Vetyperoksidi

Rakenteellinen kaava
Vetyperoksidin rakenne
Kiilat aluerakenteen selventämiseksi
Yleistä
Sukunimi Vetyperoksidi
muut nimet
  • Perhydrol
  • Vetyperoksidi
  • Hydrogenium peroxydatum
  • Dioksidantti
  • VETYPEROKSIDIT ( INCI )
Molekyylikaava H 2 O 2
Lyhyt kuvaus

väritön, lähes hajuton neste

Ulkoiset tunnisteet / tietokannat
CAS -numero 7722-84-1 (vesiliuos)
EY -numero 231-765-0
ECHA InfoCard 100 028 878
PubChem 784
Wikidata Q171877
Huumeiden tiedot
ATC -koodi
ominaisuudet
Moolimassa 34,02 g mol - 1
Fyysinen tila

nestettä

tiheys
  • 1,71 g cm -3 (-20 ° C, kiinteä)
  • 1,463 g cm −3 (20 ° C, puhdas)
Sulamispiste

−0,43 ° C (puhdas)

kiehumispiste

150,2 ° C (puhdas)

Höyrynpaine
  • 1,9 hPa (20 ° C, puhdas)
p K S -arvo
  • 11,75 (20 ° C)
  • 11,8 (25 ° C)
liukoisuus

sekoittuu veteen

turvallisuusohjeet
Huomaa poikkeus lääkkeiden, lääkinnällisten laitteiden, kosmetiikan, elintarvikkeiden ja rehujen pakkausmerkintää koskevasta vaatimuksesta
GHS varoitusetikettitiedot alkaen  asetuksen (EY) N: o 1272/2008 (CLP) , tarvittaessa laajentaa

≥ 60% vesiliuokselle

03 - Hapettava 05 - Syövyttävä 07 - Varoitus

vaara

H- ja P -lausekkeet H: 271-302-314-332-335-412
P: 280-305 + 351 + 338-310
MAK

DFG / Sveitsi: 0,5 ml m −3 tai 0,71 mg m −3

Termodynaamiset ominaisuudet
ΔH f 0

−188 kJ mol −1

SI -yksiköitä käytetään mahdollisuuksien mukaan ja tavanomaisesti . Ellei toisin mainita, annetut tiedot koskevat vakio -olosuhteita .

Vetyperoksidi (H 2 O 2 ) on vaaleansininen, laimennetussa muodossa väritön, suurelta osin stabiili nestemäinen yhdiste, joka koostuu vedystä ja hapesta . Se on hieman viskoosimpaa kuin vesi , heikko happo ja useimpiin aineisiin verrattuna erittäin vahva hapettava aine , joka reagoi sellaisenaan kiivaasti sellaisten aineiden kanssa kuin kupari , messinki , kaliumjodidi ja toimii siten voimakkaana valkaisuaineena ja desinfiointiaineena . Erittäin tiivistettynä sitä voidaan käyttää sekä yksittäisenä rakettipolttoaineena että komponenttina .

Vetyperoksidia on yleensä saatavilla markkinoilla vesiliuoksena, ja sitä koskevat pitoisuudesta riippuen vaihtelevat määräykset.

tarina

Vetyperoksidia ensimmäistä kertaa vuonna 1818, jonka Louis Jacques Thénard saattamalla bariumperoksidi kanssa typpihapon kanssa. Prosessia parannettiin ensin käyttämällä suolahappoa ja sitten rikkihappoa . Jälkimmäinen on erityisen sopiva, koska bariumsulfaatin sivutuote saostuu prosessissa. Thénardin menetelmää käytettiin 1800 -luvun lopulta 1900 -luvun puoliväliin.

Pitkään uskottiin, että puhdas vetyperoksidi oli epävakaa, koska yritykset erottaa se tuotannon aikana syntyneestä vedestä epäonnistuivat. Tämä johtui siitä, että kiinteiden kappaleiden ja raskasmetalli -ionien jäljet ​​johtavat katalyyttiseen hajoamiseen tai jopa räjähdykseen. Ehdottomasti puhdas vetyperoksidi saatiin ensimmäisen kerran vuonna 1894 Richard Wolffensteinin avulla tyhjötislauksella .

Uuttaminen ja valmistus

Aikaisemmin, vetyperoksidia, jota tuottaa pääasiassa elektrolyysin ja rikki- happoa. Tässä muodostuu peroksodisulfuriiniä, joka sitten rikkihapoksi ja hydrolysoiduksi vetyperoksidiksi muodostuu.

Nykyään vetyperoksidia valmistetaan teknisesti antrakinoniprosessilla . Tätä tarkoitusta varten, antrahydrokinonin muunnetaan takaisin vetyperoksidiksi ja antrakinonin kanssa ilmakehän hapen paineen alaisena . Seuraavassa vaiheessa antrakinoni voidaan pelkistää uudelleen antrahydrokinoniksi käyttämällä vetyä .

Antrakinoniprosessi

Bruttoyhtälö on:

Laboratoriomittakaavassa, vetyperoksidi tuotetaan myös, kun peroksideja käsitellään kanssa happojen . Historiallisesti tärkeä reagenssi on bariumperoksidi , joka reagoi on rikkihapon liuos vetyperoksidin muodostamiseksi ja bariumsulfaatti .

Muodostuksen tavanomaiset molaariset entalpiat ovat:

  • Δ f H 0 kaasu : −136,11 kJ / mol
  • Δ f H 0 liq : −188 kJ / mol
  • Δ f H 0 sooli : −200 kJ / mol

ominaisuudet

Fyysiset ominaisuudet

Yhdiste sekoittuu veteen missä tahansa suhteessa. Vaikka puhtaiden komponenttien sulamispisteet ovat suhteellisen samanlaisia, seoksissa havaitaan huomattavasti alhaisempia sulamispisteitä. Löytyy dihydraattia (H 2 O 2 · 2 H 2 O), joka sulaa määritetyssä lämpötilassa -52,1 ° C. Yhdessä peruskomponenttien kanssa tämä muodostaa kaksi eutektiaa , joiden vetyperoksidipitoisuus on -52,4 ° C: ssa 452 g / kg ja -56,5 ° C: ssa 612 g / kg. Vetyperoksidi ja vesi eivät muodosta atseotrooppista kiehuvaa seosta.

