PEROSSIDO DI IDROGENO (H2O2): STRUTTURA, PROPRIETÀ, USI, OTTENIMENTO - CHIMICA - 2026

Il perossido di idrogeno è un composto inorganico con la formula chimica H ₂ O ₂ . Di tutti, è il perossido più semplice di questa famiglia di composti chimici. La sua formula strutturale è HOOH, questo ponte ossigenato interno è caratteristico di tutti i perossidi.

Nel 1818, l'H ₂ O ₂ fu identificato da Louies Jacques Thénard, che preparò un composto chimico che poi chiamò perossido di idrogeno. È un composto instabile, si decompone per esposizione alla luce, al calore e ad alcuni metalli.

Formula chimica del perossido di idrogeno

È un composto molto utile che viene utilizzato nella disinfezione di ferite minori, sbiancamento dei capelli, trattamento dell'acqua, ecc. Sebbene possa avere azioni dannose per l'uomo, si trova in tutte le cellule eucariotiche degli esseri viventi, dove svolge diverse funzioni benefiche.

Il perossido di idrogeno produce l'ossidazione di sostanze tossiche come fenoli, etanolo, formaldeide, ecc., Prodotti che vengono eliminati dal fegato e dai reni. Inoltre, contribuisce alla distruzione dei batteri fagocitati dai leucociti neutrofili e dai macrofagi.

Struttura

Molecola

Molecola di perossido di idrogeno rappresentata da un modello ball-and-stick. Fonte: Benjah-bmm27 tramite Wikipedia.

L'immagine in alto mostra la struttura della molecola H ₂ O ₂ (HOOH), con le sfere rosse corrispondenti agli atomi di ossigeno e quelle bianche gli atomi di idrogeno. Notare che la molecola non è piatta e che gli atomi di H non sono eclissati nello spazio (uno di fronte all'altro).

È interessante notare che H ₂ O ₂ ha difficoltà a ruotare il suo legame semplice centrale OO, quindi le posizioni di queste H non possono essere scambiate; uno non scenderà mentre l'altro salirà.

Perché? Perché nei due atomi di ossigeno ci sono due coppie libere di elettroni, che danno un totale di otto elettroni molto vicini e che si respingono a vicenda a causa delle loro cariche negative.

Rotazioni

Tuttavia il collegamento OO è suscettibile di una leggera rotazione a causa delle interazioni con il suo ambiente.

Ad esempio, avvicinando i due pollici, con gli indici estesi e gli altri chiusi, come se si disegnasse un campo, e poi ruotando i pollici in modo tale che uno degli indici punti in avanti e l'altro indietro, si avrà un rappresentazione approssimativa di H ₂ O ₂ .

Se un corpo tocca uno qualsiasi degli indici, i pollici ruotano in risposta a questa interazione; tuttavia, torneranno immediatamente alla loro posizione originale a causa delle repulsioni elettroniche sopra menzionate. Queste rotazioni inquadrano così gli aspetti dinamici di questa molecola.

Interazioni intermolecolari

Allo stato liquido, H ₂ O ₂ riesce a stabilire legami idrogeno (HOOH-O ₂ H ₂ ), poiché altrimenti il ​​suo alto punto di ebollizione (150 ºC) rispetto a quello dell'acqua non sarebbe spiegato.

Una volta passata in fase gassosa, le molecole di H ₂ O ₂ presumibilmente non possono più formare tali ponti, non solo per la maggiore distanza intermolecolare, ma anche gli atomi di idrogeno sarebbero i primi a toccarsi in caso di urti (questo può visualizzato di nuovo utilizzando il modello finger).

Nel frattempo, nella fase solida, l'angolo dei piani stabilito dalla H è di 90º (mettere gli indici perpendicolari). Ora i legami idrogeno diventano ancora più importanti e le molecole di H ₂ O ₂ si dispongono in un cristallo con struttura tetragonale.

