Brintoverilte

Brintoverilte
Wasserstoffperoxid.svgHydrogenperoxid-3D-kugler.png
H2O2 gasstruktur.svg
Struktur af hydrogenperoxid
(geometriske parametre i gasform)
Identifikation
IUPAC navn brintoverilte
Synonymer

hydrogenperoxid, perhydrol

N o CAS 7722-84-1
N o ECHA 100.028.878
N o EF 231-765-0
N o RTECS MX0899500
ATC-kode A01 AB02 , D08 AX01 , S02 AA06
PubChem 784
ChEBI 16240
SMILE OO
PubChem , 3D-visning
InChI InChI: 3D-visning
InChI = 1S / H2O2 / c1-2 / h1-2H
InChIKey:
MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N
Udseende lyseblå væske (ren)
Kemiske egenskaber
Formel H 2 O 2   [Isomerer]
Molar masse 34,0147 ± 0,0007  g / mol
H 5,93%, O 94,07%,
Dipolært øjeblik 1,573  ± 0,001  D
Magnetisk modtagelighed -17,3 × 10 -6  cm 3 · mol -1
Molekylær diameter 0,358  nm
Fysiske egenskaber
T ° fusion −6  ° C ( 10  % m ),

−33  ° C ( 35  % m ),
−52  ° C ( 50  % m ),
−40  ° C ( 70  % m ),
−11  ° C ( 90  % m ),
−0,4  ° C ( 100  % m) )

T ° kogning 102  ° C ( 10  % m ),

108  ° C ( 35  % m ),
114  ° C ( 50  % m ),
125  ° C ( 70  % m ),
141  ° C ( 90  % m ),
150  til  152  ° C ( 100  % m , dekomp. )

Opløselighed jord. i diethylether , insol. i petroleumsether , nedbrudt af mange organiske opløsningsmidler
Opløselighedsparameter δ 45,9  J 1/2 · cm -3/2 ( 25  ° C )
Blandbarhed i vand: blandbar
Volumenmasse 1,03  g · cm -3 ( 10  % vægt , 25  ° C ),

1,13  g · cm -3 ( 35  % w , 25  ° C )
1,19  g · cm -3 ( 50  % w , 25  ° C )
1,28  g · cm -3 ( 70  % m , 25  ° C )
1,39  g · cm - 3 ( 90  % vægt , 25  ° C )
1,44  g · cm -3 ( 100  % m , 25  ° C )

Mættende damptryk ved 20  ° C  : 0,2 (90%),
0,1 (70%) kPa.
3,9  mbar ved 30  ° C .
13,2  mbar ved 50  ° C
Termokemi
S 0 gas, 1 bar 232,95 J / mol · K
S 0 væske, 1 bar 110 J / mol · K
Δ f H 0 gas -136,11  kJ · mol -1
Δ f H 0 væske -187,5  kJ · mol -1
Δ f H 0 faststof -200  kJ · mol -1
Δ vap H ° 51,6  kJ · mol -1 ( 1  atm , 25  ° C )
Elektroniske egenskaber
1 re ioniseringsenergi 10,58  ± 0,04  eV (gas)
Optiske egenskaber
Brydningsindeks 1.407
Forholdsregler
SGH
SGH03: OxidatorSGH05: ÆtsendeSGH07: Giftig, irriterende, sensibiliserende, narkotisk
Fare H271 , H302 , H314 og H332 H271  : Kan forårsage brand eller eksplosion; stærk oxidationsmiddel
H302  : Farlig ved indtagelse
H314  : Forårsager svær forbrænding af huden og øjenskader
H332  : Farlig ved indånding
WHMIS
C: Oxiderende materialeE: Ætsende materialeF: Farligt reaktivt materiale
C, E, F, C  : Oxiderende materiale
forårsager eller fremmer forbrændingen af ​​et andet materiale ved at frigøre ilt
E  : Ætsende materiale
Transport af farligt gods: klasse 8
F  : Farligt reaktivt materiale
udsat for en voldsom nedbrydningsreaktion; bliver selvreaktivt ved stød eller stigning i temperatur

1.0% offentliggørelse i henhold til ingrediensoplysningslisten
NFPA 704

NFPA 704 symbol.

