Nadtlenek wodoru
| |||||||||||||||||||||||||||
 Próbka 30%perhydrolu | |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||
| Wzór sumaryczny |
H2O2 | ||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Inne wzory |
HO−OH,H−O−O−H | ||||||||||||||||||||||||||
| Masa molowa |
34,01 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd |
bezbarwna, syropowata ciecz[1] | ||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||
| PubChem | |||||||||||||||||||||||||||
| DrugBank | |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki |
woda,hydrazyna,difluorek tlenu | ||||||||||||||||||||||||||
| Pochodne | |||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego(25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||||||||||||||||
Nadtlenek wodoru,H
2O
2–nieorganiczny związek chemicznyz grupynadtlenków,jedna zreaktywnych form tlenu[4].Otrzymany został po raz pierwszy przezLouisa Thénardaw 1818 roku w reakcjinadtlenku baruzkwasem azotowym[5].
Budowa cząsteczki
[edytuj|edytuj kod]UkładwiązańO−O−Hwokół atomów tlenu w cząsteczceH
2O
2jest nieliniowy (podobnie jak układH−O−Hw wodzie), ponadto atomyH−O−O−Htworząkąt dwuścienny(w fazie stałej około 90°).
- Budowa cząsteczki nadtlenku wodoru
-
w stanie stałym -
w stanie gazowym
Otrzymywanie
[edytuj|edytuj kod]Pierwszą i obecnie już tylko historyczną metodą otrzymywania nadtlenku wodoru na skalę przemysłową był proces Thénarda[6][7]:
- BaO
2+ H
2SO
4→ BaSO
4+ H
2O
2
Obecnie otrzymuje się go najczęściej tzw. metodąantrachinonowąprzezutlenianie2-etylo-9,10-antracenodiolu gazowym tlenem przepuszczanym przez roztwór tego związku w mieszaninie odpowiednio dobranych rozpuszczalników[6][7].Nadtlenek oddziela się poprzezekstrakcjęz wodą, zaś pozostały w roztworze 2-etyloantrachinon poddaje się regeneracji poprzez redukcję gazowym wodorem do 2-etylo-9,10-antracenodiolu, katalizowaną palladem osadzonym na odpowiednim nośniku lub związkami niklu. W przemysłowych metodach produkcji cykl obu reakcji (utleniania i redukcji) prowadzi się naprzemiennie.
Rozcieńczony roztwór wodny nadtlenku otrzymany w tym procesie zatęża się przez ostrożne odparowywanie wody pod zmniejszonym ciśnieniem, uzyskując w ten sposób roztwór o stężeniu maksymalnie 70%. Dalsze zatężanie prowadzi do wybuchu. Bardziej stężone roztwory oraz całkowicie czysty nadtlenek uzyskuje się prawdopodobnie przez wymrażanie go z wodnego, stężonego roztworu[8].
W Polsce jedynym producentem nadtlenku wodoru są należące doGrupy AzotyZakłady Azotowe „Puławy” SAFunkcjonująca od 1995 roku instalacja zapewnia produkcję na poziomie 10 tysięcy ton rocznie. W roku 1997 dobudowano instalację do oczyszczania oraz zatężania nadtlenku wodoru wg technologii szwajcarskiej firmySulzer Chemtech,poszerzając tym samym ofertę o nowe stężenia nadtlenku wodoru. Od 2015 roku stabilizowane roztwory wodne nadtlenku wodoru wytwarzane w puławskich zakładach są dopuszczone do sprzedaży na rynkach UE w stężeniach 35%, 49,5%, 50% i 60%, zgodnie z obowiązującymi przepisami. Produkt jest eksportowany na rynki zagraniczne do krajów takich jak Litwa, Łotwa, Słowacja czy Węgry[9].
Inną, rzadziej stosowaną metodą, jest utlenianieizopropanolu:
- (CH
3)
2CHOH + O
2→ (CH
3)
2C=O + H
2O
2
Reakcja ma przebiegwolnorodnikowyi nie wymaga dodatkowych katalizatorów, gdyż jestkatalizowanaprzezH
2O
2(do substratu dodaje się niewielką jego ilość aby przyspieszyć fazę początkową). Jej drugim produktem przemysłowym jestaceton.Metoda ta stosowana była w drugiej połowie XX w.; w pierwszej dekadzie XXI w. działały już tylko dwie instalacje w byłym ZSRR. Takiej samej reakcji ulegają inne alkohole, jednak w przypadku alkoholipierwszorzędowychpowstającealdehydyulegają utlenianiu przezH
2O
2dokwasów karboksylowych,co wyklucza ich wykorzystanie w tym procesie[7].
