过氧化氢（H2O2）：结构，性质，用途，获得 - 化学 - 2024

所述过氧化氢是与化学式为H的无机化合物₂ Ò ₂。总之，它是该化合物家族中最简单的过氧化物。其结构式为HOOH，该内部氧化桥是所有过氧化物的特征。

1818年，路易斯·雅克·特纳德（Louies JacquesThénard）鉴定出H ₂ O ₂，他制备了一种化合物，然后将其称为过氧化氢。它是一种不稳定的化合物，在暴露于光，热和某些金属时会分解。

过氧化氢的化学式

这是一种非常有用的化合物，可用于小伤口的消毒，头发增白，水处理等。尽管它可能对人类产生有害作用，但它在生物的所有真核细胞中均被发现，并在其中发挥多种有益功能。

过氧化氢会氧化有毒物质，例如苯酚，乙醇，甲醛等，这些产物会被肝脏和肾脏清除。另外，它还有助于破坏嗜中性白细胞和巨噬细胞吞噬的细菌。

结构体

分子

用球棒模型表示的过氧化氢分子。资料来源：通过维基百科的Benjah-bmm27。

上方的图像显示了H ₂ O ₂（HOOH）分子的结构，红色的球形对应于氧原子，白色的球形对应于氢原子。请注意，该分子不是平坦的，并且H原子在空间中（彼此相对）不会被遮盖。

