mno2-ի դերը ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծման մեջ. Տեսեք, թե ինչ է «Ջրածնի պերօքսիդը» այլ բառարաններում

Հոդվածի բովանդակությունը

ՋՐԱԾՆԻ ՊԵՐՕՔՍԻԴ– (հին անվանումը՝ ջրածնի պերօքսիդ), ջրածնի և թթվածնի H 2 O 2 միացություն, որը պարունակում է թթվածնի ռեկորդային քանակություն՝ 94% քաշով։ H 2 O 2 մոլեկուլները պարունակում են պերօքսիդի խմբեր –O–O– ( սմ. ՊԵՐՕՔՍԻԴՆԵՐ), որոնք մեծապես որոշում են այս միացության հատկությունները։

Ջրածնի պերօքսիդն առաջին անգամ ստացել է 1818 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս Լուի Ժակ Թենարը (1777 – 1857)՝ բարիումի պերօքսիդը բարձր սառեցված աղաթթվով մշակելով.

BaO 2 + 2HCl ® BaCl 2 + H 2 O 2: Բարիումի պերօքսիդն իր հերթին ստացվել է բարիումի մետաղը այրելով։ H 2 O 2-ը լուծույթից առանձնացնելու համար Թենարը դրանից հանել է ստացված բարիումի քլորիդը՝ BaCl 2 + Ag 2 SO 4 ® 2AgCl + BaSO 4 ։ Որպեսզի հետագայում թանկարժեք արծաթի աղ չօգտագործվի, ծծմբական թթու են օգտագործել H 2 O 2 ստանալու համար՝ BaO 2 + H 2 SO 4 ® BaSO 4 + H 2 O 2, քանի որ այս դեպքում բարիումի սուլֆատը մնում է նստվածքում։ . Երբեմն օգտագործվում էր մեկ այլ մեթոդ. ածխաթթու գազը ջրի մեջ անցկացվում էր BaO 2-ի կասեցման մեջ՝ BaO 2 + H 2 O + CO 2 ® BaCO 3 + H 2 O 2, քանի որ բարիումի կարբոնատը նույնպես անլուծելի է: Այս մեթոդն առաջարկել է ֆրանսիացի քիմիկոս Անտուան ​​Ժերոմ Բալարդը (1802–1876), ով հայտնի է դարձել նոր քիմիական տարրի հայտնաբերմամբ՝ բրոմ (1826)։ Օգտագործվել են նաև ավելի էկզոտիկ մեթոդներ, օրինակ՝ էլեկտրական լիցքաթափման գործողությունը 97% թթվածնի և 3% ջրածնի խառնուրդի վրա հեղուկ օդի ջերմաստիճանում (մոտ –190 ° C), ուստի H 2 O 87% լուծույթ։ ստացվել է 2.

H 2 O 2-ը խտացվել է շատ մաքուր լուծույթները զգուշորեն գոլորշիացնելով ջրային բաղնիքում 70–75 ° C-ից ոչ ավելի ջերմաստիճանում; այս կերպ դուք կարող եք ստանալ մոտավորապես 50% լուծույթ: Անհնար է ավելի ուժեղ տաքացնել. տեղի է ունենում H 2 O 2-ի տարրալուծում, ուստի ջրի թորումն իրականացվել է նվազեցված ճնշմամբ՝ օգտագործելով H 2 O-ի գոլորշիների ճնշման (և, հետևաբար, եռման կետում) ուժեղ տարբերությունը: և H 2 O 2. Այսպիսով, 15 մմ Hg ճնշման դեպքում: Նախ, հիմնականում ջուրը թորում են, իսկ 28 մմ ս.ս.-ով: և 69,7 ° C ջերմաստիճանում, մաքուր ջրածնի պերօքսիդը թորված է: Կոնցենտրացիայի մեկ այլ եղանակ է սառեցումը, քանի որ թույլ լուծույթները սառչելիս սառույցը գրեթե չի պարունակում H 2 O 2: Ի վերջո, հնարավոր է ջրազրկել՝ ծծմբաթթվով ջրի գոլորշին կլանելով ապակե զանգի տակ սառը վիճակում:

19-րդ դարի շատ հետազոտողներ, ովքեր ստացել են մաքուր ջրածնի պերօքսիդ, նշել են այս միացության վտանգները։ Այսպիսով, երբ նրանք փորձում էին առանձնացնել H 2 O 2 ջրից նոսր լուծույթներից դիէթիլ եթերով արդյունահանման միջոցով, որին հաջորդում էր ցնդող եթերի թորումը, ստացված նյութը երբեմն առանց որևէ ակնհայտ պատճառի պայթում էր: Այս փորձերից մեկում գերմանացի քիմիկոս Յու.Վ.Բրուլը ստացավ անջուր H 2 O 2, որն ուներ օզոնի հոտ և պայթեց՝ դիպչելով չհալված ապակե ձողին: Չնայած H 2 O 2-ի փոքր քանակությանը (ընդամենը 1–2 մլ), պայթյունն այնքան ուժեղ է եղել, որ սեղանի տախտակի վրա կլոր անցք է բացել, ոչնչացրել դարակի պարունակությունը, ինչպես նաև շշերն ու գործիքները, որոնք կանգնած են դրա վրա։ սեղան և մոտակայքում:

Ֆիզիկական հատկություններ.

Մաքուր ջրածնի պերօքսիդը շատ է տարբերվում H 2 O 2-ի ծանոթ 3% լուծույթից, որը գտնվում է տնային բժշկության կաբինետում: Նախ, այն գրեթե մեկուկես անգամ ավելի ծանր է, քան ջուրը (խտությունը 20 ° C-ում 1,45 գ/սմ 3 է): H 2 O 2-ը սառչում է ջրի սառեցման կետից մի փոքր ցածր ջերմաստիճանում՝ մինուս 0,41 ° C, բայց եթե մաքուր հեղուկը արագ սառչում եք, այն սովորաբար չի սառչում, այլ գերսառչում է՝ վերածվելով թափանցիկ ապակե զանգվածի։ H 2 O 2 լուծույթները սառչում են զգալիորեն ցածր ջերմաստիճանում. 30% լուծույթ - մինուս 30 ° C և 60% լուծույթ - մինուս 53 ° C: H 2 O 2 եռում է սովորական ջրից բարձր ջերմաստիճանում, - 150,2°C ջերմաստիճանում H 2 O 2 ապակին ավելի վատ է թրջում, քան ջուրը, և դա հանգեցնում է մի հետաքրքիր երևույթի ջրային լուծույթների դանդաղ թորման ժամանակ. մինչ ջուրը թորվում է լուծույթից, այն, ինչպես միշտ, հոսում է սառնարանից դեպի ընդունիչ։ կաթիլների տեսքով; երբ H 2 O 2-ը սկսում է թորել, հեղուկը դուրս է գալիս սառնարանից շարունակական բարակ հոսքի տեսքով։ Մաշկի վրա մաքուր ջրածնի պերօքսիդը և դրա խտացված լուծույթները թողնում են սպիտակ բծեր և ուժեղ քիմիական այրվածքի հետևանքով առաջանում այրման սենսացիա։

Ջրածնի պերօքսիդի արտադրությանը նվիրված հոդվածում Թենարդը այնքան էլ հաջողությամբ չհամեմատեց այս նյութը օշարակի հետ, հավանաբար նա նկատի ուներ, որ մաքուր H 2 O 2, ինչպես շաքարի օշարակը, ուժեղ բեկում է լույսը. Իրոք, անջուր H 2 O 2-ի բեկման ինդեքսը (1.41) շատ ավելի մեծ է, քան ջրի (1.33): Այնուամենայնիվ, կամ սխալ մեկնաբանության, կամ ֆրանսերենից վատ թարգմանության պատճառով, գրեթե բոլոր դասագրքերը դեռ գրում են, որ մաքուր ջրածնի պերօքսիդը «խիտ, օշարակ հեղուկ» է և նույնիսկ տեսականորեն դա բացատրում են ջրածնային կապերի ձևավորմամբ: Բայց ջուրը նաև ջրածնային կապեր է ստեղծում։ Փաստորեն, H 2 O 2-ի մածուցիկությունը նույնն է, ինչ փոքր-ինչ սառեցված (մինչև 13 ° C) ջրի մածուցիկությունը, բայց չի կարելի ասել, որ սառը ջուրը օշարակի պես հաստ է:

Քայքայման ռեակցիա.

Մաքուր ջրածնի պերօքսիդը շատ վտանգավոր նյութ է, քանի որ որոշակի պայմաններում հնարավոր է դրա պայթյունավտանգ տարրալուծումը. . Սա շատ մեծ էներգիա է. այն ավելի մեծ է, քան արտազատվողը, երբ ջրածնի և քլորի խառնուրդի պայթյունի ժամանակ առաջանում է 1 մոլ HCl; բավական է ամբողջությամբ գոլորշիացնել 2,5 անգամ ավելի շատ ջուր, քան գոյանում է այս ռեակցիայի ժամանակ։ H 2 O 2-ի խտացված ջրային լուծույթները նույնպես վտանգավոր են դրանց առկայության դեպքում, շատ օրգանական միացություններ հեշտությամբ բռնկվում են, և այդպիսի խառնուրդները կարող են պայթել հարվածից: Խտացված լուծույթները պահելու համար օգտագործեք հատուկ մաքուր ալյումինից կամ մոմապատ ապակե տարաներից պատրաստված անոթներ:

Ավելի հաճախ հանդիպում եք H 2 O 2-ի ավելի քիչ խտացված 30% լուծույթի, որը կոչվում է պերհիդրոլ, բայց նման լուծույթը նույնպես վտանգավոր է. այն մաշկի վրա այրվածքներ է առաջացնում (դրա ազդեցության դեպքում մաշկը անմիջապես սպիտակում է գունաթափման պատճառով: գունազարդման նյութեր); H 2 O 2-ի և դրա լուծույթների տարրալուծումը, ներառյալ պայթուցիկ տարրալուծումը, պայմանավորված է բազմաթիվ նյութերով, օրինակ՝ ծանր մետաղների իոններով, որոնք այս դեպքում կատալիզատորի դեր են խաղում և նույնիսկ փոշու մասնիկները։

H 2 O 2-ի պայթյունները բացատրվում են ռեակցիայի ուժեղ էկզոթերմիկությամբ, գործընթացի շղթայական բնույթով և տարբեր նյութերի առկայության դեպքում H 2 O 2-ի տարրալուծման ակտիվացման էներգիայի զգալի նվազմամբ, ինչպես կարելի է դատել հետևյալ տվյալները.