Binaarinen kiinteä-nestefaasikaavio

H 2 O 2 - molekyyli on kannalta kaksi O-O-H-tason kulma ( diedrikulma = 90,2 ± 0,6 °). O -O -sidoksen pituus on 145,3 ± 0,7 pm, O -H -sidoksen pituus on 99,8 ± 0,5 pm ja O -O -H -sidoksen kulma on 102,7 ± 0,3 °. Kuten vedessä, nestefaasiin muodostuu vetysidoksia . Kulmarakenne ja modifioitu vety -siltarakenne johtavat huomattavasti suurempaan tiheyteen ja hieman suurempaan viskositeettiin verrattuna veteen.

Vetyperoksidiliuoksen fysikaaliset ominaisuudet .
H 2 O 2 - massaosuus (w) 0% 10% 20% 35% 50% 70% 90% 100%
Sulamispiste (° C) 0 −6 −14 −33 −52.2 -40,3 −11,9 -0,43
Kiehumispiste (° C, 101,3 kPa) 100 101,7 103,6 107,9 113.8 125,5 141,3 150.2
Tiheys (g cm −3 ) 00 ° C 0,9998 1.1441 1.2110 1.3071 1.4136 1,4700
20 ° C 0,9980 1.03 1.07 1.1312 1.1953 1.2886 1,3920 1,4500
25 ° C 0,9971 1.1282 1.1914 1,2839 1,3867 1,4425
Höyrynpaine (hPa) 20 ° C 23 17 8 1.9
30 ° C 42 30.7 14.7 6.67 3.9
50 ° C 123 13.2
Spesifinen lämpökapasiteetti (J · K -1 · g -1 ) 25 ° C 4.18 3.96 3.78 3.57 3.35 3.06 2.77 2.62
Viskositeetti (mPas) 00 ° C 17920 1.8200 1.8700 1.9300 1,8800 18190
20 ° C 1.0020 1.1100 1.1700 1.2300 1.2600 1.2490
Taitekerroin ( ) 1,3330 1.3563 1,3672 1,3827 1.3995 1,4084

Vetyperoksidi on erittäin heikko happo. Vedessä vallitsee seuraava tasapaino:

Happo vakio on K S = 1,6 · 10 -12 tai pKa S = 11,8.

Kemiallisia ominaisuuksia

Vetyperoksidilla on taipumus hajota veteen ja happea. Erityisesti erittäin väkevöityjen liuosten ja metallipintojen tai metallisuolojen ja oksidien läsnä ollessa voi tapahtua spontaania hajoamista. Hajoamisreaktio on voimakkaasti eksoterminen reaktiolämmöllä -98,20 kJ mol -1 tai -2887 kJ kg -1 . Lisäksi 329 l kg -1 vetyperoksidia vapautuu huomattava määrä kaasua:

Kahden vetyperoksidimolekyylin suhteettomuus veden ja hapen muodostamiseksi.

Hajoamisen erityiset lämpötilat asetetaan näkökulmaan laimennuksen kasvaessa, ja käytännössä lineaarinen suhde vetyperoksidipitoisuuteen.

Vetyperoksidiliuosten hajoaminen .
H 2 O 2 - massaosuus (w) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Pitoisuus H 2 O 2 (mol kg −1 ) 0 2.94 5.88 8.82 11.76 14.70 17.64 20.58 23.53 26.45 29.39
Hajoamislämpö (kJ kg −1 ) 0 281.2 557,8 838,2 1118,6 1402.1 1691.1 1982.4 2275,3 2596,4 2884,7
Kaasun vapautuminen (l kg −1 ) 0 32,9 65,8 98,7 131,7 164,6 197,5 230,4 263.3 296.2 329.1

Tämä hajoaminen reaktio on, muun muassa raskasmetalli-ioneja, I - - ja OH - katalysoitu ioneja. Tästä syystä, stabilointiaineita (kuten fosforihappoa ) lisätään H 2 O 2 ratkaisuja markkinoilla . Se on voimakas hapetin . Kun hapetustila on vähennetty kohteesta -I -II, vain reaktiotuotteet ovat vesi ja happi. Vaikeasti erotettavia tai häiritseviä sivutuotteita ei tuoteta, mikä yksinkertaistaa niiden käyttöä laboratoriossa.

Molempien redoksipotentiaalien sijainnista riippuen H 2 O 2 voi toimia myös pelkistävänä aineena, joten Mn VII ( kaliumpermanganaatissa ) pelkistyy.

Vetyperoksidi on erittäin heikko happo ; sen epäorgaaniset suolat ja orgaaniset esterit ovat hydroperoksideja ja -peroksideja .

Biologiset ominaisuudet (fysiologia)

Vetyperoksidi aiheuttaa tyypillisiä haavoja, jotka näkyvät hitaasti ja aiheuttavat vähitellen pistävää kipua.

Vetyperoksidi on erittäin syövyttävä , etenkin höyryn muodossa . Jos saat vetyperoksidia iholle, huuhtele alue hyvin vedellä (laimennus) tai ainakin poista vetyperoksidi välittömästi iholta. Jos se tunkeutuu ihon läpi, se hajoaa siellä nopeasti ja tuloksena olevat happikuplat saavat ihon näyttämään valkoiselta.

Yleensä vetyperoksidilla on sytotoksinen vaikutus ja sen suuren myrkyllisyyden vuoksi se desinfioi monia prokaryoottisia mikro -organismeja .

Vetyperoksidia tuotetaan lukuisissa biokemiallisissa prosesseissa. Biologisessa syklissä se syntyy sokerin oksidatiivisesta aineenvaihdunnasta . Organismi suojautuu myrkyllisiltä vaikutuksiltaan entsyymien - katalaasien , peroksidaasien - avulla , jotka hajottavat sen uudelleen myrkyttömäksi O 2: ksi ja H 2 O: ksi.