有趣的是，H ₂ O ₂很难旋转其中心简单键OO，因此这些H的位置无法互换；一个不会下降而另一个上升。

为什么？因为在两个氧原子中有两个自由电子对，总共产生了八个非常接近的电子，这些电子由于它们的负电荷而相互排斥。

轮换

然而，由于OO链接与其环境之间的相互作用，因此易于轻微旋转。

例如，将两个拇指放在一起，食指伸出，另一只闭合，就像画球场一样，然后以这样的方式旋转拇指，使一个食指指向前方，另一只向后指向， H ₂ O _2的近似表示。

如果身体触摸了食指中的任何一个，则拇指将响应此交互动作而旋转；但是，由于上述电子排斥，它们将立即返回其原始位置。这些旋转因此构筑了该分子的动态方面。

分子间相互作用

在液态下，H ₂ O ₂设法建立氢键（HOOH-O ₂ H ₂），因为否则将不解释其与水相比的高沸点（150℃）。

一旦进入气相，H ₂ O ₂分子可能不再形成这种桥，这不仅是由于分子间距离更大，而且氢原子在发生碰撞时也将最先接触（这可以使用手指模型再次可视化）。

同时，在固相中，由H建立的平面角度为90º（使食指垂直）。现在，氢键变得更加重要，H ₂ O ₂分子排列成具有四方结构的晶体。

物产

用过氧化氢装瓶。在药房中，浓度为3％m / v。资料来源：Pixnio。

名字

-过氧化氢

-二氧化物

-羟丁醇

-过氧酸

-O-羟基

-过氧化物

摩尔质量

34.0147克/摩尔

外观

淡蓝色（浓缩）或无色液体。它比水更粘稠。为安全起见，在低温和减压下进行蒸馏，因为它在加热时会爆炸性分解。

气味

强烈或类似臭氧的气味。

味道

苦

密度

固体1.71 g / cm ³

其水溶液的密度取决于其浓度。例如，浓度为27％时，密度为1.10 g / cm ³，浓度为50％时，密度为1.13 g / cm ^3。

熔点

-0.43摄氏度

沸点

150.2℃。由于过氧化氢在高温下分解，因此可以通过外推获得该值。

水溶性

在25ºC时可混溶≥100 mg / mL

溶解度

溶于醚和醇，但不溶于石油醚。在许多有机溶剂中会分解成水和氧气。

辛醇/水分配系数

对数P =-0.43

蒸汽压力

30°C时为5 mmHg。

离解常数

pKa = 11.72

pH值

过氧化氢溶液为弱酸性。例如，35％的pH值为4.6；但当浓缩至90％时，pH的酸性降低：5.1。

折射率（n

1,4061

黏度

1,245 c泊在20°C。

热容量

1,267 J / gK（气）

2,619 J / gK（液体）

汽化热

1,519焦耳/ g K

稳定性

在推荐条件下稳定。通过加入乙酰苯胺和锡盐进一步使其稳定。

腐蚀

有腐蚀性

分解

遇光或在氧化和还原物质的存在下会分解。加热时也会分解。当它分解时，它会释放出水和氧气，并因pH和温度的升高以及过氧化氢酶的存在而受到青睐。

表面张力

80.4达因/厘米在20°C

反应性

H ₂ O ₂在亚铁（Fe ²⁺）对三价铁（F ³⁺）的酸性溶液中起氧化剂的作用；它还将亚硫酸根离子（SO ₃ ^2-）氧化为硫酸根离子（SO ₄ ^2-）。

它也可以在碱性溶液存在下充当还原剂，通过释放氧气来还原次氯酸钠（NaOCl）和高锰酸钾（KMnO ₄）。

应用领域

美白

过氧化氢在造纸工业中用于纸浆和纸的漂白，这消耗了其大部分年产量。

消毒剂

过氧化氢是一种温和的防腐剂，可防止感染小伤口，擦伤和烧伤。它也可以用作漱口水，以缓解因溃疡疮或牙龈炎引起的口腔轻度刺激。

它还可用于对表面，冰箱内部，水进行消毒，并防止自来水系统和冷却塔中细菌的过度生长。过氧化氢释放出游离的氧自由基，从而分解污染物。

洗涤剂

过氧化氢用于制造衣物漂白洗涤剂，包括过碳酸钠。该化合物是碳酸钠和过氧化氢的复合物，溶于水后会分离成其成分。

化妆品应用

在染色之前，将稀释的过氧化氢用于头发漂白。它也可用于美白牙齿以及自制牙膏的一部分。

推进剂

过氧化氢用作双推进火箭的单推进剂或氧化组分。它会分解释放出的氧气和水，这一特性使其可以用作推进剂。

将其在催化剂的存在下泵入反应池中，以加速所述分解。在此期间，产生高温水蒸气。

当蒸汽通过间隙排出时，会产生脉冲。V-80潜水艇建于1940年，其涡轮机使用的是过氧化氢产生的氧气。称为Walter的涡轮系统。

取得

最初，过氧化氢在工业上是通过水解过硫酸铵或电解硫酸氢铵NH ₄ HSO _{4来获得的}。

目前过氧化氢是通过使用蒽醌在工业上获得的。该过程分四个阶段进行：氢化，过滤，氧化，萃取和纯化。

氢化

使氢气通过装有氧化铝和少量催化剂（钯）的氢化器，使烷基蒽醌氢化。在永久搅拌下将温度保持在45ºC。

烷基四氢醌被转化为烷基蒽氢醌和四氢烷基蒽氢醌，为方便以下步骤而选择后者。

过滤

过滤含有氢化蒽醌的溶液，以除去可能包含的痕量催化剂。

氧化作用

使空气通过，使过滤后的溶液氧化，形成低纯度的过氧化氢。

提取纯化

过氧化氢溶液通过液-液萃取塔。水流过色谱柱，而过氧化氢溶液则被泵送通过。

水以25至35％w / w的过氧化氢浓度到达萃取器的底部。然后，通过真空蒸馏将其纯化，直至过氧化氢浓度达到30％。最终，它稳定并储存起来。

风险性

过氧化氢燃烧。资料来源：Bobjgalindo

过氧化氢是一种腐蚀剂，因此与皮肤接触会引起严重的刺激和暂时性的美白现象（上图）。它还会引起眼睛损伤，瘙痒，皮疹，发红和起泡。

吸入会刺激鼻子，喉咙和肺。同时，反复接触可能引起支气管炎，咳嗽，痰和呼吸急促。好像还不够，它还会引起头痛，头晕，恶心和呕吐。

严重暴露于过氧化氢会导致肺部积聚液体，称为肺水肿，这是一种严重状况，需要及时就医。

美国职业安全与健康管理局（OSHA）已在工作环境中每8小时轮班确定过氧化氢的最大允许量为1 ppm。但是，由于它是诱变化合物，因此应将其暴露量降至最低。

参考文献

1. 颤抖和阿特金斯。（2008）。无机化学。（第四版）。Mc Graw Hill。
2. 维基百科。（2019）。过氧化氢。从以下位置恢复：en.wikipedia.org
3. William R. Busing和Henri A. Levy。（2004）。过氧化氢的晶体和分子结构：中子衍射研究。doi.org/10.1063/1.1696379
4. 国家生物技术信息中心。（2019）。过氧化氢。PubChem数据库。CID = 784。从以下地址恢复：pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. 大英百科全书的编辑。（2018年11月27日）。过氧化氢。不列颠百科全书。从以下位置恢复：britannica.com
6. 新泽西州卫生署。（2016）。过氧化氢。。摘自：nj.gov
7. Mathews，CK，Van Holde，KE，Ahern，KG（2002）。生物化学。第三版。出版商Pearson Addison Wesley
8. Web MD。（2019）。过氧化氢。从以下位置恢复：webmd.com