Արյան մեջ հայտնաբերված է կատալազ ֆերմենտը; Դրա շնորհիվ է, որ դեղագործական «ջրածնի պերօքսիդը» «եռում» է թթվածնի արտազատումից, երբ այն օգտագործվում է կտրված մատը ախտահանելու համար։ H 2 O 2-ի խտացված լուծույթի տարրալուծման ռեակցիան կատալազի ազդեցության տակ օգտագործվում է ոչ միայն մարդկանց կողմից. Հենց այս ռեակցիան է օգնում ռմբակոծիչ բզեզին պայքարել թշնամիների դեմ՝ նրանց վրա տաք հոսք բաց թողնելով ( սմ. Պայթուցիկ նյութեր): Մեկ այլ ֆերմենտ՝ պերօքսիդազը, այլ կերպ է գործում՝ այն չի քայքայում H2O2-ը, սակայն նրա ներկայությամբ տեղի է ունենում այլ նյութերի օքսիդացում ջրածնի պերօքսիդով։

Ֆերմենտները, որոնք ազդում են ջրածնի պերօքսիդի ռեակցիաների վրա, կարևոր դեր են խաղում բջջի կյանքում: Էներգիան մատակարարվում է մարմնին օքսիդացման ռեակցիաների միջոցով, որոնք ներառում են թոքերից եկող թթվածինը: Այս ռեակցիաների ժամանակ միջանկյալ ձևավորվում է H 2 O 2, որը վնասակար է բջջի համար, քանի որ անդառնալի վնաս է հասցնում տարբեր բիոմոլեկուլներին։ Կատալազը և պերօքսիդազը միասին աշխատում են H2O2-ը վերածելու ջրի և թթվածնի:

H 2 O 2-ի տարրալուծման ռեակցիան հաճախ ընթանում է ըստ արմատական ​​շղթայի մեխանիզմի ( սմ. Շղթայական ռեակցիաներ), մինչդեռ կատալիզատորի դերը ազատ ռադիկալներ նախաձեռնելն է: Այսպիսով, H 2 O 2 և Fe 2+ (այսպես կոչված Fenton ռեագենտ) ջրային լուծույթների խառնուրդում տեղի է ունենում էլեկտրոնի փոխանցման ռեակցիա Fe 2+ իոնից դեպի H 2 O 2 մոլեկուլ՝ Fe-ի ձևավորմամբ։ 3+ իոն և շատ անկայուն արմատական ​​անիոն . –, որն անմիջապես տրոհվում է OH – անիոնի և ազատ հիդրօքսիլ ռադիկալի OH-ի . (սմ. ԱԶԱՏ ՌԱԴԻԿԱԼՆԵՐ): Արմատական ​​ՆԱ . շատ ակտիվ. Եթե ​​համակարգում կան օրգանական միացություններ, ապա հնարավոր են տարբեր ռեակցիաներ հիդրօքսիլ ռադիկալների հետ։ Այսպիսով, անուշաբույր միացությունները և հիդրօքսի թթուները օքսիդանում են (բենզոլը, օրինակ, վերածվում է ֆենոլի), չհագեցած միացությունները կարող են հիդրոքսիլ խմբեր կցել կրկնակի կապին՝ CH 2 = CH – CH 2 OH + 2 OH: . ® HOCH 2 –CH(OH)–CH2 –OH և կարող է մտնել պոլիմերացման ռեակցիա: Համապատասխան ռեակտիվների բացակայության դեպքում OH . փոխազդում է H 2 O 2-ի հետ՝ ձևավորելով ավելի քիչ ակտիվ ռադիկալ HO 2 . , որն ունակ է նվազեցնել Fe 2+ իոնները, ինչը փակում է կատալիտիկ ցիկլը.

H 2 O 2 + Fe 2 + ® Fe 3 + + OH . +OH –

ՆԱ . + H 2 O 2 ® H 2 O + HO 2 .

ՀՕ 2 . + Fe 3+ ® Fe 2+ + O 2 + H +

H + + OH – ® H 2 O.

Որոշակի պայմաններում հնարավոր է H 2 O 2-ի շղթայական տարրալուծումը, որի պարզեցված մեխանիզմը կարելի է ներկայացնել գծապատկերով.

ՆԱ . + H 2 O 2 ® H 2 O + HO 2 . 2 . + H 2 O 2 ® H 2 O + O 2 + OH . և այլն:

H 2 O 2-ի տարրալուծման ռեակցիաները տեղի են ունենում փոփոխական վալենտության տարբեր մետաղների առկայության դեպքում: Երբ կապված են բարդ միացությունների հետ, դրանք հաճախ զգալիորեն մեծացնում են իրենց ակտիվությունը: Օրինակ, պղնձի իոնները ավելի քիչ ակտիվ են, քան երկաթի իոնները, բայց կապված ամոնիակային համալիրներում 2+, նրանք առաջացնում են H 2 O 2-ի արագ տարրալուծում: Նմանատիպ ազդեցություն ունեն որոշ օրգանական միացությունների հետ կոմպլեքսներում կապված Mn 2+ իոնները։ Այս իոնների առկայության դեպքում հնարավոր է եղել չափել ռեակցիայի շղթայի երկարությունը։ Դա անելու համար մենք նախ չափեցինք ռեակցիայի արագությունը լուծույթից թթվածնի ազատման արագությամբ: Այնուհետև լուծույթի մեջ ներարկվել է արգելակիչ՝ շատ ցածր կոնցենտրացիայով (մոտ 10–5 մոլ/լ), մի նյութ, որն արդյունավետորեն փոխազդում է ազատ ռադիկալների հետ և այդպիսով կոտրում է շղթան։ Թթվածնի արտազատումը անմիջապես դադարեց, բայց մոտ 10 րոպե հետո, երբ ամբողջ արգելիչը սպառվեց, այն նորից վերսկսվեց նույն արագությամբ: Իմանալով ռեակցիայի արագությունը և շղթայի ավարտի արագությունը՝ հեշտ է հաշվարկել շղթայի երկարությունը, որը հավասար է 10 3 միավորի։ Շղթայի մեծ երկարությունը որոշում է H 2 O 2 տարրալուծման բարձր արդյունավետությունը ամենաարդյունավետ կատալիզատորների առկայության դեպքում, որոնք մեծ արագությամբ առաջացնում են ազատ ռադիկալներ: Տվյալ շղթայի երկարության դեպքում H 2 O 2-ի տարրալուծման արագությունը իրականում աճում է հազար անգամ:

Երբեմն H 2 O 2-ի նկատելի տարրալուծումը պայմանավորված է նույնիսկ կեղտերի հետքերով, որոնք գրեթե անալիտիկորեն չեն հայտնաբերվել: Այսպիսով, պարզվեց, որ ամենաարդյունավետ կատալիզատորներից մեկը մետաղական օսմիումի լուծույթն է. նրա ուժեղ կատալիտիկ ազդեցությունը նկատվել է նույնիսկ 1:109 նոսրացման դեպքում, այսինքն. 1 գ Os 1000 տոննա ջրին: Ակտիվ կատալիզատորներ են պալադիումի, պլատինի, իրիդիումի, ոսկու, արծաթի, ինչպես նաև որոշ մետաղների պինդ օքսիդներ՝ MnO 2, Co 2 O 3, PbO 2 և այլն կոլոիդային լուծույթներ, որոնք իրենք չեն փոխվում։ Քայքայումը կարող է շատ արագ ընթանալ։ Այսպիսով, եթե MnO 2-ի փոքր պտղունցը նետվում է փորձանոթի մեջ H 2 O 2 30% լուծույթով, ապա փորձանոթից դուրս է գալիս գոլորշու սյունակ հեղուկի շիթով: Ավելի խտացված լուծույթների դեպքում պայթյուն է տեղի ունենում: Պլատինի մակերևույթի վրա քայքայումը տեղի է ունենում ավելի հանգիստ: Այս դեպքում ռեակցիայի արագության վրա մեծ ազդեցություն ունի մակերեսի վիճակը: Գերմանացի քիմիկոս Վալտեր Սփրինգը վարել է 19-րդ դարի վերջին. նման փորձ. Մանրակրկիտ մաքրված և հղկված պլատինե գավաթում H 2 O 2 38% լուծույթի քայքայման ռեակցիան տեղի չի ունեցել նույնիսկ մինչև 60 ° C տաքացնելիս: Եթե ասեղով հազիվ նկատելի քերծվածք եք անում բաժակի հատակին այնուհետև արդեն սառը (12 ° C-ում) լուծույթը սկսում է թթվածնի փուչիկները արձակել քերծվածքի տեղում, և երբ ջեռուցվում է, այս տարածքի երկայնքով տարրալուծումը նկատելիորեն մեծանում է: Եթե ​​նման լուծույթի մեջ մտցվի սպունգանման պլատին, որն ունի շատ մեծ մակերես, ապա հնարավոր է պայթուցիկ քայքայումը։

H 2 O 2-ի արագ տարրալուծումը կարող է օգտագործվել արդյունավետ դասախոսական փորձի համար, եթե կատալիզատորը ավելացնելուց առաջ լուծույթին ավելացնեն մակերեսային ակտիվ նյութ (օճառ, շամպուն): Արտազատված թթվածինը հարուստ սպիտակ փրփուր է ստեղծում, որը կոչվում է «փղերի ատամի մածուկ»։

H 2 O 2 + 2I – + 2H + ® 2H 2 O + I 2

I 2 + H 2 O 2 ® 2I – + 2H + + O 2:

Ոչ շղթայական ռեակցիա է տեղի ունենում նաև թթվային լուծույթներում Fe 2+ իոնների օքսիդացման դեպքում՝ 2FeSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O։

