Perossido di idrogeno

Perossido di idrogeno
Wasserstoffperoxid.svgPerossido di idrogeno-3D-balls.png
Struttura del gas H2O2.svg
Struttura del perossido di idrogeno
(parametri geometrici allo stato gassoso)
Identificazione
nome IUPAC perossido di idrogeno
Sinonimi

acqua ossigenata, peridrolo

N o CAS 7722-84-1
N o ECHA 100.028.878
N o EC 231-765-0
N o RTECS MX0899500
Codice ATC A01 AB02 , D08 AX01 , S02 AA06
PubChem 784
CheBI 16240
SORRISI OO
PubChem , vista 3D
InChi InChI: vista 3D
InChI = 1S / H2O2 / c1-2 / h1-2H
InChIKey:
MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N
Aspetto liquido azzurro pallido (puro)
Proprietà chimiche
Formula H 2 O 2   [Isomeri]
Massa molare 34,0147 ± 0,0007  g / mol
H 5,93%, O 94,07%,
momento dipolare 1,573  ± 0,001  D
Suscettibilità magnetica -17,3 × 10 -6  cm 3 · mol -1
Diametro molecolare 0,358  nm
Proprietà fisiche
T° fusione -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° ebollizione 102  ° C ( 10  % m ),

108  ° C ( 35  % m ),
114  ° C ( 50  % m ),
125  ° C ( 70  % m ),
141  ° C ( 90  % m ), da
150  a  152  ° C ( 100  % m , decomp. )

solubilità terreno. in etere etilico , insol. in etere di petrolio , decomposto da molti solventi organici
Parametro di solubilità δ 45,9  J 1/2 · cm -3/2 ( 25  ° C )
miscibilità in acqua: miscibile
Massa volumica 1,03  g · cm -3 ( 10  % p , 25  ° C ),

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

Pressione di vapore saturante a 20  °C  : 0,2 (90%),
0,1 (70%) kPa.
3,9  mbar a 30  °C .
13,2  mbar a 50  °C
Termochimica
S 0 gas, 1 bar 232,95 J/mol · K
S 0 liquido, 1 bar 110 J/mol · K
Δ f H 0 gas -136,11  kJ · mol -1
Δ f H 0 liquido -187,5  kJ · mol -1
Δ f H 0 solido -200  kJ · mol -1
Δ vap H ° 51,6  kJ · mol -1 ( 1  atm , 25  ° C )
Proprietà elettroniche
1 re energia di ionizzazione 10,58  ± 0,04  eV (gas)
Proprietà ottiche
Indice di rifrazione 1.407
Precauzioni
SGH
SGH03: ossidanteSGH05: CorrosivoSGH07: tossico, irritante, sensibilizzante, narcotico
Pericolo H271 , H302 , H314 e H332 H271  : Può provocare un incendio o un'esplosione; molto comburente
H302  : Nocivo se ingerito
H314  : Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari
H332  : Nocivo per inalazione
WHMIS
C: materiale ossidanteE: materiale corrosivoF: materiale pericolosamente reattivo
C, E, F, C  : Materiale ossidante
provoca o favorisce la combustione di un altro materiale liberando ossigeno
E  : Materiale corrosivo
Trasporto di merci pericolose: classe 8
F  : Materiale pericolosamente reattivo
soggetto a violenta reazione di decomposizione; diventa auto-reattivo in caso di shock o aumento della temperatura

1,0% di divulgazione secondo l'elenco di divulgazione degli ingredienti ingredient
NFPA 704

Simbolo NFPA 704.