0 3 3 OKSE
Transportere
> 60%:
559
   2015   
Kemler-kode:
559  : meget oxiderende stof (fremmer ild), som spontant kan fremkalde en voldsom reaktion
FN-nummer  :
2015  : VÆSKEPEROXID I ÆGTIG STABILISERET LØSNING indeholdende mere end 60 procent hydrogenperoxid; eller VÆSKEPEROXID, STABILISERET
Klasse:
5.1
Klassificeringskode:
OC1  : Oxiderende ætsende materialer:
Væsker;
Labels: 5.1  : Oxiderende stoffer 8  : Ætsende stoffer Emballage: Pakning gruppe I  : meget farlige stoffer;
ADR 5.1 piktogram

ADR 8.svg




20 til 60%:
58
   2014   
Kemler-kode:
58  : oxidationsmateriale (fremmer brand), ætsende
UN-nummer  :
2014  : VÆSKEPEROXID, KVÆDLIG OPLØSNING indeholdende mindst 20 procent, men ikke mere end 60 procent hydrogenperoxid (stabiliseret efter behov)
Klasse:
5.1
Klassificeringskode:
OC1  : Oxiderende ætsende materialer:
Væsker;
Labels: 5.1  : Oxiderende stoffer 8  : Ætsende stoffer Emballage: Emballage gruppe II  : medium farlige stoffer
ADR 5.1 piktogram

ADR 8.svg




8 til 20%:
50
   2984   
Kemler-kode:
50  : oxiderende materiale (fremmer brand)
UN-nummer  :
2984  : VÆSKEPEROXID I KVALMOPLØSNING indeholdende mindst 8 procent men mindre end 20 procent hydrogenperoxid (stabiliseret efter behov)
Klasse:
5.1
Klassificeringskode:
O1  : Oxiderende stoffer uden underordnet risiko eller genstande, der indeholder sådanne stoffer:
væsker;
Label: 5.1  : Oxiderende stoffer Emballage: Packing gruppe III  : stoffer med lav fare.
ADR 5.1 piktogram



IARC- klassificering
Gruppe 3: Kan ikke klassificeres med hensyn til kræftfremkaldende egenskaber hos mennesker
Indånding Alvorlig irritation, mulig død.
Hud Whitens; rengør straks.
Øjne Farligt; vask straks i et kvarter.
Indtagelse Alvorlig personskade, mulig død.
Andet Mere info:
Farlig kemisk database
Økotoksikologi
DL 50 2000  mg · kg -1 (mus, oral )
> 50.000  mg · kg -1 (mus, iv )
1.072  mg · kg -1 (mus, sc )
880  mg · kg -1 (mus, ip )
12.000  mg · kg -1 (mus, hud )
CL 50 2000 mg / m 3 i 4 timer (rotte, indånding )
Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet.

Den hydrogenperoxid er en kemisk forbindelse med formlen H 2 O 2. Dens vandige opløsning kaldes hydrogenperoxid . Det er farveløst og lidt mere tyktflydende end vand.

Hydrogenperoxid har både oxiderende egenskaber, for eksempel med hensyn til iodidioner, og reducerende egenskaber, for eksempel med hensyn til permanganationer. Det er et effektivt blegemiddel . Det bruges som et antiseptisk middel.

Hydrogenperoxid forekommer naturligt i levende ting som et biprodukt af cellulær respiration . Alle aerobe organismer har enzymer kaldet peroxidaser , der katalyserer den disproportionering af H 2 O 2i H 2 Oog O 2 :

2 H 2 O 2→ 2 H 2 O+ O 2  ( Δ r H = -195,2  kJ / mol ).

Koncentrationen af ​​hydrogenperoxidopløsninger er normalt angivet i "volumener" eller i mol / l . Definition 1  l hydrogenperoxid x volumener vil sandsynligvis frigivelse x liter af O 2gas, målt under normale temperatur- og trykforhold, ved disproportionering af H 2 O 2(kemisk ligning ovenfor). Korrespondensen er ca. 10 volumener for 1  mol / l .