Քանի որ ջրային լուծույթները գրեթե միշտ պարունակում են տարբեր կատալիզատորների հետքեր (ապակու մեջ պարունակվող մետաղի իոնները կարող են նաև կատալիզացնել տարրալուծումը), երկարատև պահպանման ընթացքում H2O2 լուծույթներին ավելացվում են ինհիբիտորներ և կայունացուցիչներ, որոնք կապում են մետաղական իոնները, նույնիսկ նոսրացված: Այս դեպքում լուծույթները մի փոքր թթվացվում են, քանի որ ապակու վրա մաքուր ջրի ազդեցությունը առաջացնում է մի փոքր ալկալային լուծույթ, որը նպաստում է H 2 O 2-ի քայքայմանը:

H 2 O 2-ի տարրալուծման այս բոլոր հատկանիշները թույլ են տալիս լուծել հակասությունը: Մաքուր H 2 O 2 ստանալու համար անհրաժեշտ է թորում կատարել նվազեցված ճնշման տակ, քանի որ նյութը քայքայվում է, երբ տաքացվում է 70 ° C-ից բարձր և նույնիսկ, չնայած շատ դանդաղ, սենյակային ջերմաստիճանում (ինչպես նշված է Քիմիական հանրագիտարանում, արագությամբ. տարեկան 0,5%): Այս դեպքում ինչպե՞ս է ստացվել նույն հանրագիտարանում 150,2°C մթնոլորտային ճնշման եռման կետը։ Սովորաբար, նման դեպքերում օգտագործվում է ֆիզիկաքիմիական օրենք. հեղուկի գոլորշիների ճնշման լոգարիթմը գծայինորեն կախված է հակադարձ ջերմաստիճանից (Քելվինի սանդղակի վրա), այնպես որ, եթե դուք ճշգրիտ չափում եք H 2 O 2 գոլորշու ճնշումը մի քանի ( ցածր) ջերմաստիճանը, դուք հեշտությամբ կարող եք հաշվարկել, թե որ ջերմաստիճանում այս ճնշումը կհասնի 760 մմ Hg: Եվ սա նորմալ պայմաններում եռման կետն է։

Տեսականորեն, OH ռադիկալներ . կարող է ձևավորվել նաև նախաձեռնողների բացակայության դեպքում՝ ավելի թույլ O–O կապի խզման հետևանքով, բայց դա պահանջում է բավականին բարձր ջերմաստիճան։ Չնայած H 2 O 2 մոլեկուլում այս կապի խզման համեմատաբար ցածր էներգիային (այն հավասար է 214 կՋ/մոլի, որը 2,3 անգամ պակաս է, քան ջրի մոլեկուլի H–OH կապը), O–O կապը դեռ բավականին ուժեղ է, այնպես որ ջրածնի պերօքսիդը բացարձակապես կայուն է սենյակային ջերմաստիճանում: Եվ նույնիսկ եռման կետում (150°C) այն պետք է շատ դանդաղ քայքայվի։ Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ այս ջերմաստիճանում 0,5%-ի տարրալուծումը նույնպես պետք է տեղի ունենա բավականին դանդաղ, նույնիսկ եթե շղթայի երկարությունը 1000 օղակ է: Հաշվարկների և փորձարարական տվյալների միջև անհամապատասխանությունը բացատրվում է կատալիտիկ տարրալուծմամբ, որն առաջանում է հեղուկի և ռեակցիայի անոթի պատերի ամենափոքր կեղտերից: Հետևաբար, շատ հեղինակների կողմից չափված H 2 O 2-ի տարրալուծման ակտիվացման էներգիան միշտ զգալիորեն պակաս է 214 կՋ/մոլից, նույնիսկ «կատալիզատորի բացակայության դեպքում»։ Իրականում, միշտ կա տարրալուծման կատալիզատոր՝ և՛ լուծույթում աննշան կեղտերի տեսքով, և՛ անոթի պատերի տեսքով, այդ իսկ պատճառով անջուր H 2 O 2 տաքացումը մինչև եռալը մթնոլորտային ճնշման տակ բազմիցս առաջացրել է պայթյուններ:

Որոշ պայմաններում H 2 O 2-ի տարրալուծումը տեղի է ունենում շատ անսովոր, օրինակ, եթե կալիումի յոդատի KIO 3-ի առկայության դեպքում տաքացնում եք H 2 O 2 լուծույթը թթվածացված ծծմբաթթվով, ապա ռեագենտների որոշակի կոնցենտրացիաներում տատանվում է. նկատվում է ռեակցիա, և թթվածնի արտազատումը պարբերաբար դադարում է, այնուհետև վերսկսվում է 40-ից 800 վայրկյան ժամանակահատվածով:

H2O2-ի քիմիական հատկությունները.

Ջրածնի պերօքսիդը թթու է, բայց շատ թույլ: H 2 O 2 H + + HO 2 – 25° C-ի դիսոցման հաստատունը 2.4 10 –12 է, ինչը 5 կարգով փոքր է H 2 S-ի համար: Ալկալիների և հողալկալիական մետաղների միջին աղերը H 2 O 2 են. սովորաբար կոչվում են պերօքսիդներ ( սմ. ՊԵՐՈՔՍԻԴՆԵՐ): Ջրում լուծվելիս դրանք գրեթե ամբողջությամբ հիդրոլիզվում են՝ Na 2 O 2 + 2H 2 O ® 2NaOH + H 2 O 2: Հիդրոլիզը նպաստում է լուծույթների թթվացմանը։ Որպես թթու՝ H 2 O 2-ը նաև ձևավորում է թթվային աղեր, օրինակ՝ Ba(HO 2) 2, NaHO 2 և այլն: Թթվային աղերը ավելի քիչ են ենթարկվում հիդրոլիզի, բայց տաքացնելիս հեշտությամբ քայքայվում են՝ ազատելով թթվածին. 2NaHO 2 ® 2NaOH + O 2. Ազատված ալկալին, ինչպես H 2 O 2-ի դեպքում, նպաստում է քայքայմանը։

H 2 O 2 լուծույթները, հատկապես խտացվածները, ունեն ուժեղ օքսիդացնող ազդեցություն։ Այսպիսով, երբ H 2 O 2-ի 65% լուծույթը կիրառվում է թղթի, թեփի և այլ դյուրավառ նյութերի վրա, դրանք բռնկվում են: Ավելի քիչ խտացված լուծույթները գունազրկում են շատ օրգանական միացություններ, օրինակ՝ ինդիգո: Ֆորմալդեհիդի օքսիդացումը տեղի է ունենում արտասովոր ձևով՝ H 2 O 2-ը վերածվում է ոչ թե ջրի (ինչպես սովորաբար), այլ ազատ ջրածնի՝ 2HCHO + H 2 O 2 ® 2HCOOH + H 2 ։ Եթե ​​վերցնում եք H 2 O 2-ի 30% լուծույթ և HCHO 40% լուծույթ, ապա մի փոքր տաքացնելուց հետո սկսվում է բուռն ռեակցիա, հեղուկը եռում է և փրփրում։ H 2 O 2 նոսր լուծույթների օքսիդատիվ ազդեցությունն առավել ցայտուն է թթվային միջավայրում, օրինակ՝ H 2 O 2 + H 2 C 2 O 4 ® 2H 2 O + 2CO 2, բայց օքսիդացումը հնարավոր է նաև ալկալային միջավայրում։ :

Na + H 2 O 2 + NaOH ® Na 2; 2K 3 + 3H 2 O 2 ® 2KCrO 4 + 2KOH + 8H 2 O:

Սև կապարի սուլֆիդի օքսիդացումը սպիտակ սուլֆատ PbS + 4H 2 O 2 ® PbSO 4 + 4H 2 O կարող է օգտագործվել հին նկարներում մուգ սպիտակ կապարի վերականգնման համար: Լույսի ազդեցության տակ աղաթթվի օքսիդացում է տեղի ունենում.

H 2 O 2 + 2HCl ® 2H 2 O + Cl 2: Թթուներին H 2 O 2 ավելացնելը մեծապես մեծացնում է դրանց ազդեցությունը մետաղների վրա: Այսպիսով, H 2 O 2 և նոսրացած H 2 SO 4 խառնուրդում լուծվում են պղինձը, արծաթը և սնդիկը. Յոդը թթվային միջավայրում օքսիդացվում է մինչև պարբերական թթու HIO 3, ծծմբի երկօքսիդը՝ ծծմբաթթու և այլն։

Սովորական է, որ գինաթթվի կալիումի նատրիումի աղի օքսիդացումը (Ռոշելի աղ) տեղի է ունենում կոբալտի քլորիդի առկայության դեպքում՝ որպես կատալիզատոր։ Ռեակցիայի ընթացքում KOOC(CHOH) 2 COONa + 5H 2 O 2 ® KHCO 3 + NaHCO 3 + 6H 2 O + 2CO 2 վարդագույն CoCl 2-ը փոխում է գույնը դեպի կանաչ՝ թարտրատի հետ բարդ միացության՝ քարաթթվի անիոնի առաջացման պատճառով։ Քանի որ ռեակցիան ընթանում է, և տարտրատը օքսիդանում է, համալիրը քայքայվում է, և կատալիզատորը կրկին դառնում է վարդագույն: Եթե ​​կոբալտի քլորիդի փոխարեն որպես կատալիզատոր օգտագործվում է պղնձի սուլֆատը, ապա միջանկյալ միացությունը, կախված սկզբնական ռեակտիվների հարաբերակցությունից, կունենա նարնջագույն կամ կանաչ գույն։ Ռեակցիայի ավարտից հետո պղնձի սուլֆատի կապույտ գույնը վերականգնվում է:

Ջրածնի պերօքսիդը բոլորովին այլ կերպ է արձագանքում ուժեղ օքսիդացնող նյութերի, ինչպես նաև այն նյութերի առկայության դեպքում, որոնք հեշտությամբ ազատում են թթվածինը: Նման դեպքերում H 2 O 2-ը կարող է նաև հանդես գալ որպես վերականգնող նյութ թթվածնի միաժամանակյա արտազատմամբ (այսպես կոչված H 2 O 2-ի վերականգնողական տարրալուծում), օրինակ.