Lisäksi vetyperoksidi on signaalimolekyyli , joka indusoi kasvin puolustuksen patogeenejä vastaan ( sytotoksisuuden näkökohta ).

Hiukset muuttuvat harmaiksi iän myötä

Saksalaiset ja brittiläiset tutkijat ilmoittivat maaliskuussa 2009 tehdyssä tutkimuksessa, että hiusten " harmaa väri " (itse asiassa valkoinen väri) vanhuudessa johtuu hiuksen vetyperoksidin vähäisemmästä hajoamisesta. Laboratoriokokeissa on osoitettu, että vetyperoksidi estää melaniinituotannossa tarvittavan tyrosinaasientsyymin toimintaa . Tämä tapahtuu tyrosinaasin sisältämän aminohapon metioniinin hapettumisen kautta .

käyttää

Vetyperoksidi, vahva hapettava aine, soveltuu hapenkantajaksi palamiseen perustuville räjähteille. Sen vuoksi pitoisuuksilla 120 g / kg tai enemmän EU: ssa myynti, hallussapito, käyttö ja siirto henkilöille, jotka eivät toimi ammattimaisesti tai kaupallisesti, on kielletty ja sallittu vain 349 g / kg asti. Vesiliuoksia, joiden konsentraatio on enintään 70% H 2 O 2, on saatavana teolliseen käyttöön . Erittäin konsentroituja liuoksia vetyperoksidin voi spontaanisti hajota kanssa räjähdyksen .

Valkaisuaine

Massa voidaan valkaista vetyperoksidilla

Vetyperoksidi on valkaisuaine . Maailman yleisin sovellus on sellun valkaisu . Sellua saadaan puusta , ja sen sisältämä ligniini antaa sellulle keltaisen sävyn , mikä koetaan haittaksi paperin ja paperituotteiden massan pääasiallisessa käytössä .

Kun alus , puu on valkaistu aikana ennalleen tai päivämäärä vetyperoksidilla ja näin kevennetty.

Sitä käytetään valkaisuun sekä värjäykseen , sävytykseen ja intensiivisiin sävyihin sekä pysyvien muutosten (pysyvä ja volyymi -aalto ) korjaamiseen sekä hiusten suorien suoristusten korjaamiseen . Hyvin vaaleaa, keinotekoista blondia kutsutaan siksi "vetyblondiksi". Yhteys tulee vieläkin selvemmäksi englanninkielisessä termissä peroksidiblondi .

Vuonna hammaslääketieteen sitä käytetään eri pitoisuuksina valkaista hampaita .

Sitä käytetään usein karboksidiin sitoutuneena peroksidina .

Vetyperoksidiin ja vetyperoksidia sisältäviin valkaisuaineisiin, kuten peroksietikkahapon ja vetyperoksidin seokseen, viitataan myös mainonnassa käyttämällä keinotekoista sanaa "aktiivinen happi". Vetyperoksidin lisäksi valkaisutarkoituksiin voidaan käyttää myös muita peroksideja , jotka hajoavat joutuessaan kosketuksiin veden kanssa ja vapauttavat aktiivisen atomin hapen .

Myös taksidermiassa sitä käytetään yhden eläimen kallojen luissa valkaisemaan valkoiseksi. Tätä varten tarvittavat pitoisuudet edellyttävät joko kauppaa (ammattimetsästäjä) tai lupaa EU -asetuksen 5 artiklan 3 kohdan mukaisesti.

Vedenkäsittely

Juomavesi

Kun UV -säteet vaikuttavat vetyperoksidiin, muodostuu hydroksyyliradikaali , joka on paljon voimakkaampi hapettava aine kuin itse peroksidi. Alla on muodon yhtälö:

Tätä vahvaa hapettumisvaikutusta käytetään vedenkäsittelyssä orgaanisten epäpuhtauksien hajottamiseksi. Esimerkkinä voidaan mainita ns. UVOX- prosessi ( UV- valo ja OX- idation), jolla rikkakasvien torjunta-aine atratsiini ja sen hajoamistuote desethylatrazine tai muut myrkylliset ainesosat voidaan poistaa turvallisesti juomavedestä. Tämän atratsiinin "märän palamisen" kautta muodostuu vain hajoamistuotteita, kuten vettä , happea , hiilidioksidia ja typpeä , eikä veteen muodostu ylimääräistä suolaa. Lisäksi tämä menetelmä korvaa aktiivihiilen käytön , joka on huomattavasti kalliimpaa.

jäähdytysvesi

Vetyperoksidia lisätään myös jäähdytyspiireihin kontaminaation, mukaan lukien legionella, estämiseksi. Tätä tarkoitusta varten jäähdytysveteen lisätään automaattisesti ajoittain korkeampi (enintään 349 g / kg) vetyperoksidia.

Desinfiointi ja sterilointi

Myös kotitalouksien desinfiointiin käytetään 3 -prosenttista vetyperoksidiliuosta . Esimerkkejä käytöstä ovat suu ja kurkku ( se laimennetaan 0,3% : iin suun huuhtelua varten), hammaslääketiede , piilolinssien desinfiointi puhdistusaineissa, pakkausmateriaalien sterilointi tai käsien desinfiointi sairaustapauksissa. Siksi sitä käytetään kasvovoiteissa: huokosten puhdistamiseen ja näppylöiden ja ihon epäpuhtauksien torjumiseen. Sitä käytetään myös veden desinfiointiin teollisuuden jätevesien puhdistuksessa ja uima -allastekniikassa.

35-prosenttinen liuos vetyperoksidia käytetään elintarviketeollisuudessa on aseptisten täytön järjestelmiä sterilointi ja PET- pullot, muoviset säiliöt ja tyypillinen monikerroksinen kartonki pakkaus. Lukuisat elintarvikkeet (juomat, maito , maitotuotteet, kastikkeet, keitot) on pakattu aseptisesti pahvilaatikoihin, kuppeihin, pulloihin ja kalvoihin säilyvyyden ja tuotteiden laadun parantamiseksi. Pakkausmateriaali desinfioidaan 35 -prosenttisella vetyperoksidilla ennen ruoan täyttämistä.

