Perossido di idrogeno

Perossido di idrogeno
	formula di struttura del perossido di idrogeno
	modello tridimensionale del perossido di idrogeno
NomeIUPAC
	Diossido di diidrogeno
Nomi alternativi
	acqua ossigenata
Caratteristiche generali
Formula brutaomolecolare	H2O2
Massa molecolare(u)	34,0
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	7722-84-1
Numero EINECS	231-765-0
PubChem	784e22326046
DrugBank	DBDB11091
SMILES	OO
Proprietà chimico-fisiche
Densità(g/cm3,inc.s.)	1,45
Temperatura di fusione	−0,4 °C (272,6 K)
Temperatura di ebollizione	150 °C (423 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH0(kJ·mol−1)	−187,8
ΔfG0(kJ·mol−1)	−120,4
S0m(J·K−1mol−1)	109,6
C0p,m(J·K−1mol−1)	89,1
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
	pericolo
Frasi H	271-302-314-332-335
Consigli P	220-261-280-305+351+338-310

Ilperossido di idrogeno,noto anche comeacqua ossigenata,è il più semplice deiperossidi.La suaformula chimicaè H₂O₂.Fu sintetizzato per la prima volta nel 1818 daLouis Jacques Thénard.La sua molecola, i cui due legami ${\ce {O-H}}$ formano tra loro unangolo diedrodi 111°, non è planare.

Proprietà chimiche

Atemperatura ambienteè un liquido incolore, acquoso, corrosivo, che emana un caratteristico odore pungente. Per questo non è mai utilizzato puro, ma sempre insoluzione acquosa.

Si decompone convertendosi in acqua eossigenoattraverso la seguentereazione esotermica:^[2]

{\ce {2H2O2 -> 2H2O + O2}}

L'aumento della temperatura provocato dall'emissione dicalorerende la sostanza ancora meno stabile, provocando una reazione didissociazione a catena.Inoltre la decomposizione ècatalizzatadalla presenza diioni metallici,specialmente diferro.

Lo stato d'ossidazione dell'ossigeno in acqua ossigenata è -1. Essendo uno stato intermedio tra gli stati 0 e -2, il perossido di idrogeno può funzionare sia da ossidante sia da riducente.

Come ossidante: ${\ce {H2O2 \ + \ 2H+ \ + \ 2e- -> 2H2O}}$
Come riducente: ${\ce {H2O2 -> O2 \ + \ 2H+ \ + \ 2e-}}$

La prima reazione è favorita in ambiente acido, mentre la seconda è favorita in ambiente basico.

L'acqua ossigenata può funzionare da ossidante o riducente estremamente ecologico; infatti, quando si comporta da riducente, si ossida a dare ossigeno, mentre, quando si comporta da ossidante, dà acqua, due composti dotati di potere inquinante nullo. Queste proprietà hanno fatto sì che alcuni processi chimici industriali (processi dellagreen chemistry) utilizzino l'acqua ossigenata come reagente in modo da minimizzare il proprio impatto ambientale^[3]^[4]^[5].Un esempio è l'impiego di acqua ossigenata eacido peraceticoal posto delclorocome sbiancante per la polpa di legno nella produzione dellacarta.^[6]

Inoltre, l'acqua ossigenata è usata come precursore di iniziatori radicalici utilizzabili in reazioni di polimerizzazione radicalica. Ad esempio, l'azione dell'acqua ossigenata su sali acquosi di Fe²⁺produce radicali HO• secondo la reazione:

{\ce {Fe^2+ + H2O2 -> Fe^3+ + HO- + HO*}}

Il perossido di idrogeno è un acido un po' più forte dell'acqua; in soluzioni acquose esso presenta unpK_adi 11,75, corrispondente alla reazione:

{\ce {H2O2 + H2O <=> H3O+ + HO2-}}

La particolare struttura chimica fa sì che l'acqua ossigenata venga utilizzata per la sintesi di acidi organici percar Boss ilici mediante trattamento delle anidridi corrispondenti o degli acidi stessi. È anche un componente delle reazioni oscillanti di Briggs-Rauscher^[7]e Bray-Liebhafsky^[8].