Proprietà

Bottiglia con perossido di idrogeno. Nelle farmacie si ottiene con una concentrazione del 3% m / v. Fonte: Pixnio.

Nomi

-Perossido di idrogeno

-Dioossidano

-Oxidanolo

-Acido peridrossico

-O-idrossiolo

-Perossido

Massa molare

34,0147 g / mol

Aspetto fisico

Liquido blu pallido (concentrato) o incolore. È leggermente più viscoso e denso dell'acqua. È distillato per sicurezza a basse temperature ea pressione ridotta, poiché si decompone per riscaldamento in forma esplosiva.

Odore

Odore acuto o simile all'ozono.

Gusto

Amaro

Densità

Solido 1,71 g / cm ³

Le densità delle sue soluzioni acquose dipendono dalla loro concentrazione; ad esempio al 27% ha una densità di 1,10 g / cm ³ , mentre al 50% di 1,13 g / cm ³

Punto di fusione

- 0,43 ºC

Punto di ebollizione

150,2 ° C. Questo valore è stato ottenuto per estrapolazione, poiché il perossido di idrogeno si decompone ad alte temperature.

Solubilità dell'acqua

Miscibile ≥ 100 mg / mL a 25 ºC

solubilità

È solubile in etere e alcoli, ma insolubile in etere di petrolio. Si decompone in acqua e ossigeno in molti solventi organici.

Coefficiente di ripartizione ottanolo / acqua

Log P = - 0,43

Pressione del vapore

5 mmHg a 30 ° C.

Costante di dissociazione

pKa = 11,72

pH

Le soluzioni di perossido di idrogeno sono leggermente acide. Ad esempio, uno al 35% ha un pH di 4,6; ma quando concentrato al 90%, il pH diventa meno acido: 5.1.

Indice di rifrazione (n

1.4061

Viscosità

1.245 cPoise a 20 ° C.

Capacità termica

1.267 J / gK (gas)

2.619 J / gK (liquido)

Calore di vaporizzazione

1.519 J / g K

Stabilità

Stabile nelle condizioni consigliate. Viene ulteriormente stabilizzato mediante l'aggiunta di acetanilide e sali di stagno.

Corrosione

Corrosivo

Decomposizione

Si decompone per esposizione alla luce o in presenza di sostanze ossidanti e riducenti. Si decompone anche per riscaldamento. Quando si decompone rilascia acqua e ossigeno, ed è favorito da un aumento del pH e della temperatura, oltre che dalla presenza dell'enzima catalasi.

Tensione superficiale

80,4 dine / cm a 20 ° C

Reattività

H ₂ O ₂ agisce come un agente ossidante in soluzioni acide di ferro ferroso (Fe ²⁺ ) a ferro ferrico (F ³⁺ ); ossida anche lo ione solfito (SO ₃ ^2- ) in ione solfato (SO ₄ ^2- ).

Può anche agire come agente riducente in presenza di soluzioni basiche, riducendo l'ipoclorito di sodio (NaOCl) e il permanganato di potassio (KMnO ₄ ) con rilascio di ossigeno.

applicazioni

Sbiancamento

Il perossido di idrogeno viene utilizzato nell'industria della carta nello sbiancamento della pasta e della carta, che consuma la maggior parte della sua produzione annuale.

Disinfettante

Il perossido di idrogeno è un antisettico delicato per prevenire l'infezione di piccole ferite, graffi e ustioni. Viene anche usato come collutorio e per alleviare una lieve irritazione della bocca dovuta alla presenza di afte o gengiviti.

Viene anche utilizzato per disinfettare le superfici, l'interno dei frigoriferi, l'acqua e combattere l'eccessiva crescita batterica nei sistemi idrici e nelle torri di raffreddamento. Il perossido di idrogeno rilascia i radicali liberi dell'ossigeno, che abbattono gli inquinanti.

