ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2): โครงสร้างคุณสมบัติการใช้การได้รับ - เคมี - 2026

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารอนินทรีกับเคมีสูตร H ₂ O 2 ทั้งหมดนี้เป็นเปอร์ออกไซด์ที่ง่ายที่สุดของสารประกอบทางเคมีในตระกูลนี้ สูตรโครงสร้างของมันคือ HOOH สะพานที่มีออกซิเจนภายในนี้เป็นลักษณะเฉพาะสำหรับเปอร์ออกไซด์ทั้งหมด

ในปีพ. ศ. 2361 Louies Jacques Thénardได้ระบุH ₂ O _{2 ซึ่ง}เป็นผู้เตรียมสารประกอบทางเคมีซึ่งเรียกว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรสลายตัวเมื่อสัมผัสกับแสงความร้อนและโลหะบางชนิด

สูตรทางเคมีของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

เป็นสารประกอบที่มีประโยชน์มากที่ใช้ในการฆ่าเชื้อบาดแผลเล็ก ๆ น้อย ๆ การฟอกสีผมการบำบัดด้วยน้ำ ฯลฯ แม้ว่ามันอาจมีการกระทำที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ แต่ก็พบได้ในเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตซึ่งทำหน้าที่เป็นประโยชน์หลายประการ

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสารพิษเช่นฟีนอลเอทานอลฟอร์มาลดีไฮด์ ฯลฯ ผลิตภัณฑ์ที่ตับและไตกำจัด นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดการทำลายของแบคทีเรีย phagocytosed โดยเม็ดเลือดขาวนิวโทรฟิลิกและมาโครฟาจ

โครงสร้าง

โมเลกุล

โมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์แสดงโดยแบบจำลองลูกบอลและแท่ง ที่มา: Benjah-bmm27 จาก Wikipedia

ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างของโมเลกุลH ₂ O ₂ (HOOH) โดยทรงกลมสีแดงที่สอดคล้องกับอะตอมของออกซิเจนและสีขาวคืออะตอมของไฮโดรเจน สังเกตว่าโมเลกุลไม่แบนและอะตอม H ไม่ถูกบดบังในอวกาศ (อยู่ตรงข้ามกัน)

ที่น่าสนใจคือ H ₂ O ₂พบว่าการหมุนพันธะแบบง่ายกลาง OO ทำได้ยากดังนั้นตำแหน่งของ H เหล่านี้จึงไม่สามารถแลกเปลี่ยนกันได้ หนึ่งจะไม่ลงในขณะที่อีกคนขึ้นไป

ทำไม? เนื่องจากในอะตอมออกซิเจนทั้งสองมีอิเล็กตรอนอิสระสองคู่ซึ่งให้อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้กันมากถึงแปดตัวและซึ่งขับไล่กันเนื่องจากประจุลบของพวกมัน

การหมุนเวียน

แต่ลิงก์ OO มีความอ่อนไหวต่อการหมุนเล็กน้อยเนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม

ยกตัวอย่างเช่นโดยการนำนิ้วหัวแม่มือทั้งสองเข้าหากันโดยให้นิ้วชี้ยื่นออกไปและอีกข้างหนึ่งหุบลงราวกับว่าวาดศาลจากนั้นหมุนนิ้วหัวแม่มือไปในลักษณะที่นิ้วชี้ข้างหนึ่งชี้ไปข้างหน้าและอีกข้างหนึ่งชี้ไปข้างหลังคุณจะมี การแสดงตัวอย่างของ H ₂ O 2

หากร่างกายสัมผัสนิ้วชี้นิ้วหัวแม่มือจะหมุนเพื่อตอบสนองต่อการโต้ตอบนี้ อย่างไรก็ตามพวกเขาจะกลับสู่ตำแหน่งเดิมทันทีเนื่องจากแรงผลักทางอิเล็กทรอนิกส์ที่กล่าวถึงข้างต้น ดังนั้นการหมุนเวียนเหล่านี้จึงวางกรอบลักษณะไดนามิกของโมเลกุลนี้