Toinen sovellusalue on käyttää kaasumaista H 2 O 2 varten clean room puhdistus. Tätä tarkoitusta varten tavallisesti 35 -prosenttinen liuos haihdutetaan erityisellä laitteella ja puhalletaan puhdistettavalle alueelle (huone, kammio jne.).

H 2 O 2: n suuri bakterisidinen vaikutus , ympäristöystävällisyys ja hyvä tekninen toteutettavuus ovat syitä tämän prosessin laajaan käyttöön.

Toinen menetelmä huoneiden desinfioimiseksi vetyperoksidilla on kylmäsumutus.Tässä prosessissa vetyperoksidi muuttuu aerosoliksi ja sen pitoisuudesta riippuen (3%: sta) se jaetaan huoneeseen aerosoligeneraattorilla määrätyn prosessisyklin mukaisesti . Aerosolien pisarakoko on 0,5–40 µm. Pisaran koko riippuu aerosolien tuottamiseen käytetystä tekniikasta. Aerosolit jakautuvat tasaisesti huoneeseen lyhyen ajan kuluttua. Pienellä pisaralla on positiivinen vaikutus pisaran jakautumiseen ja kykyyn kellua. Huoneen alkuperäisistä ilmasto -olosuhteista riippuen osa nestefaasissa olevista pisaroista muuttuu kaasufaasiksi. Tähän tarvittava energia otetaan huoneenlämmöstä. Prosessi on identtinen adiabaattisen kostutuksen kanssa. Väliaine sekoittuu väliaineeseen ja aiheuttaa holottisen desinfioinnin, kun sitä käytetään oikein. Sumutuslaite (generaattori) sekä erityismenettely on validoitava etukäteen tehokkuuden varmistamiseksi. Lisäksi sen tehokkuus on tarkistettava olemassa olevan standardoinnin perusteella. Desinfiointiaine- ja aerosoligeneraattorijärjestelmän tehokkuus testataan laboratoriossa.

Erityistapauksessa SARS-CoV-2 / COVID-19 vuodelta 2020 julkaistu järjestelmällinen katsausartikkeli vetyperoksidi (H 2 O 2 ) -huuhteluista tekee johtopäätöksen, että niillä ei ole vaikutusta virucidiseen aktiivisuuteen, ja suosittelee, että "hammashoito Pöytäkirjoja on tarkistettava COVID-19-pandemian aikana. "

Hapen syöttö

Vetyperoksidia voidaan käyttää hapen toimittamiseen akvaarioihin . Happea muodostuu hapettimessa . Tätä tarkoitusta varten vetyperoksidi jaetaan veteen ja happiradikaaleihin akvaarion astiassa katalyytin avulla .

Hometta vastaan

Uudistettaessa sisustus, muotti tartuntoja voidaan torjua vetyperoksidilla. Se toimii desinfiointiaineena vastaan sekä biologisesti aktiivisen sienisolut - kuten sienitautien - ja vastaan " konidia " kutsuttu itiöitä sienten.

Kiitos sen valkaisun vaikutus, se myös "optisesti" poistaa jäämiä muotin huokoisille. Vetyperoksidilla on joitain etuja alkoholiin tai natriumhypokloriittiin verrattuna, koska se, toisin kuin alkoholi, on palamaton, sillä on valkaisuvaikutus ja se, toisin kuin natriumhypokloriitti, ei jätä jälkeensä kloorattuja sivutuotteita.

lääke

In hammaslääketieteessä , H 2 O 2 käytetään kun kolmen prosenttista vesiliuosta paikallisen desinfiointiin hampaan kudosten ja hemostaasin pieniä toimintoja. In lääketieteessä ja ensihoidon , ainetta voidaan käyttää ja desinfioida pintoja, välineet, ihon ja limakalvojen . Vetyperoksidia käytetään edelleen satunnaisesti haavojen puhdistamiseen nykyään, mutta se on menettänyt perinteisen merkityksensä, koska se inaktivoituu nopeasti, kun se joutuu kosketuksiin punasolujen ja vaahtojen kanssa ja kehittää siksi vaikutustaan ​​vain lyhyen aikaa.

Jo jonkin aikaa on käytetty menetelmää tiettyjen lääkinnällisten tuotteiden ja kirurgisten instrumenttien steriloimiseksi, jossa H 2 O 2: ta käytetään prosessikemikaalina (H 2 O 2 -plasmamenetelmä). Sillä on etuja höyrysterilointiin verrattuna, erityisesti lämpöä epävakaiden tuotteiden kanssa. Se voi mm. B. haihdutettiin tyhjiössä huoneenlämpötilassa ja lisäksi ionisoitiin .

Lisäksi, H 2 O 2 käytetään desinfioida lävistykset . Siellä sen on tarkoitus desinfioida vaurioitunut alue ja antaa verenvuodon hyytyä, minkä pitäisi johtaa nopeampaan paranemisprosessiin.

Maatalous

In maatalous , vetyperoksidia käytetään desinfiointiin kasvihuoneissa ja happipitoisuuden ravinteiden ratkaisuja vesiviljelyssä. Vetyperoksidia käytetään myös juomalinjajärjestelmien tai navetavälineiden desinfiointiin, esimerkiksi sikataloudessa.

biologia

Bakteeriviljelmien määrittämiseksi katalaasitesti suoritetaan kolmen prosentin vetyperoksidiliuoksella. Useimmat aerobiset ja fakultatiivisesti anaerobisia bakteereja sekä sieniä on entsyymi katalaasi , joka pystyy hajottamaan H 2 O 2 , joka on myrkyllistä soluille .

Vetyperoksidia käytetään kokeellisesti biologiassa indusoimaan ohjelmoitu solukuolema eristetyissä eukaryoottisoluissa .

