Nadtlenek wodoru

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Nadtlenek wodoru
Nadtlenek wodoru Nadtlenek wodoru
Nadtlenek wodoru
Nazewnictwo
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny H2O2
Inne wzory HO–OH; H–O–O–H
Masa molowa 34,01 g/mol
Wygląd bezbarwna, syropowata ciecz[2]
Identyfikacja
Numer CAS 7722-84-1
PubChem 784[3]
Podobne związki
Pochodne nadtlenek sodu
Podobne związki woda, hydrazyna, difluorek tlenu
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Commons Multimedia w Wikimedia Commons

Nadtlenek wodoru (H2O2) – nieorganiczny związek chemiczny z grupy nadtlenków, jedna z reaktywnych form tlenu[5]. Otrzymany po raz pierwszy przez Louisa Thénarda w 1818 roku przez zakwaszenie roztworu nadtlenku baru kwasem azotowym[6].

Budowa cząsteczki[edytuj | edytuj kod]

Układ wiązań O–O–H wokół atomów tlenu w cząsteczce H2O2 jest nieliniowy (podobnie jak układ H–O–H w wodzie), ponadto atomy H–O–O–H tworzą kąt dwuścienny (w fazie stałej ok. 90°).

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Nadtlenek wodoru obecnie otrzymuje się w przemyśle metodą antrachinonową poprzez utlenianie 2-etylo-9,10-antracenodiolu gazowym tlenem przepuszczanym przez roztwór tego związku w mieszaninie odpowiednio dobranych rozpuszczalników. Nadtlenek oddziela się poprzez ekstrakcję z 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.

Synteza nadtlenku wodoru metodą antrachinonową

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[7].

Właściwości[edytuj | edytuj kod]

Nadtlenek wodoru w temperaturze pokojowej jest syropowatą, bezbarwną (stężony przyjmuje kolor bladoniebieski) cieczą o temperaturze topnienia −0,44 °C i temperaturze wrzenia ok. 150 °C. Wykazuje silne właściwości utleniające wynikające z powstawania w czasie jego rozkładu tlenu atomowego (tzw. tlen in statu nascendi[8]):

H2O2 → H2O + O

Czysty nadtlenek wodoru jest bardzo nietrwały i ulega egzotermicznemu rozkładowi (często wybuchowemu) na wodę i tlen pod wpływem ciepła, kontaktu z niektórymi metalami (np. manganem), tlenkami metali oraz światła UV.

2H2O2 (aq) → 2H2O(l) + O2 (g)

Rozkład ten jest katalizowany przez wiele rozdrobnionych substancji, np. srebro i platynę, tlenek manganu(II) oraz jodki:

H2O2 (aq) + I(aq) → H2O(l) + IO(aq)
H2O2 (aq) + IO(aq) → H2O(l) + I (aq) + O2 (g)

Wydajnym enzymem rozkładającym nadtlenek wodoru jest katalaza.

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 grubościennego polietylenu lub aluminium i nie wystawiać na działanie światła dziennego oraz źródeł ciepła. Jego kompleks z węglanem sodu typu hydratu (tzw. nadwęglan sodu[9]; Na2CO3•1,5H2O2) jest natomiast względnie trwały i bezpieczny w użyciu.

Nadtlenek wodoru wykazuje słabe właściwości kwasowe. W roztworach wodnych ulega on dysocjacji według równania:

H2O2 + H2O → H3O+ (kation hydroniowy) + H-O-O (anion wodoronadtlenowy), K = 0,5×10−12[10]

Właściwości utleniająco/redukujące[edytuj | edytuj kod]

Wobec reduktorów nadtlenek wodoru zachowuje się jak utleniacz (O−I → O−II), np.[10]

2NH2OH + 6H2O2 → 2HNO3 + 8H2O

Wobec utleniaczy wykazuje właściwości redukujące (O−I → O0), np. w reakcji z nadmanganianem potasu (manganianem(VII) potasu) w środowisku kwaśnym[10]:

2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O

lub z solami srebra(I) w środowisku zasadowym[10]:

2AgNO3 + H2O2 + 2KOH → 2Ag + O2 + 2H2O + 2KNO3

Właściwości biologiczne[edytuj | edytuj kod]

W wyniku kontaktu perhydrolu ze skórą powstają białe plamy
Cysterna kolejowa przewożąca nadtlenek wodoru (widoczne oznakowanie wg Regulaminu RID)

Jest to substancja żrąca wobec żywych tkanek[2]. Przy kontakcie ze skórą pojawiają się białe, martwicze plamy.

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Czysty nadtlenek wodoru jest niedostępny handlowo, gdyż prawo większości krajów Europy oraz USA zabrania jego sprzedaży ze względów bezpieczeństwa. W handlu dostępne są maksymalnie 70% roztwory tego związku i to po spełnieniu specjalnych warunków (przepisy RID i ADR), zaś najczęstszą handlową jego postacią jest tzw. perhydrol (od 1907 roku strzeżona prawem patentowym nazwa handlowa), czyli jego 30% wodny roztwór, oraz 3–5% roztwory do użytku domowego o nazwie woda utleniona.[potrzebne źródło]

Woda utleniona (3–3,5% roztwór)[edytuj | edytuj kod]