0 3 3 BUE
Trasporto
> 60%:
559
   2015   
Codice Kemler:
559  : sostanza molto ossidante (favorisce il fuoco) che può provocare spontaneamente una reazione violenta
Numero ONU  :
2015  : ACQUA OSSIDA IN SOLUZIONE ACQUOSA STABILIZZATA contenente più del 60 per cento di acqua ossigenata; o PEROSSIDO DI IDROGENO, STABILIZZATO
Classe:
5.1
Codice di classificazione:
OC1  : Materiali ossidanti corrosivi:
Liquidi;
Etichette: 5.1  : Sostanze ossidanti 8  : Sostanze corrosive Imballaggio: Gruppo di imballaggio I  : sostanze molto pericolose;
Pittogramma ADR 5.1

ADR 8.svg




dal 20 al 60%:
58
   2014   
Codice Kemler:
58  : materiale ossidante (promuove il fuoco), corrosivo
Numero ONU  :
2014  : SOLUZIONE ACQUOSA DI PEROSSIDO DI IDROGENO contenente almeno il 20 percento ma non più del 60 percento di perossido di idrogeno (stabilizzato come richiesto)
Classe:
5.1
Codice di classificazione:
OC1  : ossidante corrosivo materiali:
liquidi;
Etichette: 5.1  : Sostanze ossidanti 8  : Sostanze corrosive Imballaggio: Gruppo di imballaggio II  : sostanze mediamente pericolose;
Pittogramma ADR 5.1

ADR 8.svg




dall'8 al 20%:
50
   2984   
Codice Kemler:
50  : materiale ossidante (promuove il fuoco)
Numero ONU  :
2984  : ACQUA OSSIGENATA IN SOLUZIONE ACQUOSA contenente almeno l'8 percento ma meno del 20 percento di perossido di idrogeno (stabilizzato secondo necessità)
Classe:
5.1
Codice di classificazione:
O1  : Materie ossidanti senza sussidio rischio o articoli contenenti tali sostanze:
liquidi;
Etichetta: 5.1  : Sostanze ossidanti Imballaggio: Gruppo di imballaggio III  : sostanze poco pericolose.
Pittogramma ADR 5.1



Classificazione IARC
Gruppo 3: Non classificabile per quanto riguarda la cancerogenicità per l'uomo
Inalazione Grave irritazione, possibile morte.
Pelle Sbianca; pulire immediatamente.
Occhi Pericoloso; lavare subito per un quarto d'ora.
Ingestione Ferita grave, possibile morte.
Altro Maggiori informazioni:
Database di sostanze chimiche pericolose
Ecotossicologia
DL 50 2000  mg · kg -1 (topo, orale )
> 50.000  mg · kg -1 (topo, iv )
1.072  mg · kg -1 (topo, sc )
880  mg · kg -1 (topo, ip )
12.000  mg · kg -1 (topo, pelle )
CL 50 2000 mg/m 3 per 4 ore (ratto, inalazione )
Unità di SI e STP se non diversamente indicato.

Il perossido di idrogeno è un composto chimico di formula H 2 O 2. La sua soluzione acquosa è chiamata perossido di idrogeno . È incolore e leggermente più viscoso dell'acqua.

Il perossido di idrogeno ha sia proprietà ossidanti , ad esempio nei confronti degli ioni ioduro, sia riducenti , ad esempio nei confronti degli ioni permanganato. È un efficace agente sbiancante . È usato come antisettico.

Il perossido di idrogeno si trova naturalmente negli esseri viventi come sottoprodotto della respirazione cellulare . Tutti gli organismi aerobici hanno enzimi chiamati perossidasi che catalizzano la sproporzione di H 2 O 2in H 2 Oe O 2 :

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

La concentrazione delle soluzioni di perossido di idrogeno è solitamente indicata in "volumi" o in mol / l . Per definizione, è probabile che 1  l di perossido di idrogeno a x volumi rilasci x litri di O 2gas, misurato in condizioni normali di temperatura e pressione, per sproporzione di H 2 O 2(equazione chimica sopra). La corrispondenza è di circa 10 volumi per 1  mol/l .

Il perossido di idrogeno è stato utilizzato in aeronautica come ossidante (ad esempio, il T-Stoff utilizzato negli anni '40 per il Messerschmitt Me 163B ) e persino come monergol per le cinture a razzo negli anni '60 . Continua ad essere utilizzato nell'astronautica come propellente ossidante per le navi Soyuz russe.