Oikeuslääketiede

Vetyperoksidia on käytetty oikeuslääketieteessä veren havaitsemiseen . Louis Jacques Thénard havaitsi vuonna 1818, että hemoglobiini hajottaa vetyperoksidia. Christian Friedrich Schönbein kehitti tästä veren testin vuonna 1863. Nykyään kuitenkin herkempää Kastle-Meyer-testiä käytetään veren havaitsemiseen.

Syövyttävä

In mikroelektroniikan , seosta rikkihapon ja vetyperoksidin - nimeltään " Piranha " - käytetään pinnan puhdistamiseksi kiekkojen ja luoda ohut kolme tai neljä nanometrin paksuinen, hydrofiilinen oksidikerros kiekkoja. Nykyään nimi "SPM" (rikkiperoksidiseos) on yleisempi. Pääsovellus on valoneston poistaminen kiekkoista.

Painettujen piirilevyjen (piirilevyjen) valmistuksessa käytetään kuparin poistamiseen väkeviä kuparikloridi -etsaushauteita, jotka sisältävät vetyperoksidia :

.
Alkuaine kupari reagoi kupari (II) kloridin kanssa muodostaen kupari (I) kloridia . Tämä on suhteutus .

Kuparikloridi -etsaushauteiden regeneroimiseksi käytetään vetyperoksidia yhdessä suolahapon kanssa:

.
Kupari (II) kloridi regeneroidaan saattamalla kupari (I) kloridi reagoimaan vetyperoksidin ja suolahapon kanssa. Kupariatomi hapetetaan prosessissa .

Vetyperoksidin ja suolahapon lisäämistä säädetään redoksipotentiaalin kautta; tässä käytetyt valoresistit ovat stabiileja vetyperoksidille.

Raketti- / torpedomoottorit

Ariane 5: n Vulcain II -rakettimoottori

Lähteenä hapen, H 2 O 2 käytetään hajoamisella (edullisesti yli mangaanidioksidi ) sukellusveneiden. Sitä käytettiin laimentamattomana vuonna raketti ajaa klo Max Valier ja Messerschmitt Me 163 , sekä sukellusvene asemat ( Walter sukellusvene ). Vetyperoksidia, joka hajotettiin kaliumpermanganaatin avulla, käytettiin ponneaineena A4 -raketin (tunnetaan myös nimellä V2 ihmease) polttoainepumpuissa (teho 370 kW ).

Brittiläisissä raketteissa (esim. Black Arrow ) hajoamatonta 85 -prosenttista vetyperoksidia käytettiin happikantajana, joka oli nestemäinen normaalilämpötilassa ja poltettiin kerosiinilla , jonka kanssa se reagoi hypergolisesti .

Eräässä teesissä Venäjän ydinsukellusveneen K-141 Kursk uppoamisesta vuonna 2000 todettiin, että vetyperoksidi vuotaa torpedon säiliöstä , reagoi laukaisuputken rautaoksidin kanssa ja syttyy. Torpedo räjähti aiheuttaen tuhoisan tulipalon.

Tällainen polttoaineseos (85-98% vetyperoksidia) ohjuksille ja torpedoille tunnetaan myös nimellä HTP (High Test Peroxide) .

Vetyperoksidilla on taipumus hajota hallitsemattomasti. 16. heinäkuuta 1934 Kurt Wahmke ja kaksi teknikkoa kuoli Kummersdorf että räjähdys moottorin voimanlähteenä vetyperoksidia. Käytön ja käsittelyn vaarallisuuden (syövyttävät vaikutukset, hallitsematon hajoaminen, räjähdys säiliön ja putkiston saastumisen vuoksi) vuoksi käyttö on nykyään rajoitettu pieniin rakettimoottoreihin (ennätysyritykset, ohjausmoottorit).

Puolalainen kuulostava raketti ILR-33 Burstyn käyttää polttoaineena 98% vetyperoksidia, joka hajoaa katalyyttisesti

Tulipalovaara voi syntyä sopivassa yhdistelmässä rautahiutaleiden ja puhdistusliinojen kanssa; onnettomuuksien ehkäisemissäännöissä määrätään siksi varotoimenpiteistä prosessiveden käsittelylle metallityöyrityksissä.

Räjähteiden valmistus

Peroksidiryhmän ansiosta yhdiste on runsaasti energiaa ja hajoaa hapen vapautuessa. Kun läsnä on sopivaa katalyyttiä, vetyperoksidi reagoi kanssa asetonia muodostaen asetoniperoksidi , joka on triacetone triperoxide ja on nimetty räjähdysainetta TATP . Räjähtävä heksametyleenitriperoksididiamiini (HMTD ) valmistetaan myös käyttämällä vetyperoksidia .

Analytics

Klassinen laadullinen ja määrällinen analyysi

Nämä klassiset menetelmät menettävät merkityksensä laboratoriokäytännössä niiden alhaisten havaitsemisrajojen ja epämukavuuden vuoksi.

Todisteet sinisenä kromiperoksidina (CrO (O 2 ) 2 )

Kromitrioksidi CrO 3 muuttuu voimakkaasti happamalla alueella (pH <0) vetyperoksidilla syvän siniseksi ja eetteriliukoiseksi kromi (VI) -peroksidiksi . Tätä varten kaliumdikromaatti happamoitetaan koeputkessa laimealla rikkihapolla ja peitetään pienellä eetterillä. Kun läsnä on H 2 O 2 , eetterifaasi muuttuu sinertävä. Myrkyllisten ja karsinogeenisten kromi (VI) -yhdisteiden käytön vuoksi tämä testi on nyt vain akateeminen.

Todisteita keltaisena peroksotitanyyli (IV) -ionina

Titaanikeltaisena havaitseminen (ei pidä sekoittaa samannimiseen orgaaniseen reagenssiin) on erittäin herkkä. Titaani (IV) -ionit reagoivat vetyperoksidin jäämien kanssa muodostaen voimakkaita oranssinkeltaisia ​​peroksotitanyylikompleksi-ioneja.