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

ในสถานะของเหลว H ₂ O ₂จะสร้างพันธะไฮโดรเจน (HOOH-O ₂ H ₂ ) เนื่องจากมิฉะนั้นจุดเดือดสูง (150 ºC) เมื่อเทียบกับน้ำจะไม่สามารถอธิบายได้

เมื่อผ่านเข้าสู่เฟสของก๊าซโมเลกุลของ H ₂ O ₂อาจไม่สามารถสร้างสะพานดังกล่าวได้อีกต่อไปเนื่องจากไม่เพียง แต่ระยะห่างระหว่างโมเลกุลที่มากขึ้นเท่านั้น แต่อะตอมของไฮโดรเจนก็จะสัมผัสเป็นคนแรกในกรณีที่เกิดการชนกัน (ซึ่งสามารถ เห็นภาพอีกครั้งโดยใช้แบบจำลองนิ้ว)

ในขณะเดียวกันในเฟสทึบมุมของระนาบที่กำหนดโดย H คือ90º (วางนิ้วชี้ตั้งฉาก) ตอนนี้พันธะไฮโดรเจนมีความสำคัญมากขึ้นและโมเลกุลของ H ₂ O ₂จะถูกจัดเรียงในคริสตัลที่มีโครงสร้างแบบ tetragonal

คุณสมบัติ

sBottle ด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ในร้านขายยาทำได้ด้วยความเข้มข้น 3% m / v ที่มา: Pixnio

ชื่อ

-ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

- สารต้านอนุมูลอิสระ

- ออกซิแดนอล

- กรดเพอร์ไฮดรอกซี

-O- ไฮดรอกซี

- เปอร์ออกไซด์

มวลโมลาร์

34.0147 ก. / โมล

ลักษณะทางกายภาพ

สีน้ำเงินซีด (เข้มข้น) หรือของเหลวไม่มีสี มีความหนืดและหนาแน่นกว่าน้ำเล็กน้อย มันถูกกลั่นเพื่อความปลอดภัยที่อุณหภูมิต่ำและที่ความดันลดลงเนื่องจากมันสลายตัวเมื่อได้รับความร้อนในรูปแบบที่ระเบิดได้

กลิ่น

กลิ่นแหลมหรือคล้ายโอโซน

ลิ้มรส

ขม

ความหนาแน่น

แข็ง 1.71 ก. / ซม. ³

ความหนาแน่นของสารละลายในน้ำขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ตัวอย่างเช่นที่ 27% มีความหนาแน่น 1.10 g / cm ³ในขณะที่ 50%, 1.13 g / cm ³

จุดหลอมเหลว

- 0.43 ºC

จุดเดือด

150.2 องศาเซลเซียส ค่านี้ได้มาจากการคาดคะเนเนื่องจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สลายตัวที่อุณหภูมิสูง

ความสามารถในการละลายน้ำ

ผสมกันได้≥ 100 มก. / มล. ที่ 25 ºC

การละลาย

ละลายได้ในอีเธอร์และแอลกอฮอล์ แต่ไม่ละลายในปิโตรเลียมอีเธอร์ มันสลายตัวเป็นน้ำและออกซิเจนในตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด

ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งออกทานอล / น้ำ

บันทึก P = - 0.43

ความดันไอ

5 mmHg ที่ 30 ° C

ค่าคงที่การแยกตัว

pKa = 11.72

พีเอช

สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มีความเป็นกรดเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น 35% มี pH 4.6; แต่เมื่อเข้มข้นที่ 90% pH จะกลายเป็นกรดน้อยลง: 5.1

ดัชนีหักเห (n

1,4061

ความหนืด

1,245 cPoise ที่ 20 ° C

ความจุความร้อน

1,267 J / gK (แก๊ส)

2,619 J / gK (ของเหลว)

ความร้อนของการกลายเป็นไอ

1,519 J / g K.