Produzione

Metodo di produzione

Storicamente, il perossido di idrogeno viene preparato mediante l' elettrolisi di una soluzione acquosa di acido solforico o bisolfato di ammonio (NH 4 HSO 4), seguita da idrolisi del perossodisolfato S 2 O 82- addestrato.

Attualmente, il perossido di idrogeno è prodotto quasi esclusivamente dall'autoossidazione del 2-alchil antraidrochinone a 2-alchil antrachinone ( processo antrachinone ). Costruttori più particolarmente utilizzano i 2- etilici o 2- amile derivati di antrachinone . La maggior parte dei processi industriali utilizza il gorgogliamento dell'aria compressa attraverso una soluzione di un derivato del diidrossiantracene, il diossigeno che reagisce con i protoni labili dei gruppi ossidrile per dare il perossido di idrogeno, dando così il derivato dell'antrachinone . Si estrae quindi l'acqua ossigenata e si riduce il derivato antrachinonico con idrogeno in presenza di un catalizzatore metallico per ripristinare il derivato diidrossiantracenico, potendo così ripetere il ciclo. Questo processo è noto anche come processo di Riedl-Pfleiderer ed è stato scoperto nel 1936 . Nel 2005 la produzione mondiale di perossido di idrogeno ha raggiunto i 2,2 milioni di tonnellate. La sintesi elettrochimica di H 2 O 2da acqua e ossigeno è un'alternativa molto promettente perché consente: (a) la produzione locale dove è necessaria e (b) l'utilizzo di energia elettrica per la sintesi chimica.

Composto naturale

Il perossido di idrogeno non è prodotto solo dai microrganismi ma anche dalle proteine DUOX . Viene quindi disintossicato dalle perossidasi per produrre ipotiocianite . È prodotto naturalmente dal coleottero bombardiere e funge da sistema di difesa in combinazione con l' idrochinone . Questa reazione esotermica libera energia e porta la temperatura della miscela a circa 100  °C .

Decomposizione

Il perossido di idrogeno si decompone in una reazione esotermica di disproporzione di acqua e ossigeno in proporzioni dipendenti dalla temperatura, dalla concentrazione, dalla presenza di impurezze e stabilizzanti. È scomposto da molte sostanze, tra cui la maggior parte dei metalli di transizione e dei loro composti, composti organici, polvere, ecc. La diffusione di perossido di idrogeno su materiale infiammabile può provocare incendi.

L'uso di un catalizzatore (come il biossido di manganese , il permanganato di potassio , l' argento o un enzima come la catalasi ) aumenta notevolmente la velocità di decomposizione del perossido di idrogeno. Questo fenomeno produce un rilascio intenso di ossigeno e un calore elevato. I contenitori di stoccaggio devono essere realizzati con un materiale compatibile come polietilene o alluminio e puliti da eventuali impurità (un processo chiamato passivazione ).

La reazione di sproporzione è lenta e le soluzioni acquose di perossido di idrogeno possono essere conservate a lungo in determinate condizioni. Il perossido di idrogeno commerciale cosiddetto “stabilizzato” contiene agenti che consentono di complessare o adsorbire le impurezze in soluzione. Questi catalizzano la sproporzione e accelerano la decomposizione della soluzione, a volte violenta. Per evitare ciò, possono essere utilizzati vari agenti stabilizzanti, quali fosfati di sodio, stannati o silicati, acido fosforico oppure acetanilide .

La sproporzione mette in evidenza le proprietà ossidanti e riducenti del perossido di idrogeno. La sproporzione può essere descritta come una reazione tra H 2 O 2ossidante e H 2 O 2riduttore .

La reazione di sproporzione

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

è composto dalle seguenti due semiequazioni di ossidoriduzione :

H 2 O 2 + 2 H + + 2 e -     2 H 2 O (dove H 2 O 2 è l'ossidante) H 2 O 2     O 2 + 2 H + + 2 e - (dove H 2 O 2 è il riduttore)

Il perossido di idrogeno è stato utilizzato anche come monergol . Negli anni '30 e '40, l'ingegnere tedesco Hellmuth Walter fu il pioniere. Tuttavia, il suo uso nei siluri fu abbandonato nella maggior parte delle marine per motivi di sicurezza.