Redoksititraus kaliumpermanganaatilla

Vetyperoksidin pitoisuus rikkihapon vesiliuoksessa voidaan määrittää titrimetrisesti kaliumpermanganaatilla. Jos suolahappoa on läsnä, lisätään Reinhardt-Zimmermann-liuos . Titraus perustuu seuraavaan reaktioon:

Väri muuttuu värittömästä vaaleanpunaiseksi, jonka pitäisi kestää minuutin ajan. Kulutus 1 ml KMnO 4 -liuosta (0,02 mol / l = 0,1) vastaa 1,701 mg: H 2 O 2 . Tällä tavoin on myös mahdollista titrata yhdisteitä, jotka lohkaistaan H 2 O 2 rikkihapossa liuokseen , kuten peroksidit, perboraatit tai perkarbonaatit.

Tunnistus tärkkelysjodipaperilla

Jodidilla kostutettu ja tärkkelyspitoinen suodatinpaperi näyttää jopa pieniä määriä peroksidia muuttumalla siniseksi. Peroksidi hapettaa jodidin jodiksi, joka puolestaan ​​muodostaa tyypillisen sinisen kompleksin tärkkelyksen kanssa.

Instrumentaalinen kvantitatiivinen analyysi

Optiset menetelmät

Fotometria

Hapettava teho H 2 O 2 mahdollistaa lukuisia (osittain entsymaattisesti katalysoitu) kromogeenisen reaktioita. Tämä mahdollistaa fotometrinen tai reflektometrinen määritykset H 2 O 2 . Yksi todistetuimmista hapetusreaktioista on fenolin "Trinder-reaktio" 4- aminoantipyriinin kanssa purppura-värin muodostamiseksi. Absorbanssi on verrannollinen analyytin pitoisuuteen ja se voidaan mitata 510 nanometrillä. Reagenssien kemialliset muutokset mahdollistavat myös mittaukset aallonpituuksilla 550 ja 750 nanometriä. Tällä menetelmällä voidaan saavuttaa 1 µmol havaitsemisraja.

Fluorometria

Yksi tärkeimmistä havaitsemismenetelmät vetyperoksidin on peroxidase- hapetuksella Amplex Red H 2 O 2 resorufiiniksi. Resorufiini osoittaa kirkasta fluoresenssia 590 nanometrillä 535 nanometrin virityksen jälkeen , kun taas Amplex Red ei fluoresoi. Vetyperoksidipitoisuus voidaan siten määrittää havaitsemisrajalla 5 nmol / l.

Amperometriset anturit

Amperometriset anturit vetyperoksidin havaitsemiseksi ovat olleet tiedossa jo pitkään. Mittausperiaate perustuu siihen, että vetyperoksidi joko katodisesti vähentää tai anodisesti hapetettu on työelektrodin tasaisella mahdollinen . Tuloksena virta on verrannollinen pitoisuuteen H 2 O 2 . Katodipelkistymisen potentiaali on yleensä välillä –100–200 mV ja mahdollinen ikkuna anodiseen hapetukseen on 600–800 mV suhteessa Ag / AgCl -vertailuelektrodiin .

Toinen lähestymistapa on entsyymien (kuten piparjuuriperoksidaasin ) immobilisointi komposiittikerrokselle, joka koostuu hiilinanoputkista ja kitosaanista. Näillä biosensoreilla saavutettiin havaitsemisraja 10,3 µmol / l. Biomimeettiset, ei-entsymaattiset anturit, jotka perustuvat magneettisiin rautaoksidin nanohiukkasiin, ovat yhä tärkeämmässä roolissa. Ne ottavat haltuunsa peroksidaasin katalyyttisen toiminnon ja mahdollistavat 3,6 µmol / l havaitsemisrajan. Muissa koettimissa käytetään ns. Mn-NTA-nanolankoja (mangaani-nitrilotriatsetaattikompleksi), jotka seuraavat vetyperoksidin sähkökemiallista hapettumista amperometrisesti. Havaitsemisraja 0,2 µmol / l kuvattiin.

Säännöt

Tilanne Saksassa

Aineelle ja sen vesiliuokselle sovellettavat määräykset riippuvat massapohjaisesta pitoisuudesta, joka on ilmoitettu "massaprosentteina" tai "g / kg". Täällä on erilaisia ​​raja -arvoja.

Pitoisuus alle 8%

Vain hyvin yleiset turvallisuusmääräykset.

Pitoisuus 8 alle 35%

Alkaen 80 g / kg liuosta pidetään vaarallisena aineena . Hajoamislämpötila on yli 100 ° C. Pätee seuraava:

  • Luokan E tunneleiden kulkukielto.
  • Luokitus 5.1 vaaralliseksi aineeksi (hapettava)
  • YK -numero 2984 / merkintä 50.

Alkaen 120 g / kg EU laskee vetyperoksidin yhdeksi räjähteiden rajoitetuista lähtöaineista, minkä seurauksena sen käyttö, hallussapito, siirto ja jakelu henkilöille, jotka eivät toimi ammatillisissa tai kaupallisissa tarkoituksissa, on kielletty. Ammattimainen tai kaupallinen tarkoitus on tarkastettava myynnissä ja epäilyttävistä tapahtumista ja varkauksista on ilmoitettava. Hallussapidon, käytön ja käytön kiellon rikkomisesta rangaistaan ​​Saksassa. Poikkeukset ovat kuitenkin mahdollisia enintään 35%: n seoksille.

Alkaen 200 g / kg liuos on myös ilmoitettava vaarallisten aineiden luokkaan 8 (syövyttävä). Merkintä suoritetaan YK -numerolla 58/1014.

Pitoisuus 35 - alle 50%

  • Alkaen 350 g / kg EU -asetuksen 5 artiklan 3 kohdan mukaiset hyväksynnät eivät ole enää mahdollisia. Näin ollen 349 g / kg on laajalti käytetty ja tarkka pitoisuus kaupoissa, kun kirjoitetaan "35%". hajoamislämpötila on yli 60 ° C.

Pitoisuus 50 - alle 60%

Suosituksia ja turvallisuussääntöjä kiristetään tässä erityisesti. Hajoamis taipumus kasvaa huomattavasti, mutta hajoamislämpötila on edelleen yli 60 ° C.