Nadtlenek wodoru można też otrzymywać metodą elektrolityczną zH
2SO
4lubNH
4HSO
4[7]:
- 2H
2SO
4→H
2S
2O
8+ H
2↑ - 2NH
4HSO
4→(NH
4)
2S
2O
8+ H
2↑
W obu przypadkachH
2O
2uzyskuje się następnie przez hydrolizę[7]:
- S
2O2−
8+ 2H
2O → 2HSO−
4+ H
2O
2
Właściwości
[edytuj|edytuj kod]Nadtlenek wodoru w temperaturze pokojowej jest syropowatą, bezbarwną (stężony staje się bladoniebieski) cieczą o temperaturze topnienia −0,44 °C i temperaturze wrzenia około 150 °C. Ma silne właściwości utleniające, wynikające z powstawania w czasie jego rozkładu tlenu atomowego (tak zwany tlenin statu nascendi[10]):
- H
2O
2→ H
2O + O
Czysty nadtlenek wodoru jest nietrwały – ulega egzotermicznemu rozkładowi (często wybuchowemu), na wodę i tlen, pod wpływem ciepła,światła nadfioletowegooraz kontaktu z niektórymi metalami (na przykładmanganem) i tlenkami metali.
- 2H
2O
2
(aq)→ 2H
2O
(l)+ O
2
(g)
Rozkład ten jestkatalizowanyprzez wiele rozdrobnionych substancji, na przykładsrebro,platynęitlenek manganu(IV)[6].
Jej rozkład katalizują teżjodki[11],przy czymH
2O
2utleniaI−
doI
2[12][13],a reakcjaH
2O
2zjodem(lubjodanami) ma charakterreakcji oscylacyjnej[14]:
- 5H
2O
2+ I
2→ 2HIO
3+ 4H
2O - 5H
2O
2+ 2HIO
3→ I
2+ 6H
2O + 5O
2↑
Wydajnym enzymem rozkładającym nadtlenek wodoru jestkatalaza.
Ze względu na to, że łatwo reaguje on z wieloma metalami, a także ulega rozkładowi w kontakcie ze szkłem, należy go przechowywać w ciśnieniowych butelkach z grubościennegopolietylenulubaluminiumi nie wystawiać na działanie światła dziennego oraz źródeł ciepła. Jego kompleks zwęglanem sodutypuhydratu(Na
2CO
3·1,5H
2O
2,tak zwanynadwęglan sodu) jest natomiast względnie trwały i bezpieczny w użyciu[15].
Nadtlenek wodoru wykazuje słabe właściwości kwasowe. W roztworach wodnych ulega ondysocjacjiwedług równania[16]:
Właściwości utleniająco/redukujące
[edytuj|edytuj kod]Wobecreduktorównadtlenek wodoru zachowuje się jakutleniacz(O-I
→ O-II
), na przykład[16]:
Wobec utleniaczy wykazuje właściwościredukujące(O-I
→ O0
), między innymi w reakcji znadmanganianem potasuw środowisku kwaśnym[16]:
- 2KMnO
4+ 5H
2O
2+ 3H
2SO
4→ 2MnSO
4+ 5O
2+ K
2SO
4+ 8H
2O
lub z solami srebra(I) w środowisku zasadowym[16]:
- 2AgNO
3+ H
2O
2+ 2KOH → 2Ag + O
2+ 2H
2O + 2KNO
3
Właściwości biologiczne
[edytuj|edytuj kod]
Jest to substancja żrąca wobec żywych tkanek[1].Przy kontakcie ze skórą pojawiają się białe martwicze plamy.
Zastosowanie
[edytuj|edytuj kod]Najczęstszą postacią handlową jest tak zwanyperhydrol,czyli jego 30% roztwór wodny, oraz roztwór 3%, nazywany wodą utlenioną[10].
Woda utleniona (roztwór 3%)
[edytuj|edytuj kod]Jest stosowana do odkażania powierzchownych ran, a po rozcieńczeniu wodą, w stosunku około 1:50, do płukania jamy ustnej w stanach zapalnych[17][18].Takie roztwory do bezpośredniego użycia dostępne są w aptekach. Woda utleniona jest też składnikiem preparatów złożonych o podobnym przeznaczeniu, na przykładpłukanki Parmy.