Purificazione

Poiché il perossido di idrogeno concentrato ( percentuale molare superiore al 70%) è in vendita limitata, alcuni sono tentati di distillare soluzioni più diluite per ottenere un monergol. È estremamente pericoloso.

Il gorgogliamento seguito facoltativamente dal congelamento frazionato è un metodo più sicuro. Il gorgoglio sfrutta il fatto che l'aria tiepida (non troppo calda) fa evaporare preferenzialmente l'acqua.

A concentrazioni superiori al 62%, il perossido di idrogeno disciolto in acqua si congela prima dell'acqua (è vero il contrario a concentrazioni inferiori). Il perossido di idrogeno tende a rimanere superraffreddato , stato metastabile che cessa, ad esempio, se un cristallo di "ghiaccio ossigenato" viene immerso nella soluzione superraffreddata.

Tossicità, ecotossicità

Questo potente biocida è tossico per molti organismi , a dosi variabili a seconda della specie , della loro età e del contesto. La sua tossicità è stata oggetto di una rivalutazione pubblicata nel 1999 dall'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC).

Utilizzo

Uso industriale

Uso medico o estetico

Usa come carburante

Altri usi

Storia

Il perossido di idrogeno fu isolato per la prima volta nel 1818 da Louis Jacques Thénard facendo reagire il perossido di bario con l'acido nitrico . Il processo potrebbe essere migliorato utilizzando acido cloridrico al posto dell'acido nitrico, seguito dall'aggiunta di acido solforico per precipitare il solfato di bario come sottoprodotto . Metodo Thenard viene utilizzato alla fine del XIX °  secolo fino alla metà del XX °  secolo . Gli attuali metodi di produzione sono discussi di seguito.

Il perossido di idrogeno è stato a lungo considerato instabile, a causa di numerosi tentativi di separarlo dall'acqua. Questa instabilità è dovuta alle impurezze dei metalli di transizione presenti nelle soluzioni, anche in piccolissime quantità, che catalizzano la decomposizione dell'acqua ossigenata. Una soluzione pura potrebbe essere ottenuta per la prima volta mediante distillazione sotto vuoto nel 1894 da Richard Wolffenstein . Alla fine del XIX °  secolo , Petre Melikishvili e il suo studente L. Pizarjevski sono stati in grado di dimostrare che tutte le formule proposte per il perossido di idrogeno formula HOOH era corretta.

L'uso del perossido di idrogeno come sterilizzante è stato rapidamente considerato un'alternativa efficace all'ossido di etilene ed è stato infatti ampiamente utilizzato nell'industria farmaceutica.

Note e riferimenti

Appunti

  1. L'espressione "acqua ossigenata" è usata anche, ma erroneamente, come sinonimo di "acqua ossigenata", probabilmente perché incontriamo poco H 2 O 2 liquido puro, molto instabile.