Pitoisuus alkaen 60%

Äärimmäisen hajoamisriskin vuoksi luokitus H271 koskee vähintään 600 g / kg: "Voi aiheuttaa tulipalon tai räjähdyksen ; voimakas hapettava aine". Kosketus heikosti syttyvien aineiden kanssa voi myös johtaa itsesyttymiseen. Tämän vuoksi kuljetuksessa on paljon tiukempia sääntöjä.

  • Varastointiluokka on 5,1 A 5,1 B: n sijaan.
  • Vaaran yksilöinti: 558, YK -numero 2015
  • Jos sitä kuljetetaan säiliöissä, luokkien B, C ja D tunneleita ei saa ajaa kummankaan läpi.

kirjallisuus

nettilinkit

Commons : Vetyperoksidi  - Kokoelma kuvia, videoita ja äänitiedostoja

Yksilöllisiä todisteita

  1. Merkintä VETYPEROKSIDI vuonna CosIng tietokantaan EU: n komission, pääsee 25. helmikuuta 2020 mennessä.
  2. b c d e f g h i j k l m n Merkintä vetyperoksidia (> 70%) on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 29. huhtikuuta, 2020 mennessä. (JavaScript vaaditaan)
  3. a b Merkintä vetyperoksidista. Julkaisussa: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, käytetty 1. heinäkuuta 2012.
  4. ^ A b D'Ans-Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker , 3. painos, nide 1, Springer-Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg 1967 ( ChemieOnline-pK b ja pK s arvot ), käytetty 27. huhtikuuta 2012.
  5. Merkintä vetyperoksidi on luokitusten ja merkintöjen luetteloon on Euroopan kemikaaliviraston (ECHA), pääsee 1. helmikuuta 2016. Valmistajien ja jälleenmyyjien voi laajentaa yhdenmukaistettuun luokitukseen ja merkintöihin .
  6. esite vetyperoksidiliuosta peräisin Sigma-Aldrich , pääsee 8. toukokuuta, 2017 ( PDF ).
  7. Sveitsin tapaturmavakuutusrahasto (Suva): Raja-arvot-nykyiset MAK- ja BAT-arvot (haku 7722-84-1 tai vetyperoksidi ), saatavana 2. marraskuuta 2015.
  8. PAETEC -kaavat, painos 2003, s. 116.
  9. Louis Jacques Thénard julkaisussa: Annales de chimie et de physique. 8, 1818, s.308.
  10. Craig W. Jones: Vetyperoksidin ja johdannaisten sovellukset. Royal Society of Chemistry, Cambridge 1999, ISBN 978-1-84755-013-2 .
  11. ^ Richard Wolffenstein : Vetyperoksidin väkevöinti ja tislaus. Julkaisussa: Reports of the German Chemical Society. 27, nro 3, 1894, s. 3307-3312, doi: 10.1002 / cber.189402703127 .
  12. a b c d Foley, WT; Giguere, PA: Vetyperoksidi ja sen analogit II Vaiheen tasapaino järjestelmässä vetyperoksidi-vesi . Julkaisussa: Canadian Journal of Chemistry . 29, 1959, s. 123-132 , doi : 10.1139 / v51-016 .
  13. a b Goor, G.; Glenneberg, J.; Jacobi, S.; Dadabhoy, J.; Candido, E.: Vetyperoksidia in Ullmann Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2019 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi : 10,1002 / 14356007.a13_443.pub3 .
  14. a b Busing, WR; Levy, HA: Vetyperoksidin kristalli- ja molekyylirakenne: neutronidiffraktiotutkimus julkaisussa J. Chem. Phys. 42 (1965) 3054-3059, doi: 10.1063 / 1.1696379 .
  15. b c d Merkintä vetyperoksidia (<35%) on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 29. huhtikuuta, 2020 mennessä. (JavaScript vaaditaan)
  16. b c Merkintä vesi on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 29. huhtikuuta 2020 mennessä. (JavaScript vaaditaan)
  17. b Merkintä vetyperoksidia (<50%) on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 20. marraskuuta, 2019. (JavaScript vaaditaan)
  18. a b c d e f g h Giguere, PA; Carmichael, JL: Vesi-vetyperoksidijärjestelmän lämpökapasiteetit 25 °-60 ° C, julkaisussa J. Chem. Eng. Data 7 (1962) 526-527, doi : 10.1021 / je60015a024 .
  19. L.Kolditz: Inorganische Chemie , VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berliini 1983, s.459.
  20. a b Giguere, PA; Morisette, BG; Olmos, AW; Knop, O.: Vetyperoksidi ja sen analogit VII. Kalorimetriset ominaisuudet Systems H2O-H2O2 ja 2O-D2O2 in Can. J. Chem. 33 (1955) 804-820, doi : 10.1139 / v55-098 , pdf .
  21. Eberhard Schweda: Jander / Blasius, Inorganische Chemie I, 17. painos, 2012, s.202.
  22. Holleman-Wibergin epäorgaanisen kemian oppikirja 91.-100. 1985 painos de Gruyter-Verlag s.468
  23. JM Wood et ai.: Seniili hiusten harmaantuminen: H2O2-välitteinen oksidatiivinen stressi vaikuttaa ihmisen hiusten väriin tylsentämällä metioniinisulfoksidin korjausta. Julkaisussa: FASEB Journal . 23, nro 7, s. 2065-2075, doi: 10.1096 / fj.08-125435 .
  24. a b c 4 artikla Euroopan parlamentin ja neuvoston asetus (EU) N: o 98/2013, 15. tammikuuta 2013, räjähteiden lähtöaineiden markkinoinnista ja käytöstä 1. helmikuuta 2021 asti, siitä lähtien asetus (EU) Euroopan parlamentin ja neuvoston 2019/1148, 20. kesäkuuta 2019, räjähteiden lähtöaineiden markkinoinnista ja käytöstä