2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4 ® K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O;

Ag 2 O + H 2 O 2 ® 2Ag + H 2 O + O 2;

O 3 + H 2 O 2 ® H 2 O + 2O 2;

NaOCl + H 2 O 2 ® NaCl + H 2 O + O 2:

Վերջին ռեակցիան հետաքրքիր է, քանի որ այն արտադրում է գրգռված թթվածնի մոլեկուլներ, որոնք արտանետում են նարնջագույն ֆլյուորեսցենտ ( սմ. Քլոր ԱԿՏԻՎ): Նմանապես, մետաղական ոսկին ազատվում է ոսկու աղերի լուծույթներից, մետաղական սնդիկը ստացվում է սնդիկի օքսիդից և այլն։ H 2 O 2-ի այս անսովոր հատկությունը թույլ է տալիս, օրինակ, կալիումի հեքսացիանոֆերատ (II) օքսիդացնել, այնուհետև պայմանները փոխելով` նույն ռեագենտի միջոցով ռեակցիայի արտադրանքը վերածել սկզբնական միացության: Առաջին ռեակցիան տեղի է ունենում թթվային միջավայրում, երկրորդը՝ ալկալային միջավայրում.

2K 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® 2K 3 + K 2 SO 4 + 2H 2 O;

2K 3 + H 2 O 2 + 2KOH ® 2K 4 + 2H 2 O + O 2:

(H 2 O 2-ի «երկակի կերպարը» քիմիայի մեկ ուսուցչի թույլ տվեց համեմատել ջրածնի պերօքսիդը հայտնի անգլիացի գրող Սթիվենսոնի պատմվածքի հերոսի հետ. Բժիշկ Ջեքիլի և պարոն Հայդի տարօրինակ դեպքը, իր հորինած կոմպոզիցիայի ազդեցության տակ նա կարող էր կտրուկ փոխել իր բնավորությունը՝ պատկառելի ջենթլմենից վերածվելով արյունարբու մոլագարի։)

H2O2-ի ստացում:

H 2 O 2 մոլեկուլները միշտ փոքր քանակությամբ են ստացվում տարբեր միացությունների այրման և օքսիդացման ժամանակ։ Այրման ժամանակ H 2 O 2 ձևավորվում է կամ ելակետային միացություններից ջրածնի ատոմների աբստրակցիայով միջանկյալ հիդրոպերօքսիդի ռադիկալներով, օրինակ՝ HO 2 . + CH 4 ® H 2 O 2 + CH 3 . , կամ ակտիվ ազատ ռադիկալների ռեկոմբինացիայի արդյունքում՝ 2OH . ® Н 2 О 2 , Н . + ԲԱՅՑ 2 . ® H 2 O 2. Օրինակ, եթե թթվածին-ջրածնի բոցն ուղղված է սառույցի մի կտորի վրա, ապա հալված ջուրը կպարունակի նկատելի քանակությամբ H 2 O 2, որը ձևավորվել է ազատ ռադիկալների վերամիավորման արդյունքում (H 2 O 2 մոլեկուլները անմիջապես քայքայվում են բոց): Նմանատիպ արդյունք է ստացվում, երբ այրվում են այլ գազեր։ H 2 O 2-ի ձևավորումը կարող է տեղի ունենալ նաև ցածր ջերմաստիճաններում՝ տարբեր ռեդոքսային պրոցեսների արդյունքում։

Արդյունաբերության մեջ ջրածնի պերօքսիդը վաղուց այլևս չի արտադրվում Tenara մեթոդով - բարիումի պերօքսիդից, բայց օգտագործվում են ավելի ժամանակակից մեթոդներ: Դրանցից մեկը ծծմբաթթվի լուծույթների էլեկտրոլիզն է։ Այս դեպքում անոդում սուլֆատի իոնները օքսիդացվում են պերսուլֆատ իոնների՝ 2SO 4 2– – 2e ® S 2 O 8 2– ։ Գերծծմբաթթուն այնուհետև հիդրոլիզացվում է.

H 2 S 2 O 8 + 2H 2 O ® H 2 O 2 + 2H 2 SO 4:

Կաթոդում, ինչպես միշտ, ջրածինը ազատվում է, ուստի ընդհանուր ռեակցիան նկարագրվում է 2H 2 O ® H 2 O 2 + H 2 հավասարմամբ: Սակայն հիմնական ժամանակակից մեթոդը (համաշխարհային արտադրության ավելի քան 80%-ը) որոշ օրգանական միացությունների օքսիդացումն է, օրինակ՝ էթիլանտրահիդրոքինոնը, մթնոլորտի թթվածնով օրգանական լուծիչում, մինչդեռ H 2 O 2 և համապատասխան անտրախինոնը ձևավորվում են անտրահիդրոքինոնից, որը այնուհետև կատալիզատորի վրա ջրածնով կրկին վերածվել է անտրահիդրոքինոնի: Ջրածնի պերօքսիդը խառնուրդից հանվում է ջրով և խտացվում թորման միջոցով։ Նմանատիպ ռեակցիա է տեղի ունենում, երբ օգտագործվում է իզոպրոպիլային սպիրտ (այն տեղի է ունենում հիդրոպերօքսիդի միջանկյալ ձևավորման դեպքում). O 2. Անհրաժեշտության դեպքում ստացված ացետոնը կարող է նաև վերածվել իզոպրոպիլային ալկոհոլի:

H2O2-ի կիրառում.

Ջրածնի պերօքսիդը լայնորեն կիրառվում է, և դրա համաշխարհային արտադրությունը տարեկան հասնում է հարյուր հազարավոր տոննայի։ Այն օգտագործվում է անօրգանական պերօքսիդներ արտադրելու համար, որպես հրթիռային վառելիքի օքսիդիչ, օրգանական սինթեզներում, յուղերի, ճարպերի, գործվածքների, թղթի սպիտակեցման, կիսահաղորդչային նյութերի մաքրման, հանքաքարերից արժեքավոր մետաղներ հանելու համար (օրինակ՝ ուրան՝ իր չլուծվող ձևը փոխակերպելու միջոցով։ լուծվողի մեջ), կեղտաջրերի մաքրման համար: Բժշկության մեջ H 2 O 2 լուծույթները օգտագործվում են լորձաթաղանթների բորբոքային հիվանդությունների (ստոմատիտ, տոնզիլիտ) ողողման և քսելու, ինչպես նաև թարախային վերքերի բուժման համար։ Կոնտակտային ոսպնյակների պատյանները երբեմն ունեն շատ փոքր քանակությամբ պլատինե կատալիզատոր, որը տեղադրված է կափարիչի մեջ: Ոսպնյակները ախտահանելու համար դրանք մատիտատուփի մեջ լցնում են H 2 O 2 3%-անոց լուծույթով, սակայն քանի որ այս լուծույթը վնասակար է աչքերի համար, որոշ ժամանակ անց մատիտատուփը շրջվում է։ Այս դեպքում կափարիչի կատալիզատորը արագորեն քայքայում է H 2 O 2-ը մաքուր ջրի և թթվածնի:

Ժամանակին նորաձև էր մազերը գունաթափելը «պերօքսիդով»:

Որոշ աղերի առկայության դեպքում ջրածնի պերօքսիդը ձևավորում է մի տեսակ պինդ «խտանյութ», որն ավելի հարմար է տեղափոխել և օգտագործել։ Այսպիսով, եթե H 2 O 2 ավելացվում է նատրիումի բորատի շատ սառեցված հագեցած լուծույթին (բորակ), աստիճանաբար ձևավորվում են նատրիումի պերոքսոբորատ Na 2 [(BO 2) 2 (OH) 4 ] մեծ թափանցիկ բյուրեղներ։ Այս նյութը լայնորեն օգտագործվում է գործվածքները սպիտակեցնելու և որպես լվացող միջոցների բաղադրիչ: H 2 O 2 մոլեկուլները, ինչպես ջրի մոլեկուլները, ի վիճակի են ներթափանցել աղերի բյուրեղային կառուցվածք՝ ձևավորելով բյուրեղային հիդրատների նման մի բան՝ պերօքսոհիդրատներ, օրինակ՝ K 2 CO 3 · 3H 2 O 2, Na 2 CO 3 · 1.5H 2 O; վերջին միացությունը սովորաբար հայտնի է որպես «պերսոլ»: Այսպես կոչված «հիդրոպերիտ» CO(NH 2) 2 · H 2 O 2 կլատրատ է - միացություն, որը ներառում է H 2 O 2 մոլեկուլները միզանյութի բյուրեղային ցանցի բացվածքներում:

Անալիտիկ քիմիայում ջրածնի պերօքսիդը կարող է օգտագործվել որոշ մետաղներ որոշելու համար։ Օրինակ, եթե ջրածնի պերօքսիդը ավելացվում է տիտանի (IV) աղի, տիտանիլ սուլֆատի լուծույթին, ապա լուծույթը ձեռք է բերում վառ նարնջագույն գույն՝ պերտիտանաթթվի ձևավորման պատճառով.

TiOSO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 ® H 2 + H 2 O. Անգույն մոլիբդատ իոնը MoO 4 2– օքսիդացված է H 2 O 2-ով ինտենսիվ նարնջագույն պերօքսիդ անիոնի մեջ: Կալիումի երկքրոմատի թթվացված լուծույթը H 2 O 2-ի առկայությամբ առաջացնում է պերքրոմաթթու՝ K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 ® H 2 Cr 2 O 12 + K 2 SO 4 + 5H 2 O: , որը բավականին արագ քայքայվում է՝ H 2 Cr 2 O 12 + 3H 2 SO 4 ® Cr 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O + 4O 2։ Եթե ​​գումարենք այս երկու հավասարումները, ապա կստանանք կալիումի երկքրոմատի վերացման ռեակցիան ջրածնի պերօքսիդի հետ.

K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 ® Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 9H 2 O + 4O 2.

Պերքրոմաթթուն կարող է արդյունահանվել ջրային լուծույթից եթերի հետ (այն շատ ավելի կայուն է եթերի լուծույթում, քան ջրում)։ Եթերային շերտը դառնում է ինտենսիվ կապույտ:

Իլյա Լինսոն

ՋՐԱԾՆԻ ՊԵՐՕՔՍԻԴ– (հին անվանումը՝ ջրածնի պերօքսիդ), ջրածնի և թթվածնի H 2 O 2 միացություն, որը պարունակում է թթվածնի ռեկորդային քանակություն՝ 94% քաշով։ H 2 O 2 մոլեկուլները պարունակում են պերօքսիդի խմբեր –O–O– ( սմ. ՊԵՐՈՔՍԻԴՆԵՐ), որոնք մեծապես որոշում են այս միացության հատկությունները։

Ջրածնի պերօքսիդն առաջին անգամ ստացել է 1818 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս Լուի Ժակ Թենարը (1777 – 1857)՝ բարիումի պերօքսիդը բարձր սառեցված աղաթթվով մշակելով.