Hydrogenperoxid blev brugt i luftfart som en oxidator (for eksempel T-Stoff brugt i 1940'erne til Messerschmitt Me 163B ) og endda som en monergol til raketbælter i 1960'erne . Det fortsætter med at blive brugt i astronautik som et oxiderende drivmiddel til russiske Sojus- skibe .

Produktion

Fremstillingsmetode

Historisk set er hydrogenperoxid fremstillet ved elektrolyse af en vandig opløsning af svovlsyre eller ammoniumbisulfat (NH 4 HSO 4), Efterfulgt af hydrolyse af peroxodisulfat S 2 O 82− trænet.

I øjeblikket produceres hydrogenperoxid næsten udelukkende ved autooxidering af 2-alkylantrahydroquinon til 2-alkylantraquinon (anthraquinon- proces ). Producenter bruger især 2- ethyl- eller 2- amylderivaterne af anthraquinon . De fleste industrielle processer bruger bobling af komprimeret luft gennem en opløsning af et dihydroxyanthracenderivat, idet dioxygenet reagerer med de labile protoner i hydroxylgrupperne for at give hydrogenperoxidet, hvilket giver anthraquinonderivatet . Hydrogenperoxidet ekstraheres derefter, og anthraquinonderivatet reduceres med hydrogen i nærvær af en metalkatalysator for at gendanne dihydroxyanthracenderivatet, hvorved cyklussen således kan gentages. Denne proces er også kendt som Riedl-Pfleiderer-processen og blev opdaget i 1936 . I 2005 nåede den globale produktion af brintoverilte 2,2 millioner ton. Den elektrokemiske syntese af H 2 O 2fra vand og ilt er et meget lovende alternativ, fordi det tillader: (a) lokal produktion, hvor det er nødvendigt, og (b) brug af elektrisk energi til kemisk syntese.

Naturlig forbindelse

Hydrogenperoxid produceres ikke kun af mikroorganismer, men også af DUOX- proteiner . Derefter afgiftes det af peroxidaser for at producere hypothiocyanit . Det produceres naturligt af bombardierbille og fungerer som et forsvarssystem i kombination med hydroquinon . Denne exoterme reaktion frigør energi og hæver temperaturen af blandingen til ca. 100  ° C .

Nedbrydning

Hydrogenperoxidet nedbrydes i en exoterm reaktion af disproportioneringsvand og ilt i forhold afhængigt af temperatur, koncentration, tilstedeværelsen af ​​urenheder og stabilisatorer. Det er opdelt efter mange stoffer, herunder de fleste overgangsmetaller og deres forbindelser, organiske forbindelser, støv osv. Spredning af hydrogenperoxid på brændbart materiale kan forårsage brand.

Anvendelsen af ​​en katalysator (såsom mangandioxid , kaliumpermanganat , sølv eller et enzym såsom katalase ) øger nedbrydningshastigheden af ​​hydrogenperoxid i høj grad. Dette fænomen producerer en intens frigivelse af ilt såvel som høj varme. Opbevaringsbeholdere skal være lavet af et kompatibelt materiale såsom polyethylen eller aluminium og rengøres for urenheder (en proces kaldet passivering ).

Disproportioneringsreaktionen er langsom, og vandige opløsninger af hydrogenperoxid kan opbevares i lang tid under visse betingelser. Såkaldt “stabiliseret” kommercielt hydrogenperoxid indeholder stoffer, der gør det muligt at kompleksere eller adsorbere urenheder i opløsning. Disse katalyserer disproportionering og fremskynder nedbrydningen af ​​opløsningen, undertiden voldelig. For at forhindre dette kan forskellige stabiliserende midler anvendes, såsom natriumphosphater, stannater eller silicater, phosphorsyre eller ellers acetanilid .