Riferimenti

  1. (in) DR Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics: 2008-2009 , Boca Raton, CRC Press ,giugno 2008, 89 °  ed. , 2736  pag. , copertina rigida ( ISBN  978-1-4200-6679-1 e 142006679X ) , p.  9-50
  2. (en) Yitzhak Marcus, Le proprietà dei solventi , vol.  4, Inghilterra, John Wiley & Figli ,1999, 239  pag. ( ISBN  0-471-98369-1 )
  3. massa molecolare calcolata da Pesi atomici degli elementi 2007  " su www.chem.qmul.ac.uk .
  4. N. Bonnard , M. Falcy et al. , Scheda tossicologica 123: Perossido di idrogeno e soluzioni acquose , INRS ,2007, 8  pag. ( ISBN  978-2-7389-1578-8 , leggi online )
  5. PEROSSIDO DI IDROGENO (SOLUZIONE ACQUOSA, > 60%) , scheda/e di dati di sicurezza del Programma internazionale sulla sicurezza chimica , consultata il 9 maggio 2009
  6. (in) DR Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press ,2009, 90 °  ed. , 2804  pag. , copertina rigida ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
  7. Lide 2008 , p. 10-205
  8. (en) Monografie IARC sulla valutazione dei rischi cancerogeni per l'uomo , vol.  71: Rivalutazione di alcuni prodotti chimici organici, idrazina e perossido di idrogeno , IARC ,1999, 1586  pag. ( leggi in linea ) , p.  671-689
  9. Numero indice 008-003-00-9 nella tabella 3.1 dell'allegato VI del regolamento CE n. 1272/2008 (16 dicembre 2008)
  10. Perossido di idrogeno  " nel database dei prodotti chimici Reptox del CSST (organizzazione del Quebec responsabile per la sicurezza e la salute sul lavoro), accesso 25 aprile 2009
  11. UCB , Università del Colorado
  12. Database chimiche pericolose
  13. "Perossido di idrogeno" , su ESIS (consultato il 20 febbraio 2009).
  14. (it) JM Campos-Martin , G. Blanco Brieva et al. , Sintesi del perossido di idrogeno: una prospettiva oltre il processo dell'antrachinone  " , Angew. chimica Int. Ed. , Vol.  45, n °  42, 27 ottobre 2006, pag.  6962-6984 ( ISSN  1433-7851 e 1521-3773 , PMID  17039551 , DOI  10.1002 / anie.200503779 )
  15. Brevetto USA 2158525 Produzione di perossido di idrogeno , H. Riedl e G. Pfleiderer, 1936
  16. (in) R. Hage e A. Lienke , Applicazioni dei catalizzatori dei metalli di transizione allo sbiancamento dei tessuti e della pasta di legno  " , Angew. chimica Int. Ed. , Vol.  45, n .  2 23 dicembre 2005, pag.  206-222 ( ISSN  1433-7851 e 1521-3773 , PMID  16342123 , DOI  10.1002 / anie.200500525 )
  17. “  sintesi elettrochimica di perossido di idrogeno da acqua e ossigeno  ”, Nat. rev. chimica , vol.  3,2019, pag.  442–458 ( leggi online )
  18. (it) B. Rada e TL Leto , "  Parabordi immunitari ossidativi innati di Nox / Duox Family NADPH ossidasi  " , Contrib. Microbiolo. , vol.  15,2008, pag.  164-187 ( ISSN  1420-9519 , PMCID  2776633 , DOI  10.1159 / 000136357 , leggi online )
  19. (in) H. Fischer , "  Meccanismi e funzione degli epiteli in DUOX del polmone  " , Antiossido. Segnale redox. , vol.  11, n °  10,18 settembre 2009, pag.  2453–2465 ( PMID  19358684 , DOI  10.1089/ ars.2009.2558 , leggi online )
  20. (in) P. Mowska , D. Lorentzen et al. , "  Un nuovo sistema di difesa dell'ospite delle vie aeree è difettoso nella fibrosi cistica  " , Am. J. Respir. Crit. Cura Med. , vol.  172, n °  22007, pag.  174-183 ( ISSN  1073-449X e 1535-4970 , PMID  17082494 , DOI  10.1164/rccm.200607-1029OC , leggi online )
  21. (in) WE White , KM Pruitt et al. , “  Il sistema antibatterico perossidasi-tiocianato-perossido non danneggia il DNA  ” , Antimicrob. Agenti Chemioterapici. , vol.  23, n .  2febbraio 1983, pag.  267-272 ( ISSN  0066-4804 e 1098-6596 , PMID  6340603 , leggi online )