เสถียรภาพ

มีเสถียรภาพภายใต้เงื่อนไขที่แนะนำ มีความเสถียรมากขึ้นโดยการเติม acetanilide และเกลือดีบุก

การกร่อน

มีฤทธิ์กัดกร่อน

การจำแนก

มันสลายตัวเมื่อโดนแสงหรือต่อหน้าสารออกซิไดซ์และสารรีดิวซ์ นอกจากนี้ยังสลายตัวเมื่อได้รับความร้อน เมื่อมันสลายตัวจะปล่อยน้ำและออกซิเจนออกมาและได้รับความนิยมจากการเพิ่มขึ้นของ pH และอุณหภูมิรวมทั้งการมีเอนไซม์คาตาเลส

แรงตึงผิว

80.4 dynes / cm ที่ 20 ° C

การเกิดปฏิกิริยา

H ₂ O ₂ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ในสารละลายกรดของเหล็กเหล็ก (Fe ²⁺ ) ถึงเหล็กเฟอร์ริก (F ³⁺ ) นอกจากนี้ยังออกซิไดซ์ไอออนซัลไฟต์ (SO ₃ ^2- ) เป็นซัลเฟตไอออน (SO ₄ ^2- )

นอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ต่อหน้าสารละลายพื้นฐานลดโซเดียมไฮโปคลอไรต์ (NaOCl) และด่างทับทิม (KMnO ₄ ) ด้วยการปล่อยออกซิเจน

การประยุกต์ใช้งาน

ไวท์เทนนิ่ง

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ถูกใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษในการฟอกเยื่อและกระดาษซึ่งใช้เวลาส่วนใหญ่ในการผลิตประจำปี

ยาฆ่าเชื้อ

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นน้ำยาฆ่าเชื้ออ่อน ๆ เพื่อป้องกันการติดเชื้อของบาดแผลเล็ก ๆ รอยถลอกและแผลไฟไหม้ นอกจากนี้ยังใช้เป็นน้ำยาบ้วนปากและบรรเทาอาการระคายเคืองเล็กน้อยในช่องปากเนื่องจากมีแผลเปื่อยหรือเหงือกอักเสบ

นอกจากนี้ยังใช้เพื่อฆ่าเชื้อพื้นผิวภายในตู้เย็นน้ำและต่อสู้กับการเติบโตของแบคทีเรียที่มากเกินไปในระบบน้ำและหอทำความเย็น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะปล่อยอนุมูลอิสระของออกซิเจนซึ่งสลายสารมลพิษ

ผงซักฟอก

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ใช้ในการผลิตผงซักฟอกฟอกสีซักผ้ารวมทั้งโซเดียมเปอร์คาร์โบเนต สารประกอบนี้เป็นสารประกอบเชิงซ้อนของโซเดียมคาร์บอเนตและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งเมื่อละลายในน้ำจะแยกออกเป็นส่วนประกอบ

การใช้เครื่องสำอาง

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เจือจางจะใช้ในการฟอกสีผมก่อนการย้อมสี นอกจากนี้ยังใช้เพื่อทำให้ฟันขาวและเป็นส่วนหนึ่งของยาสีฟันโฮมเมด

สารขับดัน

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ถูกใช้เป็นส่วนประกอบเชิงเดี่ยวหรือออกซิไดซ์ของจรวดสองขั้ว มันสลายตัวโดยปล่อยออกซิเจนและน้ำซึ่งเป็นลักษณะที่อนุญาตให้ใช้เป็นตัวขับเคลื่อน

มันถูกสูบเข้าไปในเซลล์ปฏิกิริยาโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เร่งการสลายตัวดังกล่าว ในระหว่างนี้จะมีการผลิตไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูง

เมื่อไอน้ำถูกขับออกทางช่องว่างจะทำให้เกิดแรงกระตุ้น เรือดำน้ำ V-80 สร้างขึ้นในปี 2483 ใช้ออกซิเจนที่สร้างจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในกังหัน เรียกว่าระบบกังหันของวอลเตอร์

การได้รับ

ในขั้นต้นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ได้รับอุตสาหกรรมโดยการย่อยสลายของเพอร์ซัลเฟตแอมโมเนียมหรืออิเล็กโทรไลแอมโมเนีย bisulfate, นิวแฮมป์เชียร์₄ HSO 4

ปัจจุบันไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้มาจากการใช้แอนทราควิโนนในระดับอุตสาหกรรม กระบวนการนี้ดำเนินการในสี่ขั้นตอน ได้แก่ การเติมไฮโดรเจนการกรองการออกซิเดชั่นการสกัดและการทำให้บริสุทธิ์