Disproportionering fremhæver de oxiderende og reducerende egenskaber af hydrogenperoxid. Disproportionering kan beskrives som en reaktion mellem H 2 O 2oxidator og H 2 O 2reducering .

Disproportioneringsreaktionen

2H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2( –23,66  kcal )

består af følgende to oxidationsreduktionshalvligninger :

H 2 O 2 + 2 H + + 2 e -     2 H 2 O (hvor H 2 O 2 er oxidanten) H 2 O 2     O 2 + 2 H + + 2 e - (hvor H 2 O 2 er reduceringsenheden)

Hydrogenperoxid er også blevet brugt som en monergol . I 1930'erne og 1940'erne var den tyske ingeniør Hellmuth Walter pioner. Imidlertid blev brugen i torpedoer opgivet i de fleste flåde af sikkerhedsmæssige årsager.

Oprensning

Da koncentreret brintoverilte ( molprocent større end 70%) er begrænset til salg, fristes nogle til at destillere mere fortyndede opløsninger for at opnå en monergol. Det er ekstremt farligt.

Den boblende eventuelt efterfulgt af fraktioneret frysning er en fremgangsmåde mere sikker. Boblen drager fordel af, at den lunkne (ikke for varme) luft fortrinsvis fordamper vandet.

Ved koncentrationer over 62% fryser hydrogenperoxid op i vand før vand (det modsatte gælder ved lavere koncentrationer). Hydrogenperoxidet har tendens til at forblive superkølet , en metastabil tilstand , der for eksempel ophører, hvis en krystal af "iltet is" nedsænkes i den superkølede opløsning.

Toksicitet, økotoksicitet

Dette kraftfulde biocid er giftigt for mange organismer i doser, der varierer efter art , alder og kontekst. Dens toksicitet var genstand for en revurdering, der blev offentliggjort i 1999 af International Agency for Research on Cancer (IARC).

Brug

Industriel anvendelse

Medicinsk eller æstetisk anvendelse

Brug som brændstof

Andre anvendelser

Historie

Den peroxid hydrogen blev isoleret første gang i 1818 af Louis Jacques Thénard ved omsætning bariumperoxid med salpetersyre . Fremgangsmåden kunne forbedres ved anvendelse af saltsyre i stedet for salpetersyre efterfulgt af tilsætning af svovlsyre til udfældning af bariumsulfat som et biprodukt . Thénard metode anvendes i slutningen af XIX th  århundrede indtil midten XX th  århundrede . Nuværende produktionsmetoder diskuteres nedenfor.

Hydrogenperoxid har længe været betragtet som ustabil på grund af adskillige forsøg på at adskille det fra vand. Denne ustabilitet skyldes urenhederne i overgangsmetaller, der findes i opløsninger, selv i meget små mængder, som katalyserer nedbrydningen af ​​hydrogenperoxid. En ren opløsning kunne opnås for første gang ved vakuumdestillation i 1894 af Richard Wolffenstein . Ved slutningen af det XIX th  århundrede , Petre Melikishvili og hans elev L. Pizarjevski var i stand til at vise, at alle de foreslåede hydrogenperoxid formel HOOH formler var korrekte.

Anvendelsen af ​​hydrogenperoxid som et steriliserende middel blev hurtigt betragtet som et effektivt alternativ til ethylenoxid og er faktisk blevet udbredt i den farmaceutiske industri.

Noter og referencer

Bemærkninger

  1. Udtrykket "hydrogenperoxid" bruges også, men forkert, som et synonym for "hydrogenperoxid", sandsynligvis fordi vi møder lidt H 2 O 2 ren, meget ustabil væske.

