С чем реагирует пероксид водорода
Водород
Степени окисления
Получение
Химические свойства
В реакциях водород проявляет себя как восстановитель и окислитель. Как восстановитель реагирует с элементами, электроотрицательность которых выше, чем у водорода:
H2 + F2 → HF (со взрывом в темноте)
H2 + Cl2 → (t) HCl (со взрывом только на свету)
Na + H2 → NaH (гидрид натрия)
Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют водород из воды.
Кристаллогидраты
В задачах бывает дана масса медного купороса. Надо помнить о том, что часто в реакции не участвует кристаллическая вода. В таком случае следует вычесть кристаллизационную воду и найти массу безводного сульфата калия.
Пероксид водорода
Представляет собой бесцветную жидкость с металлическим вкусом. Концентрированные растворы пероксида водорода взрывоопасны.
Получают пероксид водорода в реакции с пероксидами и супероксидами металлов.
В разбавленных растворах пероксид водорода легко разлагается:
Также перекись проявляет окислительные свойства:
Перекисью водорода обрабатывают раневую поверхность. Выделяющийся при разложении атомарный кислород разрушает бактериальные клетки, предотвращая осложнение в виде бактериальной инфекции.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
С чем реагирует пероксид водорода
Репетитор по Химии и Биологии
Главная • Биология • Химия • Резюме • Цены • Контакты 
| Химия | ||
| Программа | Конспекты | Контрольные работы |
Репетитор по Химии
Конспекты
С уважением,
доктор биологических наук,
ведущий научный сотрудник НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О.Отта
репетитор по химии и биологии
Соколов Дмитрий Игоревич
Пероксид (перекись) водорода
В довольно больших концентрациях (до нескольких процентах) Н2О2 может быть получена взаимодействием водорода в момент выделения с молекулярным кислородом. Пероксид водорода частично образуется также при нагревании до 2000 °С влажного кислорода, при прохождении тихого электрического разряда сквозь влажную смесь водорода с кислородом и при действии на воду ультрафиолетовых лучей или озона.
Теплота образование пероксида водорода.
Непосредственно определить теплоту образования пероксида водорода из элементов не удаётся. Возможность найти её косвенным путём даёт установленный Г. И. Гессом (1840 г.) закон постоянства сумм тепла: общий тепловой эффект ряда последовательных химических реакций равен тепловому эффекту любого другого ряда реакций с теми же самыми исходными веществами и конечными продуктами.
Строго говоря, закон Гесса следовало бы сформулировать, как «закон постоянства сумм энергий», потому что при химических превращениях энергия может выделяться или поглощаться не только в тепловой, но и как механическая, электрическая и др. Кроме того, предполагается, что рассматриваемые процессы протекают при постоянном давлении или постоянном объёме. Как правило, именно так и обстоит дело при химических реакциях, а все другие формы энергии могут быть пересчитаны на тепловую. Сущность этого закона особенно наглядно выявляется в свете следующей механической аналогии: общая работа, производимая опускающимся без трения грузом, зависит не от пути, а только от разности начальной и конечной высот. Подобным же образом общий тепловой эффект той или иной химической реакции определяется только разностью теплот образования (из элементов) её конечных продуктов и исходных веществ. Если всё эти величины известны, то для вычисления теплового эффекта реакции достаточно из суммы теплот образования конечных продуктов вычесть сумму теплот образования исходных веществ. Законом Гесса часто пользуются при вычислении теплот таких реакций, для которых прямое экспериментальное их определение трудно или даже невозможно.
В применении к Н2О2 расчёт можно провести на основе рассмотрения двух различных путей образования воды:
1. Пусть первоначально при соединении водорода и кислорода образуется пероксид водорода, который затем разлагается на воду и кислород. Тогда будем иметь следующие два процесса:
Тепловой эффект последней реакции легко определяется экспериментально. Складывая почленно оба уравнения и сокращая одиночные члены, получаем
2. Пусть при соединении водорода с кислородом непосредственно образуется вода, тогда имеем
Так как в обоих случаях и исходные вещества, и конечные продукты одинаковы, 2х + 196 = 573, откуда х = 188,5 кДж. Это и будет теплота образования моля пероксида водорода из элементов.
Пероксид водорода проще всего получать из пероксида бария (ВаО2), действуя на неё разбавленной серной кислотой:
При этом наряду с пероксидом водорода образуется нерастворимый в воде сульфат бария, от которого жидкость может быть отделена фильтрованием. Продаётся Н2О2 обычно в виде 3%- ного водного раствора.