Produzione

Serbatoio per il trasporto dell'acqua ossigenata

L'acqua ossigenata è preparata inlaboratoriofacendo reagireperossido di barioeacido solforico:^[2]

{\ce {BaO2 + H2SO4 -> BaSO4 + H2O2}}

Industrialmente è prodotto con svariati processi. Uno dei più diffusi è quello che utilizza l'elettrolisidell'acido solforicoo delbisolfato di ammonio(NH₄HSO₄), seguito dall'idrolisidello ioneperossidisolfato(S₂O₈^2-) che si viene a formare. Un altro processo passa invece per l'auto-ossidazione dell'idrochinone(p-C₆H₄(OH)₂) o uno dei suoi derivati. È in fase di sviluppo un metodo alternativo ecologico basato sulla riduzioneelettrochimicadi ossigeno e ossidazione dell'acqua^[9]^[3].

Concentrazione in volumi

Effetti sulla pelle di una soluzione di perossido di idrogeno concentrata al 35%

L'acqua ossigenata si trova in commercio sotto forma disoluzione acquosa.Per indicare la concentrazione di acqua ossigenata si indicano i cosiddetti "volumi", che indicano il numero di litri di ossigeno che possono essere sviluppati incondizioni normalida un litro di soluzione acquosa di H₂O₂.^[2]Ad esempio, un litro di soluzione di H₂O₂a 5 volumi può sviluppare 5 litri di ossigeno, e corrisponde a una concentrazione dell'1,46% in peso.

L'utilizzo dell'indicazione dei "volumi" di una certa diluizione di perossido di idrogeno differisce dall'indicazione delleconcentrazioniinpercentualee l'utilizzo di questi due metodi di misurazione è talvolta causa di errore. Per ovviare a questo esistono formule di conversione che permettono di passare da concentrazione percentuale a volumi, e viceversa.

In genere i fornitori per laboratori di analisi chimiche indicano la concentrazione percentuale dell'acqua ossigenata, mentre i produttori di articoli destinati all'uso domestico indicano i "volumi". Qui di seguito è riportato un elenco con le due misure di concentrazione a confronto:

Fra la concentrazione espressa in volumi e quella espressa in percentuale massa su massa, sussiste la seguente relazione:

Volumi = 3,294758315 × (Densità sz.)×(% m/m)

Perossido di idrogeno3%corrisponde a10volumi.
Perossido di idrogeno3,6%corrisponde a12volumi.
Perossido di idrogeno10%corrisponde a34volumi.
Perossido di idrogeno30%corrisponde a111volumi.
Perossido di idrogeno40%corrisponde a154volumi.

Concentrazioni elevate sono molto tossiche, anche letali, soprattutto se il prodotto è ingerito.^[10]

Applicazioni

Come antisettico

È utilizzato comeantisetticoperescoriazioni,feriteeulcere.Nell'utilizzo bisogna evitare che venga a contatto con la pelle sana e con gli occhi. Da evitare preparati che contenganopermanganato di potassiooioduroper incompatibilità. Si utilizza in misura che varia dal 3% al 6% (20 volumi) e dosi maggiori vengono diluite.^[11]

Le bollicine che si formano al momento del contatto nascono per via dell'enzima catalasiche scinde la composizione del preparato liberando l'ossigeno, ciò comporta che la parte del tessuto necrotizzato si distacchi. Può portare airritazioneedolore^[12].

L'azione disinfettante è dovuta a un duplice meccanismo: da una parte l'acqua ossigenata agisce come ossidante,denaturando le proteine;dall'altra la formazione delle bollicine di ossigeno pulisce meccanicamente la ferita, eliminando eventuali batteri ivi depositati.

Come decolorante

In soluzione acquosa fino al 12% (40 volumi) è usato comedecoloranteper schiarire i capelli o i peli corporei, come sviluppatore nelle tinture a ossidazione, come smacchiatore del colore per capelli e come neutralizzante nelle permanenti (Regolamento 1223/2009 e s.m.i.; allegato III, n. 12)^[13].Inoltre, è usato al 35% in odontoiatria come sbiancante (uso strettamente medico).

Come propellente

In concentrazioni dall'85% al 98% trova impiego anche come propellente perrazziesiluri,sia comecomburenteper bruciare un opportunocombustibile,sia singolarmente. Quando viene usato da solo, è pompato in una camera di reazione rivestita internamente diargentoche ne catalizza la decomposizione; la miscela di ossigeno e vapore acqueo ad alta pressione che si ottiene fornisce la spinta al razzo.

In fotografia

In fotografia si usa per aumentare il contrasto nelle cianotipie. Dopo l'esposizione airaggi UVe lo sviluppo con acqua, si immerge lacianotipiaper pochi secondi nell'acqua ossigenata in concentrazione intorno al 30% per dare una tonalità più ricca al colore blu. È necessario un successivo lavaggio di almeno dieci minuti. Immersioni più lunghe possono causare la scomparsa dell'immagine.