BaO 2 + 2HCl  BaCl 2 + H 2 O 2. Բարիումի պերօքսիդն իր հերթին ստացվել է բարիումի մետաղը այրելով։ H 2 O 2 լուծույթից առանձնացնելու համար Թենարը դրանից հանել է առաջացած բարիումի քլորիդը՝ BaCl 2 + Ag 2 SO 4  2AgCl + BaSO 4 ։ Որպեսզի ապագայում թանկարժեք արծաթի աղ չօգտագործվի, ծծմբական թթու են օգտագործել H 2 O 2 արտադրելու համար՝ BaO 2 + H 2 SO 4  BaSO 4 + H 2 O 2, քանի որ այս դեպքում բարիումի սուլֆատը մնում է նստվածքում։ . Երբեմն օգտագործվում էր մեկ այլ մեթոդ՝ ածխածնի երկօքսիդը փոխանցվում էր ջրի մեջ BaO 2-ի կախոցի մեջ՝ BaO 2 + H 2 O + CO 2  BaCO 3 + H 2 O 2, քանի որ բարիումի կարբոնատը նույնպես անլուծելի է։ Այս մեթոդն առաջարկել է ֆրանսիացի քիմիկոս Անտուան ​​Ժերոմ Բալարդը (1802–1876), ով հայտնի է դարձել նոր քիմիական տարրի հայտնաբերմամբ՝ բրոմ (1826)։ Օգտագործվել են նաև ավելի էկզոտիկ մեթոդներ, օրինակ՝ էլեկտրական լիցքաթափման գործողությունը 97% թթվածնի և 3% ջրածնի խառնուրդի վրա հեղուկ օդի ջերմաստիճանում (մոտ –190 ° C), ուստի H 2 O 87% լուծույթ։ ստացվել է 2.

H 2 O 2-ը խտացվել է շատ մաքուր լուծույթները զգուշորեն գոլորշիացնելով ջրային բաղնիքում 70–75 ° C-ից ոչ ավելի ջերմաստիճանում; այս կերպ դուք կարող եք ստանալ մոտավորապես 50% լուծույթ: Անհնար է ավելի ուժեղ տաքացնել. տեղի է ունենում H 2 O 2-ի տարրալուծում, ուստի ջրի թորումն իրականացվել է նվազեցված ճնշմամբ՝ օգտագործելով H 2 O-ի գոլորշիների ճնշման (և, հետևաբար, եռման կետում) ուժեղ տարբերությունը: և H 2 O 2. Այսպիսով, 15 մմ Hg ճնշման դեպքում: Նախ, հիմնականում ջուրը թորում են, իսկ 28 մմ ս.ս.-ով: և 69,7 ° C ջերմաստիճանում, մաքուր ջրածնի պերօքսիդը թորված է: Կոնցենտրացիայի մեկ այլ եղանակ է սառեցումը, քանի որ թույլ լուծույթները սառչելիս սառույցը գրեթե չի պարունակում H 2 O 2: Ի վերջո, հնարավոր է ջրազրկել՝ ծծմբաթթվով ջրի գոլորշին կլանելով ապակե զանգի տակ սառը վիճակում:

19-րդ դարի շատ հետազոտողներ, ովքեր ստացել են մաքուր ջրածնի պերօքսիդ, նշել են այս միացության վտանգները։ Այսպիսով, երբ նրանք փորձում էին առանձնացնել H 2 O 2 ջրից նոսր լուծույթներից դիէթիլ եթերով արդյունահանման միջոցով, որին հաջորդում էր ցնդող եթերի թորումը, ստացված նյութը երբեմն առանց որևէ ակնհայտ պատճառի պայթում էր: Այս փորձերից մեկում գերմանացի քիմիկոս Յու.Վ.Բրուլը ստացավ անջուր H 2 O 2, որն ուներ օզոնի հոտ և պայթեց՝ դիպչելով չհալված ապակե ձողին: Չնայած H 2 O 2-ի փոքր քանակությանը (ընդամենը 1–2 մլ), պայթյունն այնքան ուժեղ է եղել, որ սեղանի տախտակի վրա կլոր անցք է բացել, ոչնչացրել դարակի պարունակությունը, ինչպես նաև շշերն ու գործիքները, որոնք կանգնած են դրա վրա։ սեղան և մոտակայքում:

Ֆիզիկական հատկություններ.Մաքուր ջրածնի պերօքսիդը շատ է տարբերվում H 2 O 2-ի ծանոթ 3% լուծույթից, որը գտնվում է տնային բժշկության կաբինետում: Նախ, այն գրեթե մեկուկես անգամ ավելի ծանր է, քան ջուրը (խտությունը 20 ° C-ում 1,45 գ/սմ 3 է): H 2 O 2-ը սառչում է ջրի սառեցման կետից մի փոքր ցածր ջերմաստիճանում՝ մինուս 0,41 ° C, բայց եթե մաքուր հեղուկը արագ սառչում եք, այն սովորաբար չի սառչում, այլ գերսառչում է՝ վերածվելով թափանցիկ ապակե զանգվածի։ H 2 O 2 լուծույթները սառչում են զգալիորեն ցածր ջերմաստիճանում. 30% լուծույթ - մինուս 30 ° C և 60% լուծույթ - մինուս 53 ° C: H 2 O 2 եռում է սովորական ջրից բարձր ջերմաստիճանում, - 150,2°C ջերմաստիճանում H 2 O 2 ապակին ավելի վատ է թրջում, քան ջուրը, և դա հանգեցնում է մի հետաքրքիր երևույթի ջրային լուծույթների դանդաղ թորման ժամանակ. մինչ ջուրը թորվում է լուծույթից, այն, ինչպես միշտ, հոսում է սառնարանից դեպի ընդունիչ։ կաթիլների տեսքով; երբ H 2 O 2-ը սկսում է թորել, հեղուկը դուրս է գալիս սառնարանից շարունակական բարակ հոսքի տեսքով։ Մաշկի վրա մաքուր ջրածնի պերօքսիդը և դրա խտացված լուծույթները թողնում են սպիտակ բծեր և ուժեղ քիմիական այրվածքի հետևանքով առաջանում այրման սենսացիա։

Ջրածնի պերօքսիդի արտադրությանը նվիրված հոդվածում Թենարդը այնքան էլ հաջողությամբ չհամեմատեց այս նյութը օշարակի հետ, հավանաբար նա նկատի ուներ, որ մաքուր H 2 O 2, ինչպես շաքարի օշարակը, ուժեղ բեկում է լույսը. Իրոք, անջուր H 2 O 2-ի բեկման ինդեքսը (1.41) շատ ավելի մեծ է, քան ջրի (1.33): Այնուամենայնիվ, կամ սխալ մեկնաբանության, կամ ֆրանսերենից վատ թարգմանության պատճառով, գրեթե բոլոր դասագրքերը դեռ գրում են, որ մաքուր ջրածնի պերօքսիդը «խիտ, օշարակ հեղուկ» է և նույնիսկ տեսականորեն դա բացատրում են ջրածնային կապերի ձևավորմամբ: Բայց ջուրը նաև ջրածնային կապեր է ստեղծում։ Փաստորեն, H 2 O 2-ի մածուցիկությունը նույնն է, ինչ փոքր-ինչ սառեցված (մինչև 13 ° C) ջրի մածուցիկությունը, բայց չի կարելի ասել, որ սառը ջուրը օշարակի պես հաստ է:

Քայքայման ռեակցիա.Մաքուր ջրածնի պերօքսիդը շատ վտանգավոր նյութ է, քանի որ որոշակի պայմաններում հնարավոր է դրա պայթյունավտանգ տարրալուծումը. . Սա շատ մեծ էներգիա է. այն ավելի մեծ է, քան արտազատվողը, երբ ջրածնի և քլորի խառնուրդի պայթյունի ժամանակ առաջանում է 1 մոլ HCl; բավական է ամբողջությամբ գոլորշիացնել 2,5 անգամ ավելի շատ ջուր, քան գոյանում է այս ռեակցիայի ժամանակ։ H 2 O 2-ի խտացված ջրային լուծույթները նույնպես վտանգավոր են դրանց առկայության դեպքում, շատ օրգանական միացություններ հեշտությամբ բռնկվում են, և այդպիսի խառնուրդները կարող են պայթել հարվածից: Խտացված լուծույթները պահելու համար օգտագործեք հատուկ մաքուր ալյումինից կամ մոմապատ ապակե տարաներից պատրաստված անոթներ:

Ավելի հաճախ հանդիպում եք H 2 O 2-ի ավելի քիչ խտացված 30% լուծույթի, որը կոչվում է պերհիդրոլ, բայց նման լուծույթը նույնպես վտանգավոր է. այն մաշկի վրա այրվածքներ է առաջացնում (դրա ազդեցության դեպքում մաշկը անմիջապես սպիտակում է գունաթափման պատճառով: գունազարդման նյութեր); H 2 O 2-ի և դրա լուծույթների տարրալուծումը, ներառյալ պայթուցիկ տարրալուծումը, պայմանավորված է բազմաթիվ նյութերով, օրինակ՝ ծանր մետաղների իոններով, որոնք այս դեպքում կատալիզատորի դեր են խաղում և նույնիսկ փոշու մասնիկները։

H 2 O 2-ի պայթյունները բացատրվում են ռեակցիայի ուժեղ էկզոթերմիկությամբ, գործընթացի շղթայական բնույթով և տարբեր նյութերի առկայության դեպքում H 2 O 2-ի տարրալուծման ակտիվացման էներգիայի զգալի նվազմամբ, ինչպես կարելի է դատել հետևյալ տվյալները.