  22. (in) T. Eisner , DJ Aneshansley et al. , “  Meccanismo a spruzzo del più primitivo coleottero bombardiere (Metrius contractus)  ” , J. Exp. Biol. , vol.  203, n .  8, 15 aprile 2000, pag.  1265-1275 ( ISSN  0022-0949 e 1477-9145 , PMID  10729276 , leggi online ).
  23. (it) Perossido USA, "  Perossido di idrogeno (H 2 O 2) - A Powerful Oxidizer  ” , su http://www.h2o2.com (consultato il 31 ottobre 2011 )
  24. (in) Lulu Xie , Hongxia Wang , Bin Lu e Jingxiang Zhao , "  Ossidazione altamente selettiva di stirene a benzaldeide su Fe3O4 utilizzando una soluzione acquosa di H2O2 come ossidante  " , cinetica di reazione, meccanismi e catalisi , vol.  125, n .  21 ° dicembre 2018, pag.  743–756 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-018-1429-6 , lettura online , accesso 19 marzo 2020 )
  25. (in) Manman Jin , Zhenmei Guo , Xiaoping Ge e Zhiguo Lv , "  Materiali mesoporosi organici a base di tungsteno SBA-15: caratterizzazione e proprietà catalitiche nell'ossidazione del ciclopentene ad acido glutarico con H2O2  " , cinetica di reazione, meccanismi e catalisi , volo.  125, n .  21 ° dicembre 2018, pag.  1139-1157 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-018-1486-x , lettura online , accesso 19 marzo 2020 )
  26. "  Conosciamo la causa dei capelli bianchi  ", Science et Vie , n o  1100,maggio 2009, pag.  21 ( ISSN  0036-8369 )
  27. Baumann LS, Blauvelt A, Draelos ZD et al. Sicurezza ed efficacia della soluzione topica di perossido di idrogeno, 40% (p/p), in pazienti con cheratosi seborroica: risultati di 2 studi di fase 3 identici, randomizzati, in doppio cieco, controllati con placebo (A-101-SEBK-301/ 302) , J Am Acad Dermatol, 2018; 79: 869-877
  28. cf. Espace Mendès-France a Poitiers , mostra “Polizia scientifica”.
  29. LI Csepei e Cs. Bolla, "  L'amido è solo un indicatore visivo per lo iodio nella reazione oscillante di Briggs-Rauscher?  », Studia Univ. Babes-Bolyai Chemia , vol.  2, n °  1,2015, pag.  187-200 ( leggi in linea )
  30. (in) Nataša Pejić , Ljiljana Kolar-Anić , Jelena Maksimović e Marija Janković , "  Transizioni dinamiche nella reazione oscillante di Bray-Liebhafsky. Effetto del perossido di idrogeno e della temperatura sulla biforcazione  ” , Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis , vol.  118, n °  1,1 ° giugno 2016, pag.  15-26 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-016-0984-y , lettura online , accesso 19 marzo 2020 )
  31. (in) Dragomir Stanisavljev , Itana Nuša Bubanja e Kristina Stevanovic , "  Determinazione dello ione iodato in presenza di perossido di idrogeno con il flusso tecnico interrotto  " , Cinetica di reazione, Meccanismi e catalisi , Vol.  118, n °  1,1 ° giugno 2016, pag.  143–151 ( ISSN  1878-5204 , DOI  10.1007 / s11144-016-0977-x , lettura online , accesso 19 marzo 2020 )
  32. (in) LJ Thenard , "  Osservazioni su nuove combinazioni tra ossigeno e vari acidi  " , Annal. Chim. Fis. , 2 nd serie, vol.  8,1818, pag.  306-312 ( ISSN  0365-1444 , leggi in linea )
  33. (in) CW Jones , Applicazioni del perossido di idrogeno e derivati , Cambridge, Royal Society of Chemistry , al.  "Monografie RSC sulla tecnologia pulita",1999, 264  pag. ( ISBN  0-85404-536-8 e 9780854045365 , leggi online )
  34. (De) R. Wolffenstein , "  Concentration und Destillation von Wasserstoffsuperoxyd  " , Ber. Dtsch. chimica Ges. , vol.  27, n .  3,1894, pag.  3307–3312 ( ISSN  0365-9496 , DOI  10.1002 / cber.189402703127 )

Vedi anche

Articoli Correlati

link esterno

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