Pulizia e rinnovo delle plastiche ingiallite dal tempo e dalla luce solare

Alcuni mattoncini Lego di colore celeste

È usato comunemente per la pulizia e il rinnovo dei colori delle parti in plastica, soprattuttoacrilonitrile butadiene stirene, o ABS(ad esempio, i mattonciniLEGO), la cui superficie è andata incontro a ingiallimento; esistono vari metodi, anche in base al colore della plastica, che consistono nell’immersione in perossido di idrogeno, solitamente a 30 volumi, eventualmente attivato tramite luce UV, soprattutto per plastiche bianche, con tempi variabili in base alla potenza della fonte luminosa.

Note

^scheda del perossido di idrogeno in soluzione al 35% suIFA-GESTIS Archiviatoil 16 ottobre 2019 inInternet Archive.
^^a^b^cRolla,p. 291.
^^a^b(EN) E.L. Gyenge e C.W. Oloman,Electrosynthesis of hydrogen peroxide in acidic solutions by mediated oxygen reduction in a three-phase (aqueous/organic/gaseous) system Part I: Emulsion structure, electrode kinetics and batch electrolysis,inJournal of Applied Electrochemistry,vol. 33, n. 8, 1º agosto 2003, pp. 655–663,DOI:10.1023/A:1025082709953.URL consultato il 12 agosto 2022(archiviatoil 12 maggio 2022).
^(EN) Manman Jin, Zhenmei Guo e Xiaoping Ge,Tungsten-based organic mesoporous SBA-15 materials: characterization and catalytic properties in the oxidation of cyclopentene to glutaric acid with H2O2,inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis,vol. 125, n. 2, 1º dicembre 2018, pp. 1139–1157,DOI:10.1007/s11144-018-1486-x.URL consultato il 12 agosto 2022(archiviatoil 30 dicembre 2021).
^(EN) Lulu Xie, Hongxia Wang e Bin Lu,Highly selective oxidation of styrene to benzaldehyde over Fe3O4 using H2O2 aqueous solution as oxidant,inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis,vol. 125, n. 2, 1º dicembre 2018, pp. 743–756,DOI:10.1007/s11144-018-1429-6.URL consultato il 12 agosto 2022(archiviatoil 30 dicembre 2021).
^"Hydrogen peroxide bleaching of mechanical pulp fines" (Nordic Pulp and Paper Research Journal.Haugan, Marianne; Gregersen, Øyvind Weiby. 2006;Volume 21(1):105-110)
^L. I. Csepei, Cs. Bolla,IS STARCH ONLY A VISUAL INDICATOR FOR IODINE IN THE BRIGGS-RAUSCHER OSCILLATING REACTION?(PDF), inStudia Universitatis Babes-Bolyai, Chemia,vol. 60, n. 2, pp. 187-199.
^(EN) Itana Nuša Bubanja, Maja C. Pagnacco e Jelena P. Maksimović,Different influences of adrenaline on the Bray–Liebhafsky and Briggs–Rauscher iodate based oscillating reactions,inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis,vol. 123, n. 1, 1º febbraio 2018, pp. 47–59,DOI:10.1007/s11144-017-1305-9.URL consultato il 26 novembre 2019.
^(EN) Samuel C. Perry, Dhananjai Pangotra e Luciana Vieira,Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide from water and oxygen,inNature Reviews Chemistry,vol. 3, n. 7, 2019-07, pp. 442–458,DOI:10.1038/s41570-019-0110-6.URL consultato il 26 novembre 2019.
^Si ricorda in tal senso la morte di un bambino di 3 anni per aver ingerito del perossido di idrogeno al 40%. Vedi: Intossicazioni Acute: Veleni, Farmaci e Droghe p 94. Di Kent R. Olson. Springer, 1999.ISBN 978-88-470-0030-8
^British national formulary,Guida all'uso dei farmaci 4 edizione p.553,Lavis, agenzia italiana del farmaco, 2007.
^L'ulcera cutanea: approccio multidisciplinare alla diagnosi ed al trattamento. p. 405. M. Monti. Springer, 2000.ISBN 978-88-470-0072-8
^Vedi anche formule quadro per notifica a CPNP: 4.1 - 2013; 11.8 - 2013; 11.9 - 2013; 11.13 - 2013; 11.17 - 2013; 11.18 - 2013; 12.13 - 2013; 12.14 - 2013; 12.17 - 2013

Bibliografia

Luigi Rolla,Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori,29ª ed., Dante Alighieri, 1987.