Արյան մեջ հայտնաբերված է կատալազ ֆերմենտը; Դրա շնորհիվ է, որ դեղագործական «ջրածնի պերօքսիդը» «եռում» է թթվածնի արտազատումից, երբ այն օգտագործվում է կտրված մատը ախտահանելու համար։ H 2 O 2-ի խտացված լուծույթի տարրալուծման ռեակցիան կատալազի ազդեցության տակ օգտագործվում է ոչ միայն մարդկանց կողմից. Հենց այս ռեակցիան է օգնում ռմբակոծիչ բզեզին պայքարել թշնամիների դեմ՝ նրանց վրա տաք հոսք բաց թողնելով ( սմ. Պայթուցիկ նյութեր) Մեկ այլ ֆերմենտ՝ պերօքսիդազը, այլ կերպ է գործում՝ այն չի քայքայում H2O2-ը, սակայն նրա ներկայությամբ տեղի է ունենում այլ նյութերի օքսիդացում ջրածնի պերօքսիդով։

Ֆերմենտները, որոնք ազդում են ջրածնի պերօքսիդի ռեակցիաների վրա, կարևոր դեր են խաղում բջջի կյանքում: Էներգիան մատակարարվում է մարմնին օքսիդացման ռեակցիաների միջոցով, որոնք ներառում են թոքերից եկող թթվածինը: Այս ռեակցիաների ժամանակ միջանկյալ ձևավորվում է H 2 O 2, որը վնասակար է բջջի համար, քանի որ անդառնալի վնաս է հասցնում տարբեր բիոմոլեկուլներին։ Կատալազը և պերօքսիդազը միասին աշխատում են H2O2-ը վերածելու ջրի և թթվածնի:

H 2 O 2-ի տարրալուծման ռեակցիան հաճախ ընթանում է ըստ արմատական ​​շղթայի մեխանիզմի ( սմ. Շղթայական ռեակցիաներ), մինչդեռ կատալիզատորի դերը ազատ ռադիկալներ հարուցելն է։ Այսպիսով, H 2 O 2 և Fe 2+ (այսպես կոչված Fenton ռեագենտ) ջրային լուծույթների խառնուրդում տեղի է ունենում էլեկտրոնի փոխանցման ռեակցիա Fe 2+ իոնից դեպի H 2 O 2 մոլեկուլ՝ Fe-ի ձևավորմամբ։ 3+ իոն և շատ անկայուն արմատական ​​անիոն . – , որն անմիջապես տրոհվում է OH – անիոնի և ազատ հիդրօքսիլ ռադիկալի OH-ի . (սմ. ԱԶԱՏ ՌԱԴԻԿԱԼՆԵՐ) Արմատական ​​ՆԱ . շատ ակտիվ. Եթե ​​համակարգում կան օրգանական միացություններ, ապա հնարավոր են տարբեր ռեակցիաներ հիդրօքսիլ ռադիկալների հետ։ Այսպիսով, անուշաբույր միացությունները և հիդրօքսի թթուները օքսիդանում են (բենզոլը, օրինակ, վերածվում է ֆենոլի), չհագեցած միացությունները կարող են հիդրոքսիլ խմբեր կցել կրկնակի կապին՝ CH 2 = CH – CH 2 OH + 2 OH: .  HOCH 2 –CH(OH)–CH 2 –OH, և կարող է մտնել պոլիմերացման ռեակցիա: Համապատասխան ռեակտիվների բացակայության դեպքում OH . փոխազդում է H 2 O 2-ի հետ՝ ձևավորելով ավելի քիչ ակտիվ ռադիկալ HO 2 . , որն ունակ է նվազեցնել Fe 2+ իոնները, ինչը փակում է կատալիտիկ ցիկլը.

H 2 O 2 + Fe 2+  Fe 3+ + OH . +OH –

ՆԱ . + H 2 O 2  H 2 O + HO 2 .

ՀՕ 2 . + Fe 3+  Fe 2+ + O 2 + H +

H + + OH –  H 2 O.

Որոշակի պայմաններում հնարավոր է H 2 O 2-ի շղթայական տարրալուծումը, որի պարզեցված մեխանիզմը կարելի է ներկայացնել գծապատկերով.

ՆԱ . + H 2 O 2  H 2 O + HO 2 . 2 . + H 2 O 2  H 2 O + O 2 + OH . և այլն:

H 2 O 2-ի տարրալուծման ռեակցիաները տեղի են ունենում փոփոխական վալենտության տարբեր մետաղների առկայության դեպքում: Երբ կապված են բարդ միացությունների հետ, դրանք հաճախ զգալիորեն մեծացնում են իրենց ակտիվությունը: Օրինակ, պղնձի իոնները ավելի քիչ ակտիվ են, քան երկաթի իոնները, բայց կապված ամոնիակային համալիրներում 2+, նրանք առաջացնում են H 2 O 2-ի արագ տարրալուծում: Նմանատիպ ազդեցություն ունեն որոշ օրգանական միացությունների հետ կոմպլեքսներում կապված Mn 2+ իոնները։ Այս իոնների առկայության դեպքում հնարավոր է եղել չափել ռեակցիայի շղթայի երկարությունը։ Դա անելու համար մենք նախ չափեցինք ռեակցիայի արագությունը լուծույթից թթվածնի ազատման արագությամբ: Այնուհետև լուծույթի մեջ ներարկվել է արգելակիչ՝ շատ ցածր կոնցենտրացիայով (մոտ 10–5 մոլ/լ), մի նյութ, որն արդյունավետորեն փոխազդում է ազատ ռադիկալների հետ և այդպիսով կոտրում է շղթան։ Թթվածնի արտազատումը անմիջապես դադարեց, բայց մոտ 10 րոպե հետո, երբ ամբողջ արգելիչը սպառվեց, այն նորից վերսկսվեց նույն արագությամբ: Իմանալով ռեակցիայի արագությունը և շղթայի ավարտի արագությունը՝ հեշտ է հաշվարկել շղթայի երկարությունը, որը հավասար է 10 3 միավորի։ Շղթայի մեծ երկարությունը որոշում է H 2 O 2 տարրալուծման բարձր արդյունավետությունը ամենաարդյունավետ կատալիզատորների առկայության դեպքում, որոնք մեծ արագությամբ առաջացնում են ազատ ռադիկալներ: Տվյալ շղթայի երկարության դեպքում H 2 O 2-ի տարրալուծման արագությունը իրականում աճում է հազար անգամ:

Երբեմն H 2 O 2-ի նկատելի տարրալուծումը պայմանավորված է նույնիսկ կեղտերի հետքերով, որոնք գրեթե անալիտիկորեն չեն հայտնաբերվել: Այսպիսով, պարզվեց, որ ամենաարդյունավետ կատալիզատորներից մեկը մետաղական օսմիումի լուծույթն է. նրա ուժեղ կատալիտիկ ազդեցությունը նկատվել է նույնիսկ 1:109 նոսրացման դեպքում, այսինքն. 1 գ Os 1000 տոննա ջրին: Ակտիվ կատալիզատորներ են պալադիումի, պլատինի, իրիդիումի, ոսկու, արծաթի, ինչպես նաև որոշ մետաղների պինդ օքսիդներ՝ MnO 2, Co 2 O 3, PbO 2 և այլն կոլոիդային լուծույթներ, որոնք իրենք չեն փոխվում։ Քայքայումը կարող է շատ արագ ընթանալ։ Այսպիսով, եթե MnO 2-ի փոքր պտղունցը նետվում է փորձանոթի մեջ H 2 O 2 30% լուծույթով, ապա փորձանոթից դուրս է գալիս գոլորշու սյունակ հեղուկի շիթով: Ավելի խտացված լուծույթների դեպքում պայթյուն է տեղի ունենում: Պլատինի մակերևույթի վրա քայքայումը տեղի է ունենում ավելի հանգիստ: Այս դեպքում ռեակցիայի արագության վրա մեծ ազդեցություն ունի մակերեսի վիճակը: Գերմանացի քիմիկոս Վալտեր Սփրինգը վարել է 19-րդ դարի վերջին. նման փորձ. Մանրակրկիտ մաքրված և հղկված պլատինե գավաթում H 2 O 2 38% լուծույթի քայքայման ռեակցիան տեղի չի ունեցել նույնիսկ մինչև 60 ° C տաքացնելիս: Եթե ասեղով հազիվ նկատելի քերծվածք եք անում բաժակի հատակին այնուհետև արդեն սառը (12 ° C-ում) լուծույթը սկսում է թթվածնի փուչիկները արձակել քերծվածքի տեղում, և երբ ջեռուցվում է, այս տարածքի երկայնքով տարրալուծումը նկատելիորեն մեծանում է: Եթե ​​նման լուծույթի մեջ մտցվի սպունգանման պլատին, որն ունի շատ մեծ մակերես, ապա հնարավոր է պայթուցիկ քայքայումը։

H 2 O 2-ի արագ տարրալուծումը կարող է օգտագործվել արդյունավետ դասախոսական փորձի համար, եթե կատալիզատորը ավելացնելուց առաջ լուծույթին ավելացնեն մակերեսային ակտիվ նյութ (օճառ, շամպուն): Արտազատված թթվածինը հարուստ սպիտակ փրփուր է ստեղծում, որը կոչվում է «փղերի ատամի մածուկ»։

H 2 O 2 + 2I – + 2H +  2H 2 O + I 2

I 2 + H 2 O 2  2I – + 2H + + O 2.