Referencer

  1. (i) DR Lide , Gummibibelen: 2008-2009 , Boca Raton, CRC Press ,juni 2008, 89 th  ed. , 2736  s. , indbundet ( ISBN  978-1-4200-6679-1 og 142006679X ) , s.  9-50
  2. (en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents , vol.  4, England, John Wiley & Sons ,1999, 239  s. ( ISBN  0-471-98369-1 )
  3. beregnet molekylmasse fra Atomic vægte af elementerne 2007  "www.chem.qmul.ac.uk .
  4. N. Bonnard , M. Falcy et al. , Toksikologisk ark 123: Hydrogenperoxid og vandige opløsninger , INRS ,2007, 8  s. ( ISBN  978-2-7389-1578-8 , læs online )
  5. HYDROGEN PEROXIDE (AQUEOUS SOLUTION,> 60%) , sikkerhedsdatablad (er) fra det internationale program for kemisk sikkerhed , hørt den 9. maj 2009
  6. (i) DR Lide , Gummibibelen , CRC Press ,2009, 90 th  ed. , 2804  s. , indbundet ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
  7. Lide 2008 , s. 10-205
  8. (en) IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans , vol.  71: Revaluering af nogle organiske kemikalier, hydrazin og hydrogenperoxid , IARC ,1999, 1586  s. ( læs online ) , s.  671-689
  9. Indeksnummer 008-003-00-9 i tabel 3.1 i tillæg VI til EF-regulativ nr. 1272/2008 (16. december 2008)
  10. Hydrogenperoxid  " i databasen over kemiske produkter Reptox fra CSST (Quebec-organisation med ansvar for sikkerhed og sundhed på arbejdspladsen), adgang til den 25. april 2009
  11. UCB , University of Colorado
  12. Farlig kemisk database
  13. "Hydrogenperoxide" , om ESIS (adgang til 20. februar 2009).
  14. (en) JM Campos-Martin , G. Blanco Brieva et al. , “  Hydrogenperoxidsyntese: Et udsyn ud over Anthraquinon-processen  ” , Angew. Chem. Int. Ed. , Bind.  45, nr .  42, 27. oktober 2006, s.  6962–6984 ( ISSN  1433-7851 og 1521-3773 , PMID  17039551 , DOI  10.1002 / anie.200503779 )
  15. US patent 2158525 Produktion af hydrogenperoxid , H. Riedl og G. Pfleiderer, 1936
  16. (in) R. Hage og A. Lienke , Applications of Transition-Metal Catalysts to Textile and Wood-Pulp Bleking  " , Angew. Chem. Int. Ed. , Bind.  45, n o  2 23. december 2005, s.  206–222 ( ISSN  1433-7851 og 1521-3773 , PMID  16342123 , DOI  10.1002 / anie.200500525 )
  17. “  Elektrokemisk syntese af hydrogenperoxid fra vand og ilt  ”, Nat. Rev. Chem. , Vol.  3,2019, s.  442–458 ( læs online )
  18. (da) B. Rada og TL Leto , "  Oxidative Innate Immune Fenders by Nox / Duox Family NADPH oxidases  " , Contrib. Mikrobiol. , Vol.  15,2008, s.  164-187 ( ISSN  1420-9519 , PMCID  2776633 , DOI  10.1159 / 000136357 , læs online )
  19. (in) H. Fischer , "  Mechanisms and Function of Epithelia in DUOX of the Lung  " , Antioxid. Redox-signal. , Vol.  11, nr .  10,18. september 2009, s.  2453–2465 ( PMID  19358684 , DOI  10.1089 / ars.2009.2558 , læs online )
  20. (in) P. Mowska , D. Lorentzen et al. , "  Et nyt værtsforsvarssystem for luftveje er defekt i cystisk fibrose  " , Am. J. Respir. Crit. Care Med. , Vol.  172, nr .  22007, s.  174-183 ( ISSN  1073-449X og 1535-4970 , PMID  17082494 , DOI  10.1164 / rccm.200607-1029OC , læs online )
  21. (in) WE White , KM Pruitt et al. , “  Peroxidase-thiocyanat-peroxid antibakterielt system beskadiger ikke DNA  ” , antimikrobisk. Kemoteragenter. , Vol.  23, nr .  2Februar 1983, s.  267-272 ( ISSN  0066-4804 og 1098-6596 , PMID  6340603 , læs online )
