2 . Ang persulfuric acid ay pagkatapos ay hydrolyzed: H 2 S 2 O 8 + 2H 2 O ® H 2 O 2 + 2H 2 SO 4 . Sa cathode, gaya ng dati, nagaganap ang ebolusyon ng hydrogen, kaya ang pangkalahatang reaksyon ay inilalarawan ng equation na 2H 2 O ® H 2 O 2 + H 2 . Ngunit ang pangunahing modernong pamamaraan (mahigit sa 80% ng produksyon sa mundo) ay ang oksihenasyon ng ilang mga organikong compound, halimbawa, ethylanthrahydroquinone, na may atmospheric oxygen sa isang organic solvent, habang ang H2 ay nabuo mula sa anthrahydroquinone 2 O 2 at ang kaukulang anthraquinone, na pagkatapos ay binabawasan muli ng hydrogen sa catalyst upang maging anthrahydroquinone. Ang hydrogen peroxide ay inalis mula sa pinaghalong may tubig at puro sa pamamagitan ng distillation. Ang isang katulad na reaksyon ay nangyayari kapag gumagamit ng isopropyl alcohol (ito ay nangyayari sa intermediate formation ng hydroperoxide): (CH 3) 2 CHOH + O 2 ® (CH 3) 2 C(UN) OH ® (CH 3) 2 CO + H 2 O 2 . Kung kinakailangan, ang resultang acetone ay maaari ding bawasan sa isopropyl alcohol.Paglalapat ng H 2 O 2. Ang hydrogen peroxide ay malawakang ginagamit, at ang pandaigdigang produksyon nito ay umaabot sa daan-daang libong tonelada bawat taon. Ito ay ginagamit upang makabuo ng mga inorganic na peroxide, bilang isang oxidizer para sa mga rocket fuel, sa mga organic syntheses, para sa pagpapaputi ng mga langis, taba, tela, papel, para sa paglilinis ng mga semiconductor na materyales, para sa pagkuha ng mahahalagang metal mula sa ores (halimbawa, uranium sa pamamagitan ng pag-convert ng hindi matutunaw na anyo nito. sa isang natutunaw), para sa wastewater treatment. Sa gamot, ang mga solusyon N 2 O 2 ginagamit para sa pagbabanlaw at pagpapadulas sa mga nagpapaalab na sakit ng mga mucous membrane (stomatitis, namamagang lalamunan), para sa paggamot ng purulent na mga sugat. Ang mga kaso ng contact lens kung minsan ay may napakaliit na halaga ng platinum catalyst na nakalagay sa takip. Para sa pagdidisimpekta, ang mga lente ay pinupuno sa isang pencil case na may 3% na solusyon ng H 2 O 2 , ngunit dahil ang solusyon na ito ay nakakapinsala sa mga mata, ang lalagyan ng lapis ay ibabalik pagkaraan ng ilang sandali. Sa kasong ito, ang katalista sa takip ay mabilis na nabubulok ang H 2 O 2 para sa malinis na tubig at oxygen.Noon ay uso ang pagpapaputi ng buhok gamit ang "peroxide"; ngayon ay may mas ligtas na mga compound ng pangkulay ng buhok.
Sa pagkakaroon ng ilang mga asing-gamot, ang hydrogen peroxide ay bumubuo ng isang uri ng solidong "concentrate", na mas maginhawa sa transportasyon at paggamit. Kaya, kung idagdag mo ang H sa isang napakalamig na saturated solution ng sodium borate (borax)
2 O 2 sa presensya, malalaking transparent na kristal ng sodium peroxoborate Na 2 [(BO 2) 2 (OH) 4 ]. Ang sangkap na ito ay malawakang ginagamit sa pagpapaputi ng mga tela at bilang bahagi ng mga detergent. Mga molekula H 2 O 2 , tulad ng mga molekula ng tubig, ay nakakapasok sa mala-kristal na istraktura ng mga asin, na bumubuo ng isang bagay tulad ng mga crystalline hydrates peroxohydrates, halimbawa, K 2 CO 3 3H 2 O 2, Na 2 CO 3 1.5H 2 O; ang huli na tambalan ay karaniwang kilala bilang "persol".Ang tinatawag na "hydroperite" CO(NH
2) 2 H 2 O 2 ay isang clathrate compound ng pagsasama ng H molecules 2 O 2 sa mga voids ng urea crystal lattice.Sa analytical chemistry, ang hydrogen peroxide ay maaaring gamitin upang matukoy ang ilang mga metal. Halimbawa, kung ang hydrogen peroxide ay idinagdag sa isang solusyon ng titanium(IV) salt titanyl sulfate, ang solusyon ay magiging maliwanag na orange dahil sa pagbuo ng peritanic acid:
TiOSO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 ® H 2 + H 2 O.Walang kulay na molybdate ion MoO Ang 4 2 ay na-oxidized ng H 2 O 2 sa isang matinding orange na kulay na peroxide anion. Ang acidified na solusyon ng potassium dichromate sa pagkakaroon ng H 2 O 2 bumubuo ng perchromic acid: K2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O 2® H 2 Cr 2 O 12 + K 2 SO 4 + 5H 2O, na mabilis na nabubulok: H 2 Cr 2 O 12 + 3H 2 SO 4 ® Cr 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O + 4O 2. Kung idagdag natin ang dalawang equation na ito, makukuha natin ang reaksyon ng pagbabawas ng potassium dichromate na may hydrogen peroxide:K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 5H 2 O 2® Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 9H 2 O + 4O 2.Ang perchromic acid ay maaaring makuha mula sa isang may tubig na solusyon na may eter (ito ay mas matatag sa isang solusyon sa eter kaysa sa tubig). Ang ethereal layer ay nagiging matinding asul.Ilya Leenson
PANITIKAN Dolgoplosk B.A., Tinyakova E.I. Pagbuo ng mga libreng radikal at ang kanilang mga reaksyon. M., Chemistry, 1982Chemistry at teknolohiya ng hydrogen peroxide. L., Chemistry, 1984