Основным методом получения пероксида водорода является взаимодействие с водой надсерной кислоты (или некоторых её солей), легко протекающее по схеме:
Меньшее значение имеют некоторые новые методы (разложение органических пероксидных соединений и др.) и старый способ получения из ВаО2. Для хранения и перевозки больших количеств пероксида водорода наиболее пригодны ёмкости из алюминия (не ниже 99,6%-ной чистоты).
Пероксид водорода получают в промышленности при реакции с участием органических веществ, в частности, каталитическим окислением изопропилового спирта:
Ценным побочным продуктом этой реакции является ацетон.
Сама по себе щелочная Среда не вызывает разложения пероксида водорода, но сильно способствует её каталитическому распаду. Напротив, кислотная среда этот распад затрудняет. Поэтому раствор Н2О2 часто подкисляют серной или фосфорной кислотой. Разложение пероксида водорода идёт быстрее при нагревании и на свету, поэтому хранить его следует в тёмном прохладном месте.
Подобно воде, пероксид водорода хорошо растворяет многие соли. С водой (также со спиртом) она смешивается в любых соотношениях. Разбавленный его раствор имеет неприятный «металлический» вкус. При действии на кожу крепких растворов получаются ожоги, причём обожженное место окрашивается в белый цвет.
Ниже сопоставлена растворимость некоторых солей в воде и пероксиде водорода при 0 °С (г на 100 г растворителя):
Из приведённых примеров видно, что при переходе от Н2О к Н2О2 происходит не простое смещение растворимости в ту или иную сторону, а проявляется его сильная зависимость от химической природы солей.
Характерный для пероксида водорода окислительный распад может быть схематически (в окислительно-восстановительных реакциях) изображён так:
Кислая среда более благоприятствует этому распаду, чем щелочная.
В реакции с нитритом калия соединение служит окислителем:
Значительно менее характерен для пероксида водорода восстановительный распад по схеме:
Щелочная среда более благоприятствует такому распаду, чем кислая.
При восстановлении Н2O2 образуется Н2O или ОН-, например :
При действии сильных окислителей H2O2 проявляет восстановительные свойства, выделяя свободный кислород:
Восстановительный распад пероксида водорода имеет место, например, в присутствии оксида серебра:
Аналогично, по существу, протекает его взаимодействие с озоном:
и с перманганатом калия в кислой среде:
Последняя реакция применяется для количественного определения пероксида водорода.
Пероксид водорода проявляет слабые кислотные свойства (К = 1,4×10−12), и поэтому диссоциирует по двум ступеням:
При её взаимодействии с гидроксидами некоторых металлов образуются соответствующие пероксиды, которые следует рассматривать как соли пероксида водорода. Так идёт реакция, например, с гидроксидом бария:
Соли пероксида водорода характеризуются наличием в молекулах пероксидной цепочки из двух атомов кислорода. У нормальных оксидов подобные цепочки не имеется. Например :
Путём изучения продуктов реакции с кислотами можно, таким образом, установить, является ли данное кислородное соединение пероксидом или оксидом.
Соли пероксида водорода являются наиболее обычными представителями пероксидов. Последние можно в общей формуле определить как химические соединения, содержащие непосредственно связанные друг с другом атомы кислорода. Обычные оксиды таких кислород-кислородных мостиков не содержат, чем принципиально и отличаются от пероксидов.
Более половины всего вырабатываемого пероксида водорода расходуется на отбелку различных материалов, проводимую обычно в очень разбавленных (0,1-1%) водных растворов Н2О2. Важное преимущество пероксида водорода перед другими окислителями заключается в «мягкости» действия, благодаря чему сам отбеливаемый материал почти не затрагивается, например, как отбеливатель на текстильном производстве и при изготовлении бумаги.
Очень концентрированные (80% и выше) водные растворы Н2О2 находят применение в качестве источников энергии и самостоятельно (с помощью катализаторов быстрого разложения Н2О2 из одного литра жидкого пероксида водорода можно получить около 5000 л нагретой до 700 °С смеси кислорода с водяным паром), и как окислитель реактивных топлив. Пероксид водорода применяется как окислитель в химических производствах, как исходное сырьё для получения пероксидных соединений, инициатор полимеризационных процессов, при изготовлении некоторых пористых изделий, для искусственного старения вин, крашения волос, вывода пятен и т. д.