Woda utleniona rozkłada się przy kontakcie z krwią iperoksydazami,gwałtownie wydzielając tlen i spieniając okolice zranienia. Powszechnie uważa się, że pozwala to na wyczyszczenie i oddzielenie zabrudzeń oraz bakterii z zakamarków tkanek otaczających zranienie[1],jednak pogląd ten nie ma większego oparcia w faktach[19],a samo stosowanie wody utlenionej do odkażania ran ma wady[19].Woda utleniona ma naturalne właściwościhemolityczne,a ponadto może prowadzić do oddzielania się świeżegonabłonkaodziarninyw miejscu zranienia[19].Właściwości bakteriobójcze wody utlenionej przy opatrywaniu zranień są słabe i krótkotrwałe[19],a stosowanie jej nie zmniejsza ryzyka zakażenia[20][21],a w pewnych przypadkach może opóźnićgojenie się zranień[22][23].Według innego opracowania woda utleniona nie ma znaczącego negatywnego wpływu na gojenie się ran – ale także nie obniża ryzyka zakażenia (głównie z powodu obniżonej aktywności w rozcieńczonych roztworach, osłabianej dodatkowo przezkatalazybakteryjne i z otaczających zranienie tkanek)[20].Z tego powodu woda utleniona może co najwyżej wspomagać opatrywanie zranień obficie pokrytych zaschniętą lub zakrzepłą krwią, w czym pomagać mają jej właściwości hemolityczne[19].
Roztwory wody utlenionej są zalecane w pseudonaukowej metodzie leczącej jakoby niektóre rodzaje nowotworów, a także inne schorzenia, poprzez wywoływanie tak zwanej hiperoksygenacji. W oparciu o badania naukowe,American Cancer Societycałkowicie neguje skuteczność takich terapii i odradza je jako alternatywę dla ustalonych medycznych procedur leczenia nowotworów[24].
Wybielacz (roztwory 3–15%)
[edytuj|edytuj kod]Roztwory 3–15% są zwykle stosowane jako wybielacz na bazie aktywnego tlenu w środkach chemii gospodarczej, roztwory 3–12% są stosowane we fryzjerstwie do farbowania i rozjaśniania włosów.
Perhydrol (roztwory 30–35%)
[edytuj|edytuj kod]
Perhydrol stosuje się jako silny środek utleniający w przemyśle chemicznym, na przykład do produkcjibarwnikóworganicznych, a takżeinicjatorównadtlenkowych (w tymheksametylenotriperoksydiaminyoraz trimerycznego i tetramerycznegonadtlenku acetonu).
Utleniacz paliwa (roztwory 85–98%)
[edytuj|edytuj kod]Nadtlenek wodoru o stężeniu 85–98% stosowany jest jako utleniaczpaliwa rakietowegooraz paliwa do okrętów podwodnych[25].Roztwór 60% był używany już podczas II wojny światowej przez Niemców wrakietach V2[1]i samolotachMesserschmitt Me 163(pod kryptonimemT-Stoffi innymi) oraz okrętach podwodnych i torpedach (pod kryptonimemIngolin,Auroli innymi). Nadtlenek wodoru był wykorzystywany wsilnikach rakietowychna satelitach serii Syncom[26].Obecnie jest stosowany jako utleniacz narakietach suborbitalnychILR-33 BURSZTYN[27]oraz Nucleus[28].
Wyciek wysoko skoncentrowanego do wartości między 85% a 98% nadtlenku wodoru (noszącego w takim stężeniu angielską nazwęhigh test peroxide– HTP), używanego jakoutleniaczdlapaliwaw przenoszonych przez okręt podwodny „Kursk”ciężkich torpedach przeciwokrętowych65-76 Kitbył w 2000 roku przyczyną wybuchu na tym okręcie, który następnie zatonął wraz z całą 118-osobową załogą[29].
Zobacz też
[edytuj|edytuj kod]Przypisy
[edytuj|edytuj kod]- ↑abcdePodręczny słownik chemiczny,RomualdHassa(red.),JanuszMrzigod(red.),JanuszNowakowski(red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 259–260,ISBN83-7183-240-0.
- ↑MałgorzataGalus,Tablice chemiczne,Warszawa: Wydawnictwo Adamantan, 2008, s. 171–170,ISBN978-83-7350-105-8.
- ↑abcdeHydrogen peroxide 60% or more,[w:]GESTIS-Stoffdatenbank,Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung,ZVG: 002430[dostęp 2022-02-06](niem.•ang.).
- ↑Nadtlenek wodoru,[w:]GrzegorzBartosz,Druga twarz tlenu,wyd. 2, Warszawa:Wydawnictwo Naukowe PWN,2008 (Środowisko), s. 28, 46,ISBN978-83-01-13847-9.
- ↑Louise JacquesThénard,Observations sur des Combinaisons nouvelles entre l’oxigène et divers acides,„Annales de chimie et de physique”, 8, 1818, s. 306–313(fr.).