Jest stosowana do odkażania powierzchownych ran, a po rozcieńczeniu wodą ok. 1:50 do płukania jamy ustnej w stanach zapalnych[11][12]. Takie roztwory do bezpośredniego użycia dostępne są w aptekach. Woda utleniona rozkłada się przy kontakcie z krwią i peroksydazami, 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[2], jednak pogląd ten nie ma większego oparcia w faktach[13], a samo stosowanie wody utlenionej do odkażania ran ma wady[13]. Woda utleniona ma naturalne właściwości hemolityczne, a ponadto może prowadzić do oddzielania się świeżego nabłonka od ziarniny w miejscu zranienia[13]. Właściwości bakteriobójcze wody utlenionej przy opatrywaniu zranień są słabe i krótkotrwałe[13], a stosowanie jej nie zmniejsza ryzyka zakażenia[14][15], a w pewnych przypadkach może opóźnić gojenie się zranień[16][17]. Według innego podsumowania woda utleniona nie ma znaczących negatywnych efektów na gojenie się ran, ale także nie obniża ryzyka zakażenia, głównie z powodu obniżonej aktywności w rozcieńczonych roztworach osłabianej dodatkowo przez katalazy bakteryjne i z otaczających zranienie tkanek[14]. Z tego powodu woda utleniona może co najwyżej wspomagać opatrywanie zranień obficie pokrytych zaschniętą czy zakrzepłą krwią, w czym pomagać mają jej właściwości hemolityczne[13].

Roztwory wody utlenionej są zalecane w pseudonaukowej metodzie leczącej jakoby m.in. niektóre rodzaje nowotworów, a także inne schorzenia, poprzez wywoływanie tzw. „hiperoksygenacji”. W oparciu o badania naukowe American Cancer Society całkowicie neguje skuteczność takich terapii i odradza je jako alternatywę dla ustalonych medycznych procedur leczenia nowotworów[18].

Wybielacze (3–15% roztwory)[edytuj | edytuj kod]

7–15% roztwory są zwykle stosowane jako tzw. „wybielacze na bazie aktywnego tlenu” w środkach chemii gospodarczej, roztwory 3–12% są stosowane we fryzjerstwie do farbowania i rozjaśniania włosów.[2]

Perhydrol (30–35% roztwory)[edytuj | edytuj kod]

Nadtlenek wodoru 30% w probówce
Information icon.svg Osobny artykuł: Perhydrol.

Perhydrol jest stosowany jako silny środek utleniający w przemyśle chemicznym. Stosuje się go np. powszechnie przy produkcji wielu barwników organicznych, także przy produkcji inicjujących wybuchowych nadtlenków HMTD, TCAP, TetraAP.

Ingoliny (85–98% roztwory)[edytuj | edytuj kod]

Stosowane jako utleniacze paliwa rakietowego oraz paliwa do okrętów podwodnych. 60% roztwory były używane już w czasie II wojny światowej w rakietach V2[2].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasło woda utleniona w Wikisłowniku

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Department of Chemistry, The University of Akron: Hydrogen peroxide (ang.). [dostęp 2012-01-15].
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 Podręczny słownik chemiczny. Romuald Hassa, Janusz Mrzigod, Janusz Nowakowski (redaktorzy). Wyd. I. Katowice: Videograf II, 2004, s. 259-260. ISBN 8371832400.
  3. Nadtlenek wodoru – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  4. Małgorzata Galus: Tablice chemiczne. Warszawa: Wydawnictwo Adamantan, 2008, s. 171–170. ISBN 9788373501058.
  5. Nadtlenek wodoru. W: Grzegorz Bartosz: Druga twarz tlenu. Wyd. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008, s. 28, 46, seria: Środowisko. ISBN 9788301138479.
  6. Louise Jacques Thénard. „Annales de chimie et de physique”. 8 (1818). s. 308. 
  7. Zatężanie do 100%, patrz: Julian Gałecki: Preparatyka nieorganiczna: czyste odczynniki chemiczne. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1964, s. 903–904.
  8. Encyklopedia techniki CHEMIA. Warszawa: WNT, 1965.
  9. R.G. Pritchard, E. Islam. Sodium percarbonate between 293 and 100 K. „Acta Crystallographica Section B”. B59, s. 596–605, 2003. doi:10.1107/S0108768103012291. 
  10. 10,0 10,1 10,2 10,3 Philip John Durrant, Bryl Durrant: Zarys współczesnej chemii nieorganicznej. Warszawa: PWN, 1965, s. 914–917.
  11. Woda utleniona 3% – opis produktu. domzdrowia.pl. [dostęp 2011-06-08].
  12. Woda utleniona 3% – opis produktu. doz.pl. [dostęp 2011-06-08].
  13. 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 7. Wound cleansing and irrigation. W: Alexander Trott: Wounds and lacerations: emergency care and closure. Philadelphia, Pa.: Elsevier Health Sciences, 2005, s. 85. ISBN 9780323023078.
  14. 14,0 14,1 A. Drosou, A. Falabella, R.S. Kirsner. Antiseptics on wounds: An area of controversy. „Wounds”. 15 (5), s. 149–166, 2003-05. 
  15. 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), s. 393–397, Sep 1981. PMID 7283035. 
  16. G.W. Thomas, L.T. Rael, R. Bar-Or, R. Shimonkevitz i inni. Mechanisms of delayed wound healing by commonly used antiseptics. „J Trauma”. 66 (1), s. 82–91, 2009-01. doi:10.1097/TA.0b013e31818b146d. PMID 19131809. 
  17. R.P. Gruber, L. Vistnes, R. Pardoe. The effect of commonly used antiseptics on wound healing. „Plast Reconstr Surg”. 55 (4), s. 472–476, 1975-04. PMID 1090959. 
  18. Questionable methods of cancer management: hydrogen peroxide and other 'hyperoxygenation' therapies. „CA Cancer J Clin”. 43 (1). s. 47–56. PMID 8422605. 

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.