Применяется как ракетное топливо — в качестве окислителя или как однокомпонентное (с разложением на катализаторе). Используется в аналитической химии, в медицине, в качестве пенообразователя при производстве пористых материалов, в производстве дезинфицирующих и отбеливающих средств. В промышленности пероксид водорода также находит свое применение в качестве катализатора, гидрирующего агента, как эпоксидирующий агент при эпоксидировании олефинов. В медицине растворы пероксида водорода применяются как антисептическое средство. При контакте с поврежденной кожей и слизистыми пероксид водорода под влиянием фермента каталазы распадается с выделением кислорода, что способствует сворачиванию крови и создает неблагоприятные условия для развития микроорганизмов. Однако такое действие непродолжительно и обладает слабым эффектом. Тем не менее, пероксид водорода (аптечное название — перекись водорода, 3 %) применяется при первичной обработке ран (в том числе открытых). Перекись водорода очень эффективна для лечения небольших царапин, особенно у детей — она не «щиплет», не имеет запаха, бесцветна. Однако она может вызывать небольшое жжение в районе открытой раны. В пищевой промышленности растворы пероксида водорода применяются для дезинфекции технологических поверхностей оборудования, непосредственно соприкасающихся с продукцией. Кроме того, на предприятиях по производству молочной продукции, соков, растворы перекиси водорода используются для дезинфекции упаковки (технология «Тетра Пак»). Для технических целей пероксид водорода применяют в производстве электронной техники.
Несмотря на то, что пероксид водорода не токсичен, его концентрированные растворы при попадании на кожу, слизистые оболочки и в дыхательные пути вызывают ожоги. В больших концентрациях недостаточно чистый пероксид водорода может быть взрывоопасен. Опасен при приёме внутрь концентрированных растворов. Вызывает выраженные деструктивные изменения, сходные с действиями щелочей. Летальная доза 30%- го раствора пероксида водорода (пергидроля) — 50—100 мл.
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Это вещество продается во всех аптеках, т.е. его может приобрести любой человек. Химик Л. Ж. Тенар считается первооткрывателем «окисленной воды»
Давайте подробно разберем
свойства перекиси водорода
Строение молекулы
Физические свойства перекиси водорода
жидкое бесцветное вещество без запаха; с «металлическим» привкусом
очень хорошо растворимо в воде, точнее, перекись может смешиваться с H2O в любых соотношениях;
хорошо растворяется в полярных (органических) растворителях).
Химические свойства перекиси водорода
Поэтому перекись нельзя держать открытой на воздухе — со временем в склянке останется только вода.
пероксид водорода проявляет свойства очень слабой кислоты (слабее угольной):
Окислительные свойства перекиси водорода
Восстановительные свойства перекиси водорода
В кислой среде H2O2 восстанавливается до H2O:
В щелочной или нейтральной — до OH-:
Если реакция идет с сильными окислителями, то образуется кислород:
Если реакция идет с сильными окислителями, то образуется кислород:
Биологические свойства перекиси водорода
— безвредное для организма противомикробное средство, дезинфицирующее средство
Методы получения:
Благодаря своим сильным окислительным свойствам пероксид водорода нашёл широкое применение в быту и в промышленности, где используется, например, как отбеливатель, в аналитической химии, в медицине — как антисептик, в производстве дезинфицирующих и отбеливающих средств.
Перекись водорода применяется также для обесцвечивания волос (пергидроль) и отбеливания зубов, однако эффект в обоих случаях основан на окислении, а следовательно, разрушении тканей, и потому такое применение (особенно в отношении зубов) не рекомендуется специалистами.
Перекись водорода: помощь или вред?
Перекись водорода была впервые получена химиком Луисом Тенеро в 1818 году и уже очень скоро стала применяться в промышленности. Сейчас ее повсеместно используют в хозяйстве и быту.
1 Что такое перекись водорода: химическая формула и свойства
Перекись водорода это простейший представитель пероксидов. Он представляет собой прозрачную жидкость со своеобразным металлическим вкусом и слабым запахом, способную неограниченно растворяться в спирте, воде и эфире.
Химическая формула
Химическая формула перекиси водорода – Н2O2. Это означает, что она содержит 2 молекулы водорода и 2 молекулы кислорода.