  25. KH Pettinger, B. Wimmer, D. Wabner : Atratsiinin poistaminen juomavedestä UV-aktivoidulla vetyperoksidilla. In: Kaasu- ja vesilokero. Anna vesi, viemäri. 132, nro 10, 1991, s. 553-557.
  26. KL Ortega, BO Rech, GLC El Haje, CB Gallo, M. Pérez-Sayáns: Onko vetyperoksidi-suuvedellä virusidi- vaikutus? Järjestelmällinen katsaus . Julkaisussa: Journal of Hospital Infection . nauha 106 , ei. 4. joulukuuta 2020, ISSN  0195-6701 , s. 657-662 , doi : 10.1016 / j.jhin.2020.10.003 , PMID 33058941 , PMC 7548555 (ilmainen koko teksti) - (10.1016 / j.jhin.2020.10.003 [käytetty 13. heinäkuuta 2021]).
  27. Käyttämätön: vetyperoksidi -kuristelu koronavirusta vastaan. Haettu 13. heinäkuuta 2021 (saksa).
  28. Vasel-Biergans, Probst: Wound Care for Care , Scientific Publishing Company Stuttgart (2011), Stuttgart 2. painos, s.157 .
  29. Saksan liittopäivä - painettu asia 13/1049, 4. huhtikuuta 1995
  30. Bernd Leitenberger: Timantista Arianeen 4. Euroopan kivinen polku kiertoradalle. Books on Demand, Norderstedt 2009, ISBN 3-8370-9591-6 ( eurooppalaiset kantoraketit. Nide 1), s. 63-64.
  31. ILR-33-raketti “Amber” ja monitahoinen QUERCUS 2 -alusta, jotka palkittiin INTARG 2018 -tapahtumassa . ilot.lukasiewicz.gov.pl (englanniksi), käytetty 3. syyskuuta 2020
  32. Jander / Jahr: Maßanalyse , 15. painos, de Gruyter, Berliini 1989, s.168 .
  33. P. Trinder: Glukoosin määrittäminen verestä käyttämällä glukoosioksidaasia vaihtoehtoisella happea vastaanottavalla aineella. Julkaisussa: Annals of Clinical Biokemia. 6, 1969, s.24-27.
  34. M. Mizoguchi, M. Ishiyama, M. Shiga: Vesiliukoinen kromogeeninen reagenssi vetyperoksidin kolorimetriseen havaitsemiseen-vaihtoehto 4-aminoantipyriinille, joka toimii pitkällä aallonpituudella. Julkaisussa: Analytical Communications. 35, 1998, s. 71-74, doi: 10.1039 / a709038b .
  35. ^ A. Zhu, R. Romero, H. R. Petty: Herkkä fluorimetrinen määritys pyruvaatille. Julkaisussa: Analytical Biochemistry . 396, nro 1, 2010, s. 146–151, doi: 10.1016 / j.ab.2009.09.017 .
  36. ^ Joseph Wang: Analyyttinen sähkökemia. 3. Painos. Wiley-VCH, Hoboken 2006, ISBN 978-0-471-79030-3 .
  37. Joseph Wang: Sähkökemialliset glukoosibiosensorit. Julkaisussa: Chemical Reviews . 108, nro 2, 2008, s. 814-825, doi: 10.1021 / cr068123a .
  38. Joseph Wang: Hiilinanoputkipohjaiset sähkökemialliset biosensorit: katsaus. Julkaisussa: Electroanalysis 17, No. 1, 2005, s. 7-14, doi: 10.1002 / elan.200403113 .
  39. Lei Qiana, Xiurong Yang: Hiilinanoputkien ja kitosaanin komposiittikalvo amperometrisen vetyperoksidibiosensorin valmistukseen. Julkaisussa: Talanta . 68, nro 3, 2006, s. 721-727, doi: 10.1016 / j.talanta.2005.05.030 .
  40. GS Lai, H. L. Zhang, D. Y. Han: Amperometrinen vetyperoksidibiosensori, joka perustuu piparjuuriperoksidaasin immobilisaatioon hiilellä päällystetyillä rauta-nanohiukkasilla yhdessä kitosaanin kanssa ja glutaraldehydin silloittamiseen. Julkaisussa: Microchimica Acta . 165, nro 1-2, 2009, s. 159-165, doi: 10.1007 / s00604-008-0114-2 .
  41. Qing Chang et ai.: Vetyperoksidin määrittäminen peroksidaasimaisten Fe 3 O 4 -magneettisten nanohiukkasten avulla katalyyttinä. Julkaisussa: Microchimica Acta. 165, nro 3-4, 2009, s. 299-305, doi: 10.1007 / s00604-008-0133-z .
  42. ^ S. Liu et ai.: Uusi ei-entsymaattinen vetyperoksidianturi, joka perustuu Mn-nitrilotriacetate acid (Mn-NTA) -lankajohtoihin. Julkaisussa: Talanta. 81, nro 1–2, 2010, s. 727–731, doi: 10.1016 / j.talanta.2009.12.057 .
  43. Räjähteiden lähtöaineiden markkinoille saattamisesta ja käytöstä 20. kesäkuuta 2019 annetun Euroopan parlamentin ja neuvoston asetuksen (EU) 2019/1148 5 artikla, liite I, voimaantulo 23 artikla, tarkastus- ja raportointivelvoitteet talouden toimijat ja online -kauppapaikat 8 ja 9 artikla, poikkeus 5 artiklan 3 kohdan ja liitteen I sarakkeen 3 mukaisesti; ennen 1. helmikuuta 2021 4 artikla Asetus (EU) N: o 98/2013
  44. § 13 Lähtöainelaki
  45. Merkintä vetyperoksidin 8 ... <35% on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 2. huhtikuuta, 2021 mennessä. (JavaScript vaaditaan)
  46. Merkintä vetyperoksidin 35 ... <50% on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 2. huhtikuuta, 2021 mennessä. (JavaScript vaaditaan)
  47. Merkintä vetyperoksidin 35 ... <50% on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 2. huhtikuuta, 2021 mennessä. (JavaScript vaaditaan)
  48. Merkintä vetyperoksidin 60% on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 2. huhtikuuta, 2021 mennessä. (JavaScript vaaditaan)