Detergente

Il perossido di idrogeno viene utilizzato nella produzione di detergenti sbiancanti per bucato, compreso il percarbonato di sodio. Questo composto è un complesso di carbonato di sodio e perossido di idrogeno che, disciolto in acqua, si separa nei suoi componenti.

Applicazione cosmetica

Il perossido di idrogeno diluito viene utilizzato nello sbiancamento dei capelli, prima della colorazione. È anche usato per sbiancare i denti, così come parte di un dentifricio fatto in casa.

Propellente

Il perossido di idrogeno è usato come componente monopropellente o ossidante di un razzo bipropolente. Si decompone rilasciando ossigeno e acqua, caratteristica che ne ha permesso l'utilizzo come propellente.

Viene pompato in una cella di reazione con la presenza di un catalizzatore che accelera detta decomposizione. Durante questo, viene prodotto un vapore acqueo ad alta temperatura.

Quando il vapore viene espulso attraverso una fessura, produce un impulso. Il sottomarino V-80, costruito nel 1940, utilizzava l'ossigeno generato dal perossido di idrogeno nelle sue turbine; chiamato sistema turbina di Walter.

Ottenere

Inizialmente, il perossido di idrogeno è stato ottenuto industrialmente per idrolisi del persolfato di ammonio o elettrolisi del bisolfato di ammonio, NH ₄ HSO ₄ .

Il perossido di idrogeno è attualmente ottenuto industrialmente mediante l'uso di antrachinone. Il processo si svolge in quattro fasi: idrogenazione, filtrazione, ossidazione, estrazione e purificazione.

Idrogenazione

L'alchilantrochinone viene idrogenato facendo passare l'idrogeno gassoso attraverso un idrogenatore caricato con allumina e una piccola quantità di catalizzatore (palladio). La temperatura è mantenuta a 45ºC con agitazione permanente.

L'alchildrochinone viene convertito in alchilantraidrochinone e tetraidroalchilantraidrochinone, quest'ultimo essendo selezionato per comodità per le seguenti procedure.

Filtrazione

La soluzione contenente l'antrachinone idrogenato viene filtrata per rimuovere le tracce del catalizzatore che può contenere.

Ossidazione

La soluzione filtrata viene ossidata facendo passare aria attraverso di essa, formando perossido di idrogeno a bassa purezza.

Estrazione e purificazione

La soluzione di perossido di idrogeno passa attraverso una colonna di estrazione liquido-liquido. L'acqua scorre attraverso la colonna, mentre la soluzione di perossido di idrogeno viene pompata attraverso di essa.

L'acqua raggiunge il fondo dell'estrattore con una concentrazione di perossido di idrogeno tra il 25 e il 35% p / p. Quindi, viene purificato mediante distillazione sotto vuoto, fino a una concentrazione di perossido di idrogeno del 30%. Infine si stabilizza e viene immagazzinato.

rischi

Bruciore di perossido di idrogeno. Fonte: Bobjgalindo

Il perossido di idrogeno è un agente corrosivo, quindi a contatto con la pelle produce una grave irritazione, oltre allo sbiancamento temporaneo (immagine in alto). Può anche causare danni agli occhi, prurito, eruzioni cutanee, arrossamenti e vesciche.

L'inalazione provoca irritazione al naso, alla gola e ai polmoni. Nel frattempo, l'esposizione ripetuta può causare bronchite, tosse, catarro e mancanza di respiro. E come se non bastasse, genera anche mal di testa, vertigini, nausea e vomito.

Una grave esposizione al perossido di idrogeno può causare l'accumulo di liquido nei polmoni, noto come edema polmonare, una condizione grave che richiede cure mediche immediate.

L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ha stabilito il massimo consentito per il perossido di idrogeno di 1 ppm in un ambiente di lavoro in un turno di 8 ore. Tuttavia, poiché si tratta di un composto mutageno, l'esposizione deve essere ridotta al minimo.

Riferimenti

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