- ↑abcAdamBielański,Podstawy chemii nieorganicznej,wyd. 5, Warszawa:PWN,2002, s. 606–607,ISBN83-01-13654-5.
- ↑abcdeGustaafGoor,JürgenGlenneberg,SylviaJacobi,Hydrogen Peroxide,[w:]Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Weinheim: Wiley‐VCH, 2007,DOI:10.1002/14356007.a13_443.pub2(ang.).
- ↑Zatężanie do 100%, patrz:JulianGałecki,Preparatyka nieorganiczna. Czyste odczynniki chemiczne,Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1964, s. 903–904.
- ↑MagdalenaKorol,ElżbietaSikora,Preparaty do mycia o działaniu przeciwdrobnoustrojowym na bazie nadtlenku wodoru,„Przemysł Chemiczny”,101 (9), SIGMA-NOT,2022,s. 670,DOI:10.15199/62.2022.9.6,ISSN0033-2496[dostęp 2022-12-06].
- ↑abnadtlenek wodoru,[w:]Encyklopedia techniki. Chemia,WładysławGajewski(red.), Warszawa:Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,1965, s. 449,OCLC33835352.
- ↑Robert G.Mortimer,Physical Chemistry,wyd. 3, Elsevier, 2008, s. 506,ISBN978-0-12-370617-1(ang.).
- ↑GeoffRayner-Canham,TinaOverton,Descriptive Inorganic Chemistry,W.H. Freeman and Company, 2010, s. 424,ISBN978-1-4292-2434-5(ang.).
- ↑C.Chambers,A.K.Holliday,Modern Inorganic Chemistry,Butterworths, 1975, s. 280(ang.).
- ↑Norman N.Greenwood,AlanEarnshaw,Chemistry of the Elements,wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 865,ISBN0-7506-3365-4(ang.).
- ↑R.G.Pritchard,E.Islam,Sodium percarbonate between 293 and 100 K,„Acta Crystallographica”, B59, 2003, s. 596–605,DOI:10.1107/S0108768103012291.
- ↑abcdPhilip JohnDurrant,BrylDurrant,Zarys współczesnej chemii nieorganicznej,Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1965, s. 914–917.
- ↑Woda utleniona 3% – opis produktu[online], Supple.pl[dostęp 2014-12-26].
- ↑Woda utleniona 3% – opis produktu[online], Doz.pl[dostęp 2011-06-08].
- ↑abcde7. Wound cleansing and irrigation,[w:]AlexanderTrott,Wounds and lacerations: emergency care and closure,Philadelphia: Elsevier Health Sciences, 2005, s. 85,ISBN978-0-323-02307-8(ang.).
- ↑abA.Drosou,A.Falabella,R.S.Kirsner,Antiseptics on wounds: An area of controversy,„Wounds”, 15 (5), 2003, s. 149–166[dostęp 2011-02-02][zarchiwizowane zadresu2015-07-08](ang.).
- ↑W.Y.Lau,S.H.Wong,Randomized, prospective trial of topical hydrogen peroxide in appendectomy wound infection. High risk factors,„Am J Surg”, 142 (3), 1981, s. 393–397,DOI:10.1016/0002-9610(81)90358-5,PMID:7283035(ang.).
- ↑G.W.Thomasi inni,Mechanisms of delayed wound healing by commonly used antiseptics,„J Trauma”, 66 (1), 2009, s. 82–91,DOI:10.1097/TA.0b013e31818b146d,PMID:19131809(ang.).
- ↑R.P.Gruber,L.Vistnes,R.Pardoe,The effect of commonly used antiseptics on wound healing,„Plast Reconstr Surg”, 55 (4), 1975, s. 472–476,PMID:1090959(ang.).
- ↑Questionable methods of cancer management: hydrogen peroxide and other ‘hyperoxygenation’ therapies,„CA Cancer J Clin”, 43 (1), s. 47–56,DOI:10.3322/canjclin.43.1.47,PMID:8422605(ang.).
- ↑U-Boot Typ XVII (Versuchsboote),[w:] Lexikon der Wehrmacht [online](niem.).
- ↑Syncom 1,[w:] NASA Space Science Data Coordinated Archive [online][dostęp 2022-02-06](ang.).
- ↑DawidCieśliński,TomaszNoga,ArthurPazik,Polish civil rockets’ development overview,„Obronność RP XXI wieku w teorii i praktyce”, 2021.
- ↑Nucleus: A Very Different Way to Launch into Space[online], Nammo[dostęp 2022-02-06](ang.).
- ↑Martin Bright:What really happened to Russia's 'unsinkable' sub.The Guardian, 2001-8-05. [dostęp 2023-04-15]. [zarchiwizowane ztego adresu(2023-02-09)].(ang.).