  22. (i) T. Eisner , DJ Aneshansley et al. , “  Sprøjtemekanisme for den mest primitive bombardierbille (Metrius contractus)  ” , J. Exp. Biol. , Vol.  203, nr .  8, 15. april 2000, s.  1265-1275 ( ISSN  0022-0949 og 1477-9145 , PMID  10729276 , læs online ).
  23. (en) US Peroxide, "  Hydrogen Peroxide (H 2 O 2) - En kraftig oxidator  ” , på http://www.h2o2.com (adgang 31. oktober 2011 )
  24. (i) Lulu Xie , Hongxia Wang , Bin Lu og Jingxiang Zhao , "  Meget selektiv oxidation af styren til benzaldehyd over Fe3O4 ved anvendelse af vandig H2O2-opløsning som oxidant  " , reaktionskinetik, mekanismer og katalyse , bind.  125, n o  21 st december 2018, s.  743–756 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-018-1429-6 , læst online , adgang 19. marts 2020 )
  25. (in) Manman Jin , Zhenmei Guo , Xiaoping Ge og Zhiguo Lv , "  Wolfram-baserede organiske mesoporøse SBA-15 materialer: karakterisering og katalytiske egenskaber ved oxidation af cyclopenten til glutarsyre med H2O2  " , reaktionskinetik, mekanismer og katalyse , flyvningen.  125, n o  21 st december 2018, s.  1139–1157 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-018-1486-x , læst online , adgang 19. marts 2020 )
  26. "  Vi kender årsagen til hvidt hår  ", Science et Vie , nr .  1100,Maj 2009, s.  21 ( ISSN  0036-8369 )
  27. Baumann LS, Blauvelt A, Draelos ZD et al. Sikkerhed og virkning af hydrogenperoxid topisk opløsning, 40% (vægt / vægt), hos patienter med seborrheisk keratose: resultater fra 2 identiske, randomiserede, dobbeltblinde, placebokontrollerede, fase 3-studier (A-101-SEBK-301 / 302) , J Am Acad Dermatol, 2018; 79: 869-877
  28. jf. Espace Mendès-France i Poitiers , ”Videnskabelig politi” udstilling.
  29. LI Csepei og Cs. Bolla, “  Er stivelse kun en visuel indikator for jod i Briggs-Rauscher oscillerende reaktion?  », Studia Univ. Babes-Bolyai Chemia , bind.  2, n o  1,2015, s.  187-200 ( læs online )
  30. (in) Nataša Pejić , Ljiljana Kolar-Anić , Jelena Maksimović og Marija Janković , "  Dynamiske overgange i Bray-Liebhafsky oscillerende reaktion. Effekt af hydrogenperoxid og temperatur på bifurkation  ” , reaktionskinetik, mekanismer og katalyse , bind.  118, nr .  1,1 st juni 2016, s.  15–26 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-016-0984-y , læst online , adgang 19. marts 2020 )
  31. (in) Dragomir Stanisavljev , Itana Nuša Bubanja og Kristina Stevanovic , "  Bestemmelse af iodation i nærvær af hydrogenperoxid med den tekniske stop-flow  " , Reaktionskinetik, mekanismer og katalyse , bind.  118, nr .  1,1 st juni 2016, s.  143–151 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-016-0977-x , læs online , adgang 19. marts 2020 )
  32. (in) LJ Thenard , "  Observationer om nye kombinationer mellem ilt og forskellige syrer  " , Annal. Chim. Phys. , 2 nd serier, vol.  8,1818, s.  306-312 ( ISSN  0365-1444 , læs online )
  33. (in) CW Jones , Applications of hydrogen peroxide and derivatives , Cambridge, Royal Society of Chemistry , al.  "RSC ren teknologi monografier",1999, 264  s. ( ISBN  0-85404-536-8 og 9780854045365 , læs online )
  34. (De) R. Wolffenstein , "  Concentration und Destillation von Wasserstoffsuperoxyd  " , Ber. Dtsch. Chem. Ges. , Vol.  27, n o  3,1894, s.  3307–3312 ( ISSN  0365-9496 , DOI  10.1002 / cber.189402703127 )

Se også

Relaterede artikler

eksterne links

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">