Ոչ շղթայական ռեակցիա է տեղի ունենում նաև թթվային լուծույթներում Fe 2+ իոնների օքսիդացման դեպքում՝ 2FeSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4  Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O։

Քանի որ ջրային լուծույթները գրեթե միշտ պարունակում են տարբեր կատալիզատորների հետքեր (ապակու մեջ պարունակվող մետաղի իոնները կարող են նաև կատալիզացնել տարրալուծումը), երկարատև պահպանման ընթացքում H2O2 լուծույթներին ավելացվում են ինհիբիտորներ և կայունացուցիչներ, որոնք կապում են մետաղական իոնները, նույնիսկ նոսրացված: Այս դեպքում լուծույթները մի փոքր թթվացվում են, քանի որ ապակու վրա մաքուր ջրի ազդեցությունը առաջացնում է մի փոքր ալկալային լուծույթ, որը նպաստում է H 2 O 2-ի քայքայմանը:

H 2 O 2-ի տարրալուծման այս բոլոր հատկանիշները թույլ են տալիս լուծել հակասությունը: Մաքուր H 2 O 2 ստանալու համար անհրաժեշտ է թորում կատարել նվազեցված ճնշման տակ, քանի որ նյութը քայքայվում է, երբ տաքացվում է 70 ° C-ից բարձր և նույնիսկ, չնայած շատ դանդաղ, սենյակային ջերմաստիճանում (ինչպես նշված է Քիմիական հանրագիտարանում, արագությամբ. տարեկան 0,5%): Այս դեպքում ինչպե՞ս է ստացվել նույն հանրագիտարանում 150,2°C մթնոլորտային ճնշման եռման կետը։ Սովորաբար, նման դեպքերում օգտագործվում է ֆիզիկաքիմիական օրենք. հեղուկի գոլորշիների ճնշման լոգարիթմը գծայինորեն կախված է հակադարձ ջերմաստիճանից (Քելվինի սանդղակի վրա), այնպես որ, եթե դուք ճշգրիտ չափում եք H 2 O 2 գոլորշու ճնշումը մի քանի ( ցածր) ջերմաստիճանը, դուք հեշտությամբ կարող եք հաշվարկել, թե որ ջերմաստիճանում այս ճնշումը կհասնի 760 մմ Hg: Եվ սա նորմալ պայմաններում եռման կետն է։

Տեսականորեն, OH ռադիկալներ . կարող է ձևավորվել նաև նախաձեռնողների բացակայության դեպքում՝ ավելի թույլ O–O կապի խզման հետևանքով, բայց դա պահանջում է բավականին բարձր ջերմաստիճան։ Չնայած H 2 O 2 մոլեկուլում այս կապի խզման համեմատաբար ցածր էներգիային (այն հավասար է 214 կՋ/մոլի, որը 2,3 անգամ պակաս է, քան ջրի մոլեկուլի H–OH կապը), O–O կապը դեռ բավականին ուժեղ է, այնպես որ ջրածնի պերօքսիդը բացարձակապես կայուն է սենյակային ջերմաստիճանում: Եվ նույնիսկ եռման կետում (150°C) այն պետք է շատ դանդաղ քայքայվի։ Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ այս ջերմաստիճանում 0,5%-ի տարրալուծումը նույնպես պետք է տեղի ունենա բավականին դանդաղ, նույնիսկ եթե շղթայի երկարությունը 1000 օղակ է: Հաշվարկների և փորձարարական տվյալների միջև անհամապատասխանությունը բացատրվում է կատալիտիկ տարրալուծմամբ, որն առաջանում է հեղուկի և ռեակցիայի անոթի պատերի ամենափոքր կեղտերից: Հետևաբար, շատ հեղինակների կողմից չափված H 2 O 2-ի տարրալուծման ակտիվացման էներգիան միշտ զգալիորեն պակաս է 214 կՋ/մոլից, նույնիսկ «կատալիզատորի բացակայության դեպքում»։ Իրականում, միշտ կա տարրալուծման կատալիզատոր՝ և՛ լուծույթում աննշան կեղտերի տեսքով, և՛ անոթի պատերի տեսքով, այդ իսկ պատճառով անջուր H 2 O 2 տաքացումը մինչև եռալը մթնոլորտային ճնշման տակ բազմիցս առաջացրել է պայթյուններ:

Որոշ պայմաններում H 2 O 2-ի տարրալուծումը տեղի է ունենում շատ անսովոր, օրինակ, եթե կալիումի յոդատի KIO 3-ի առկայության դեպքում տաքացնում եք H 2 O 2 լուծույթը թթվածացված ծծմբաթթվով, ապա ռեագենտների որոշակի կոնցենտրացիաներում տատանվում է. նկատվում է ռեակցիա, և թթվածնի արտազատումը պարբերաբար դադարում է, այնուհետև վերսկսվում է 40-ից 800 վայրկյան ժամանակահատվածով:

Հ–ի քիմիական հատկությունները 2 ՄԱՍԻՆ 2 . Ջրածնի պերօքսիդը թթու է, բայց շատ թույլ: H 2 O 2 H + + HO 2 – 25° C-ի դիսոցման հաստատունը 2.4 10 –12 է, ինչը 5 կարգով փոքր է H 2 S-ի համար: Ալկալիների և հողալկալիական մետաղների միջին աղերը H 2 O 2 են. սովորաբար կոչվում են պերօքսիդներ ( սմ. ՊԵՐՈՔՍԻԴՆԵՐ) Ջրում լուծվելիս դրանք գրեթե ամբողջությամբ հիդրոլիզվում են՝ Na 2 O 2 + 2H 2 O  2NaOH + H 2 O 2: Հիդրոլիզը նպաստում է լուծույթների թթվացմանը։ Որպես թթու՝ H 2 O 2-ը նաև ձևավորում է թթվային աղեր, օրինակ՝ Ba(HO 2) 2, NaHO 2 և այլն։ Թթվային աղերը ավելի քիչ են ենթարկվում հիդրոլիզի, բայց տաքացնելիս հեշտությամբ քայքայվում են՝ ազատելով թթվածին՝ 2NaHO 2  2NaOH + O 2. Ազատված ալկալին, ինչպես H 2 O 2-ի դեպքում, նպաստում է քայքայմանը։

H 2 O 2 լուծույթները, հատկապես խտացվածները, ունեն ուժեղ օքսիդացնող ազդեցություն։ Այսպիսով, երբ H 2 O 2-ի 65% լուծույթը կիրառվում է թղթի, թեփի և այլ դյուրավառ նյութերի վրա, դրանք բռնկվում են: Ավելի քիչ խտացված լուծույթները գունազրկում են շատ օրգանական միացություններ, օրինակ՝ ինդիգո: Ֆորմալդեհիդի օքսիդացումը տեղի է ունենում արտասովոր ձևով՝ H 2 O 2-ը վերածվում է ոչ թե ջրի (ինչպես միշտ), այլ ազատ ջրածնի՝ 2HCHO + H 2 O 2  2HCOOH + H 2 ։ Եթե ​​վերցնում եք H 2 O 2-ի 30% լուծույթ և HCHO 40% լուծույթ, ապա մի փոքր տաքացնելուց հետո սկսվում է բուռն ռեակցիա, հեղուկը եռում է և փրփրում։ H 2 O 2 նոսր լուծույթների օքսիդատիվ ազդեցությունն առավել ցայտուն է թթվային միջավայրում, օրինակ՝ H 2 O 2 + H 2 C 2 O 4  2H 2 O + 2CO 2, բայց օքսիդացումը հնարավոր է նաև ալկալային միջավայրում։ :

Na + H 2 O 2 + NaOH  Na 2; 2K 3 + 3H 2 O 2  2KCrO 4 + 2KOH + 8H 2 O:

Սև կապարի սուլֆիդի օքսիդացումը սպիտակ սուլֆատ PbS + 4H 2 O 2  PbSO 4 + 4H 2 O կարող է օգտագործվել հին նկարներում մուգ կապարի սպիտակը վերականգնելու համար: Լույսի ազդեցության տակ աղաթթվի օքսիդացում է տեղի ունենում.

H 2 O 2 + 2HCl  2H 2 O + Cl 2. Թթուներին H 2 O 2 ավելացնելը մեծապես մեծացնում է դրանց ազդեցությունը մետաղների վրա: Այսպիսով, H 2 O 2 և նոսրացած H 2 SO 4 խառնուրդում լուծվում են պղինձը, արծաթը և սնդիկը. Յոդը թթվային միջավայրում օքսիդացվում է մինչև պարբերական թթու HIO 3, ծծմբի երկօքսիդը՝ ծծմբաթթու և այլն։

Սովորական է, որ գինաթթվի կալիումի նատրիումի աղի օքսիդացումը (Ռոշելի աղ) տեղի է ունենում կոբալտի քլորիդի առկայության դեպքում՝ որպես կատալիզատոր։ Ռեակցիայի ընթացքում KOOC(CHOH) 2 COONa + 5H 2 O 2  KHCO 3 + NaHCO 3 + 6H 2 O + 2CO 2 վարդագույն CoCl 2-ը փոխում է գույնը կանաչի, քանի որ ձևավորվում է տարրատով բարդ միացություն՝ քարաթթվի անիոն: Քանի որ ռեակցիան ընթանում է, և տարտրատը օքսիդանում է, համալիրը քայքայվում է, և կատալիզատորը կրկին դառնում է վարդագույն: Եթե ​​կոբալտի քլորիդի փոխարեն որպես կատալիզատոր օգտագործվում է պղնձի սուլֆատը, ապա միջանկյալ միացությունը, կախված սկզբնական ռեակտիվների հարաբերակցությունից, կունենա նարնջագույն կամ կանաչ գույն։ Ռեակցիայի ավարտից հետո պղնձի սուլֆատի կապույտ գույնը վերականգնվում է:

Ջրածնի պերօքսիդը բոլորովին այլ կերպ է արձագանքում ուժեղ օքսիդացնող նյութերի, ինչպես նաև այն նյութերի առկայության դեպքում, որոնք հեշտությամբ ազատում են թթվածինը: Նման դեպքերում H 2 O 2-ը կարող է նաև հանդես գալ որպես վերականգնող նյութ թթվածնի միաժամանակյա արտազատմամբ (այսպես կոչված H 2 O 2-ի վերականգնողական տարրալուծում), օրինակ.

2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4  K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O;

Ag 2 O + H 2 O 2  2Ag + H 2 O + O 2;

O 3 + H 2 O 2  H 2 O + 2O 2;

NaOCl + H 2 O 2  NaCl + H 2 O + O 2.

Վերջին ռեակցիան հետաքրքիր է, քանի որ այն արտադրում է գրգռված թթվածնի մոլեկուլներ, որոնք արտանետում են նարնջագույն ֆլյուորեսցենտ ( սմ. ՔԼՈՐ ԱԿՏԻՎ) Նմանապես, մետաղական ոսկին ազատվում է ոսկու աղերի լուծույթներից, մետաղական սնդիկը ստացվում է սնդիկի օքսիդից և այլն։ H 2 O 2-ի այս անսովոր հատկությունը թույլ է տալիս, օրինակ, կալիումի հեքսացիանոֆերատ (II) օքսիդացնել, այնուհետև պայմանները փոխելով` նույն ռեագենտի միջոցով ռեակցիայի արտադրանքը վերածել սկզբնական միացության: Առաջին ռեակցիան տեղի է ունենում թթվային միջավայրում, երկրորդը՝ ալկալային միջավայրում.

2K 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4  2K 3 + K 2 SO 4 + 2H 2 O;

2K 3 + H 2 O 2 + 2KOH  2K 4 + 2H 2 O + O 2.