Химические свойства
При взаимодействии с определенными металлами, такими например, как Mn или Fe, происходит активная химическая реакция
Распад вещества быстрее происходит в щелочной среде, кислотная же среда наоборот замедляют процесс. Именно поэтому в раствор часто добавляют фосфорную кислоту. В термических условиях H2O2 быстро разлагается, поэтому не рекомендуется хранить его на свету.
Пероксид водорода хорошо смешивается с C2H5OH (спиртом) и H2O (водой) в любых пропорциях.
Реакция распада перокисда водорода
Кислотная среда более подходящаая среда для распада. Щелочная же более подходит для восстановления
Пример реакции восстановления мы можем наблюдать при взаимодействии H2O2 с серебром
Аналогично, по существу, протекает его взаимодействие с озоном (О3 + Н2О2 = 2 Н2О + 2 О2) и с перманганатом калия в кислой среде:
Последняя реакция применяется для количественного определения пероксида водорода.
2 Основные лечебные свойства
3 Способы применения
Уже многие годы перекись водорода используется в различных областях применения благодаря своей эффективности и доступности. Его применение основывается в первую очередь на его окисляющих свойствах.
В традиционной медицине
В косметологии
Препарат используется на коже, склонной к излишней жирности и появлению акне, черных точек, благодаря способности уничтожать возбудителей инфекции. Для этого 5 капель 3% раствора добавляют к 50 мл тоника. Косметологи советуют его наносить не более 2 раз в неделю.
Людям с веснушками и пигментными пятнами вещество также подойдет за счет его отбеливающего свойства. Чтобы провести процедуру, применяют специальные маски. Взять ст. л. 20% творога, сырой желток и 5 капель перекиси. Все ингредиенты перемешиваются до однородной структуры, а затем кисточкой наносятся на кожный покров. Слегка массируют, оставляя маску на 15 мин. По истечении времени масса смывается, а на лицо накладывают увлажняющий крем.
Применение в быту
Благодаря полезным свойствам Н2О2 можно не только устранить желтые пятна, разводы с белой материи и удалить налет на кафельной плитке, но и избавиться от грибка и плесени.
Чтобы почистить плитку в ванной комнате, взять 40 мл пероксида, ч. л. жидкого мыла и полстакана пищевой соды. Компоненты хорошо перемешать и нанести на влажную губку, которой оттереть проблемные участки. Если загрязнений много, нужно оставить массу на 10 минут, чтобы они растворились.
Для очистки материала берут 3% раствор, который вливают на пятна. Оставляют на 20-30 минут, а затем смывают с поверхности.
Перекись водорода в народной медицине
4 Польза или вред?
Если человек хорошо переносит пероксид и правильно им пользуется, он не должен вызвать каких-либо неблагоприятных последствий.
Нельзя употреблять вещество внутрь, это опасно появлением отравления. При полоскании рта иногда теряется чувствительность языка и могут гипертрофироваться его сосочки.
Также не стоит использовать при наличии у человека индивидуальной непереносимости. Это может повлечь за собой развитие аллергической реакции.
5 Форма выпуска и возможные противопоказания препарата
Изготавливается в виде 3% раствора для наружного местного нанесения.
6 Метод Неумывакина: что это?
Это лечение с успехом применяется в нетрадиционной медицине. Профессор Неумывакин считал перекись панецеей от всех заболеваний. Принцип действия он объяснял укрепляющим эффектом лекарства: при взаимодействии с кровью и ферментом каталазой оно распадается до воды и кислорода, который разжижает кровь, нормализует обменные процессы и улучшает деятельность органов и систем.
Если ожидаемый эффект не достигался, профессор считал, что организм чрезмерно зашлакован. Поэтому он рекомендовал проводить полную очистку.
Метод не признан официальной медициной, так как его противники утверждают, что перекись не только неэффективна, но и может причинить опасность при использовании не по назначению.
В нашей следующей статье мы поговорим об особенностях применения каустической соды.
Строение молекулы и физические свойства
Пероксид представлен в виде бесцветной жидкости с «металлическим» вкусом и специфическим запахом. Вязкая консистенция обусловлена развитой системой водородных связей в молекулярной структуре.
Основные физические свойства перекиси водорода:
Молекула вещества является полярной, поскольку её строение несимметричное. Соединение может неограниченно растворяться в воде, эфире и спирте. Чистое вещество неустойчиво и способно самопроизвольно разлагаться со взрывом.