Altri progetti

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Wikimedia Commonscontiene immagini o altri file superossido di idrogeno

Collegamenti esterni

acqua ossigenata,suTreccani.it – Enciclopedie on line,Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
àcqua ossigenata,susapere.it,De Agostini.
(EN)hydrogen peroxide,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.

Controllo di autorità	LCCN(EN)sh85063431·GND(DE)4189281-1·BNF(FR)cb119510333 (data)·J9U(EN,HE)987007533739505171·NDL(EN,JA)00565090

Portale Chimica

Portale Medicina

[1] scheda del perossido di idrogeno in soluzione al 35% suIFA-GESTIS Archiviatoil 16 ottobre 2019 inInternet Archive.

[Rolla291-2] Rolla,p. 291.

[Gyngeetal2003-3] (EN) E.L. Gyenge e C.W. Oloman,Electrosynthesis of hydrogen peroxide in acidic solutions by mediated oxygen reduction in a three-phase (aqueous/organic/gaseous) system Part I: Emulsion structure, electrode kinetics and batch electrolysis,inJournal of Applied Electrochemistry,vol. 33, n. 8, 1º agosto 2003, pp. 655–663,DOI:10.1023/A:1025082709953.URL consultato il 12 agosto 2022(archiviatoil 12 maggio 2022).

[4] (EN) Manman Jin, Zhenmei Guo e Xiaoping Ge,Tungsten-based organic mesoporous SBA-15 materials: characterization and catalytic properties in the oxidation of cyclopentene to glutaric acid with H2O2,inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis,vol. 125, n. 2, 1º dicembre 2018, pp. 1139–1157,DOI:10.1007/s11144-018-1486-x.URL consultato il 12 agosto 2022(archiviatoil 30 dicembre 2021).

[5] (EN) Lulu Xie, Hongxia Wang e Bin Lu,Highly selective oxidation of styrene to benzaldehyde over Fe3O4 using H2O2 aqueous solution as oxidant,inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis,vol. 125, n. 2, 1º dicembre 2018, pp. 743–756,DOI:10.1007/s11144-018-1429-6.URL consultato il 12 agosto 2022(archiviatoil 30 dicembre 2021).

[6] "Hydrogen peroxide bleaching of mechanical pulp fines" (Nordic Pulp and Paper Research Journal.Haugan, Marianne; Gregersen, Øyvind Weiby. 2006;Volume 21(1):105-110)

[7] L. I. Csepei, Cs. Bolla,IS STARCH ONLY A VISUAL INDICATOR FOR IODINE IN THE BRIGGS-RAUSCHER OSCILLATING REACTION?(PDF), inStudia Universitatis Babes-Bolyai, Chemia,vol. 60, n. 2, pp. 187-199.

[8] (EN) Itana Nuša Bubanja, Maja C. Pagnacco e Jelena P. Maksimović,Different influences of adrenaline on the Bray–Liebhafsky and Briggs–Rauscher iodate based oscillating reactions,inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis,vol. 123, n. 1, 1º febbraio 2018, pp. 47–59,DOI:10.1007/s11144-017-1305-9.URL consultato il 26 novembre 2019.

[9] (EN) Samuel C. Perry, Dhananjai Pangotra e Luciana Vieira,Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide from water and oxygen,inNature Reviews Chemistry,vol. 3, n. 7, 2019-07, pp. 442–458,DOI:10.1038/s41570-019-0110-6.URL consultato il 26 novembre 2019.

[10] Si ricorda in tal senso la morte di un bambino di 3 anni per aver ingerito del perossido di idrogeno al 40%. Vedi: Intossicazioni Acute: Veleni, Farmaci e Droghe p 94. Di Kent R. Olson. Springer, 1999.ISBN 978-88-470-0030-8

[11] British national formulary,Guida all'uso dei farmaci 4 edizione p.553,Lavis, agenzia italiana del farmaco, 2007.

[12] L'ulcera cutanea: approccio multidisciplinare alla diagnosi ed al trattamento. p. 405. M. Monti. Springer, 2000.ISBN 978-88-470-0072-8

[13] Vedi anche formule quadro per notifica a CPNP: 4.1 - 2013; 11.8 - 2013; 11.9 - 2013; 11.13 - 2013; 11.17 - 2013; 11.18 - 2013; 12.13 - 2013; 12.14 - 2013; 12.17 - 2013

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