การเติมไฮโดรเจน

alkylanthroquinone ถูกเติมไฮโดรเจนโดยการส่งก๊าซไฮโดรเจนผ่านเครื่องเติมไฮโดรเจนที่เต็มไปด้วยอลูมินาและตัวเร่งปฏิกิริยาจำนวนเล็กน้อย (แพลเลเดียม) อุณหภูมิจะอยู่ที่45ºCด้วยการกวนอย่างถาวร

alkyldroquinone จะถูกเปลี่ยนเป็น alkyl anthrahydroquinone และ tetrahydroalkylanthrahydroquinone ซึ่งได้รับการคัดเลือกเพื่อความสะดวกสำหรับขั้นตอนต่อไปนี้

การกรอง

สารละลายที่มีแอนทราควิโนนที่เติมไฮโดรเจนจะถูกกรองเพื่อขจัดร่องรอยของตัวเร่งปฏิกิริยาที่อาจมีอยู่

ออกซิเดชัน

สารละลายที่กรองแล้วจะถูกออกซิไดซ์โดยการส่งผ่านอากาศทำให้เกิดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์ต่ำ

การสกัดและการทำให้บริสุทธิ์

สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะผ่านคอลัมน์สกัดของเหลวและของเหลว น้ำไหลผ่านคอลัมน์ในขณะที่สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะถูกสูบผ่าน

น้ำถึงด้านล่างของเครื่องสกัดด้วยความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ระหว่าง 25 ถึง 35% w / w จากนั้นจึงทำให้บริสุทธิ์โดยการกลั่นด้วยสุญญากาศซึ่งมีความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สูงถึง 30% ในที่สุดมันก็คงตัวและถูกเก็บไว้

ความเสี่ยง

การเผาไหม้ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ที่มา: Bobjgalindo

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารกัดกร่อนดังนั้นเมื่อสัมผัสกับผิวหนังจะทำให้เกิดการระคายเคืองอย่างรุนแรงนอกเหนือจากการฟอกสีฟันชั่วคราว (ภาพบน) นอกจากนี้ยังสามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อดวงตาคันผื่นแดงและพุพอง

การหายใจเข้าไปทำให้จมูกคอและปอดระคายเคือง ในขณะเดียวกันการสัมผัสซ้ำ ๆ อาจทำให้เกิดโรคหลอดลมอักเสบไอเสมหะและหายใจถี่ และราวกับว่ามันไม่เพียงพอมันยังสร้างอาการปวดหัวเวียนหัวคลื่นไส้อาเจียน

การได้รับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อย่างรุนแรงอาจทำให้ของเหลวสะสมในปอดหรือที่เรียกว่าอาการบวมน้ำที่ปอดซึ่งเป็นภาวะร้ายแรงที่ต้องได้รับการดูแลจากแพทย์ทันที

สำนักงานบริหารความปลอดภัยและอาชีวอนามัย (OSHA) ได้กำหนดค่าสูงสุดที่อนุญาตสำหรับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 1 ppm ในสภาพแวดล้อมการทำงานโดยใช้กะ 8 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามเนื่องจากเป็นสารประกอบที่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์จึงควรได้รับสารให้น้อยที่สุด

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. วิกิพีเดีย (2019) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
3. วิลเลียมอาร์บูซิงและอองรีเอเลวี (2004) โครงสร้างผลึกและโมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์: การศึกษานิวตรอน - การเลี้ยวเบน doi.org/10.1063/1.1696379
4. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2019) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์. ฐานข้อมูล PubChem CID = 784 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (27 พฤศจิกายน 2561). ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์. สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
6. กรมอนามัยนิวเจอร์ซี (2016) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์. . กู้คืนจาก: nj.gov
7. Mathews, CK, Van Holde, KE, Ahern, KG (2002). ชีวเคมี. พิมพ์ครั้งที่สาม. ผู้จัดพิมพ์ Pearson Addison Wesley
8. เว็บ MD. (2019) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์. สืบค้นจาก: webmd.com