Химические особенности
Перекись обладает слабыми кислотными свойствами, поэтому она диссоциирует по двум ступеням:
Вещество по степени кислотности немного сильнее H2O. Некоторые пероксиды металлов можно рассматривать как его соли. В кислой среде перекись служит окислителем, а в щелочной — восстановителем.
Способы получения вещества
Сначала пероксид водорода получали в промышленности с помощью электролиза серной кислоты или раствора сульфата аммония в H2SO4. В результате реакции получалась надсерная кислота. После гидролиза вещества образовывались пероксид и серная кислота.
В середине XX века открыли новый способ получения перекиси водорода. Антрахиноновый процесс был разработан компанией BASF. При этом методе водород окисляется кислородом воздуха, после чего образуются антрахиноны и пероксид водорода. Реакцию проводят в растворе алкилантрагидрохинонов в бензоле, который служит катализатором. В него также добавляют вторичные спирты. На завершительной стадии процесса катализатор убирают, а из получившейся смеси продуктов выделяют пероксид водорода путём перегонки при сниженном давлении.
В лабораторных условиях вещество получают с помощью пероксида бария и соляной кислоты. Уравнение взаимодействия соединений: BaO2+2HCl → BaCl2+H2O2. Получившийся хлорид бария осаждают в виде сульфата. Пероксид водорода также можно извлечь при помощи каталитического окисления изопропилового спирта.
В некоторых источниках есть информация, что нужное вещество может образоваться при взаимодействии пероксида бария с серной кислотой, однако такую технологию обычно не используют. Поскольку осадок сульфата бария формируется на зёрнах его пероксида, реагент покрывается нерастворимой оболочкой, которая замедляет реакцию и выход нужного продукта.
Меры предосторожности
Во время работы с концентрированным раствором перекиси необходимо соблюдать меры безопасности. Хотя вещество нетоксично, при попадании в дыхательные пути или на кожный покров и слизистые оно вызывает сильные ожоги. Недостаточно чистый пероксид высокой концентрации может быть взрывоопасен. Всю работу с веществом нужно проводить в «беспылевых» условиях и при отсутствии ионов металлов.
Растворы перекиси водорода относятся к 3-му классу опасности. Вещество может вызывать деструктивные изменения, которые схожи с действием щелочей. Летальная доза пергидроля (название раствора концентрации 30%) составляет 50−100 мл.
Упаковку с аптечным средством необходимо хранить в тёмном месте. При транспортировке нужно избегать встряхивания вещества и других механических воздействий, которые могут привести к его разложению.
Сферы использования
Пероксид водорода может быть разной концентрации. Поскольку растворы обладают различными свойствами, их часто используют в промышленности и быту:
Перекись широко используется в области косметологии. Ею обесцвечивают волосы и отбеливают зубы. Поскольку процесс основан на окислении, локоны часто портятся, поэтому вещество не советуют применять обладателям тонких и повреждённых прядей. С зубами не наблюдается дефектов, поскольку с прозрачной эмалью эффект отбеливания достигается за счёт разницы в отражении света дентином.
Применение в области медицины
Широкое применение перекиси водорода нашли в медицине. Средство с бактерицидным механизмом действия предназначено для внешнего использования. Перед применением необходимо тщательно изучить инструкцию к лекарству.
Формы выпуска пероксида водорода:
Препаратом лечат гнойные раны и воспалённые слизистые оболочки. Средство используется при носовых и капиллярных кровотечениях, а также для промывки и глубокой очистки ран. Медицинским раствором обрабатывают ротовую полость и горло при ангине, стоматите или тонзиллите. Средство также избавляет кожный покров от пигментных пятен. С помощью лекарства убирают серные пробки при чистке ушей. Препарат применяется в гинекологии для лечения различных женских патологий.
При лёгкой механической очистке ватный тампон смачивают в 3%-м растворе и обрабатывают им поражённые участки кожи. Для компрессов применяют перекись с концентрацией 1 процент. Продолжительность процедуры не должна превышать 30 мин. Для обработки участков кожи с пигментными пятнами используют пергидроль. Ротовую полость или органы половой системы обрабатывают 0,25%-м раствором.
Применение перекиси водорода противопоказано при индивидуальной непереносимости вещества. В редких случаях негативные последствия могут проявиться в жжении во время процедуры и аллергии в виде красных пятен на коже. При длительной терапии после обработок ротовой полости может возникнуть гипертрофия сосочков языка. Если соблюдать дозировку и схему применения перекиси водорода в соответствии с инструкцией, тогда получится избежать побочных действий.