(H 2 O 2-ի «երկակի կերպարը» քիմիայի մեկ ուսուցչի թույլ տվեց համեմատել ջրածնի պերօքսիդը հայտնի անգլիացի գրող Սթիվենսոնի պատմվածքի հերոսի հետ. Բժիշկ Ջեքիլի և պարոն Հայդի տարօրինակ դեպքը, իր հորինած կոմպոզիցիայի ազդեցության տակ նա կարող էր կտրուկ փոխել իր բնավորությունը՝ պատկառելի ջենթլմենից վերածվելով արյունարբու մոլագարի։)

Ստանալով Հ 2 ՄԱՍԻՆ 2 . H 2 O 2 մոլեկուլները միշտ փոքր քանակությամբ են ստացվում տարբեր միացությունների այրման և օքսիդացման ժամանակ։ Այրման ժամանակ H 2 O 2 ձևավորվում է կամ ելակետային միացություններից ջրածնի ատոմների աբստրակցիայով միջանկյալ հիդրոպերօքսիդի ռադիկալներով, օրինակ՝ HO 2 . + CH 4  H 2 O 2 + CH 3 . , կամ ակտիվ ազատ ռադիկալների ռեկոմբինացիայի արդյունքում՝ 2OH .  H 2 O 2, Ն . + ԲԱՅՑ 2 .  H 2 O 2 . Օրինակ, եթե թթվածին-ջրածնի բոցն ուղղված է սառույցի մի կտորի վրա, ապա հալված ջուրը կպարունակի նկատելի քանակությամբ H 2 O 2, որը ձևավորվել է ազատ ռադիկալների վերամիավորման արդյունքում (H 2 O 2 մոլեկուլները անմիջապես քայքայվում են բոց): Նմանատիպ արդյունք է ստացվում, երբ այրվում են այլ գազեր։ H 2 O 2-ի ձևավորումը կարող է տեղի ունենալ նաև ցածր ջերմաստիճաններում՝ տարբեր ռեդոքսային պրոցեսների արդյունքում։

Արդյունաբերության մեջ ջրածնի պերօքսիդը վաղուց այլևս չի արտադրվում Tenara մեթոդով - բարիումի պերօքսիդից, բայց օգտագործվում են ավելի ժամանակակից մեթոդներ: Դրանցից մեկը ծծմբաթթվի լուծույթների էլեկտրոլիզն է։ Այս դեպքում անոդում սուլֆատ իոնները օքսիդացվում են գերսուլֆատ իոնների՝ 2SO 4 2– – 2e  S 2 O 8 2– ։ Գերծծմբաթթուն այնուհետև հիդրոլիզացվում է.

H 2 S 2 O 8 + 2H 2 O  H 2 O 2 + 2H 2 SO 4.

Կաթոդում, ինչպես միշտ, ջրածինը ազատվում է, ուստի ընդհանուր ռեակցիան նկարագրվում է 2H 2 O  H 2 O 2 + H 2 հավասարմամբ: Սակայն հիմնական ժամանակակից մեթոդը (համաշխարհային արտադրության ավելի քան 80%-ը) որոշ օրգանական միացությունների օքսիդացումն է, օրինակ՝ էթիլանտրահիդրոքինոնը, մթնոլորտի թթվածնով օրգանական լուծիչում, մինչդեռ H 2 O 2 և համապատասխան անտրախինոնը ձևավորվում են անտրահիդրոքինոնից, որը այնուհետև կատալիզատորի վրա ջրածնով կրկին վերածվել է անտրահիդրոքինոնի: Ջրածնի պերօքսիդը խառնուրդից հանվում է ջրով և խտացվում թորման միջոցով։ Նմանատիպ ռեակցիա է տեղի ունենում, երբ օգտագործվում է իզոպրոպիլային սպիրտ (այն տեղի է ունենում հիդրոպերօքսիդի միջանկյալ ձևավորման դեպքում). O 2. Անհրաժեշտության դեպքում ստացված ացետոնը կարող է նաև վերածվել իզոպրոպիլային ալկոհոլի:

Դիմում Հ 2 ՄԱՍԻՆ 2 . Ջրածնի պերօքսիդը լայնորեն կիրառվում է, և դրա համաշխարհային արտադրությունը տարեկան հասնում է հարյուր հազարավոր տոննայի։ Այն օգտագործվում է անօրգանական պերօքսիդներ արտադրելու համար, որպես հրթիռային վառելիքի օքսիդիչ, օրգանական սինթեզներում, յուղերի, ճարպերի, գործվածքների, թղթի սպիտակեցման, կիսահաղորդչային նյութերի մաքրման, հանքաքարերից արժեքավոր մետաղներ հանելու համար (օրինակ՝ ուրան՝ իր չլուծվող ձևը փոխակերպելու միջոցով։ լուծվողի մեջ), կեղտաջրերի մաքրման համար: Բժշկության մեջ H 2 O 2 լուծույթները օգտագործվում են լորձաթաղանթների բորբոքային հիվանդությունների (ստոմատիտ, տոնզիլիտ) ողողման և քսելու, ինչպես նաև թարախային վերքերի բուժման համար։ Կոնտակտային ոսպնյակների պատյանները երբեմն ունեն շատ փոքր քանակությամբ պլատինե կատալիզատոր, որը տեղադրված է կափարիչի մեջ: Ոսպնյակները ախտահանելու համար դրանք մատիտատուփի մեջ լցնում են H 2 O 2 3%-անոց լուծույթով, սակայն քանի որ այս լուծույթը վնասակար է աչքերի համար, որոշ ժամանակ անց մատիտատուփը շրջվում է։ Այս դեպքում կափարիչի կատալիզատորը արագորեն քայքայում է H 2 O 2-ը մաքուր ջրի և թթվածնի:

Ժամանակին նորաձև էր մազերը գունաթափելը «պերօքսիդով»:

Որոշ աղերի առկայության դեպքում ջրածնի պերօքսիդը ձևավորում է մի տեսակ պինդ «խտանյութ», որն ավելի հարմար է տեղափոխել և օգտագործել։ Այսպիսով, եթե H 2 O 2 ավելացվում է նատրիումի բորատի շատ սառեցված հագեցած լուծույթին (բորակ), աստիճանաբար ձևավորվում են նատրիումի պերոքսոբորատ Na 2 [(BO 2) 2 (OH) 4 ] մեծ թափանցիկ բյուրեղներ։ Այս նյութը լայնորեն օգտագործվում է գործվածքները սպիտակեցնելու և որպես լվացող միջոցների բաղադրիչ: H 2 O 2 մոլեկուլները, ինչպես ջրի մոլեկուլները, ի վիճակի են ներթափանցել աղերի բյուրեղային կառուցվածք՝ ձևավորելով բյուրեղային հիդրատների նման մի բան՝ պերօքսոհիդրատներ, օրինակ՝ K 2 CO 3 · 3H 2 O 2, Na 2 CO 3 · 1.5H 2 O; վերջին միացությունը սովորաբար հայտնի է որպես «պերսոլ»: Այսպես կոչված «հիդրոպերիտ» CO(NH 2) 2 · H 2 O 2 կլատրատ է - միացություն, որը ներառում է H 2 O 2 մոլեկուլները միզանյութի բյուրեղային ցանցի բացվածքներում:

Անալիտիկ քիմիայում ջրածնի պերօքսիդը կարող է օգտագործվել որոշ մետաղներ որոշելու համար։ Օրինակ, եթե ջրածնի պերօքսիդը ավելացվում է տիտանի (IV) աղի, տիտանիլ սուլֆատի լուծույթին, ապա լուծույթը ձեռք է բերում վառ նարնջագույն գույն՝ պերտիտանաթթվի ձևավորման պատճառով.

TiOSO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2  H 2 + H 2 O. Անգույն մոլիբդատ իոնը MoO 4 2– օքսիդացված է H 2 O 2-ով ինտենսիվ նարնջագույն պերօքսիդ անիոնի մեջ: Կալիումի երկքրոմատի թթվացված լուծույթը H 2 O 2-ի առկայությամբ առաջացնում է պերքրոմաթթու՝ K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O 2  H 2 Cr 2 O 12 + K 2 SO 4 + 5H 2 O: , որը բավականին արագ քայքայվում է՝ H 2 Cr 2 O 12 + 3H 2 SO 4  Cr 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O + 4O 2։ Եթե ​​գումարենք այս երկու հավասարումները, ապա կստանանք կալիումի երկքրոմատի վերացման ռեակցիան ջրածնի պերօքսիդի հետ.

K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 5H 2 O 2  Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 9H 2 O + 4O 2.

Պերքրոմաթթուն կարող է արդյունահանվել ջրային լուծույթից եթերի հետ (այն շատ ավելի կայուն է եթերի լուծույթում, քան ջրում)։ Եթերային շերտը դառնում է ինտենսիվ կապույտ:

Իլյա Լինսոն

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

Dolgoplosk B.A., Tinyakova E.I. Ազատ ռադիկալների առաջացումը և դրանց ռեակցիաները. Մ., Քիմիա, 1982 Ջրածնի պերօքսիդի քիմիա և տեխնոլոգիա. Լ., Քիմիա, 1984

34.01 գ/մոլ Խտություն 1,4 գ/սմ³ Ջերմային հատկություններ Հալման ջերմաստիճանը −0,432 °C Եռման ջերմաստիճանը 150,2 °C Ձևավորման էնթալպիա (ստ. կոնվ.) -136,11 կՋ/մոլ Քիմիական հատկություններ pKa 11.65 Լուծելիություն ջրի մեջ անսահմանափակ Դասակարգում կանոն. CAS համարը 7722-84-1 ԺՊԻՏՆԵՐ OO ԵՀ գրանցման համարը 231-765-0

Ջրածնի պերօքսիդ (ջրածնի պերօքսիդ), 2 2-ը պերօքսիդների ամենապարզ ներկայացուցիչն է։ Անգույն հեղուկ՝ «մետաղական» համով, անսահման լուծվող ջրում, սպիրտում և եթերում։ Խտացված ջրային լուծույթները պայթուցիկ են։ Ջրածնի պերօքսիդը լավ լուծիչ է: Ջրից դուրս է գալիս անկայուն բյուրեղային հիդրատի՝ H 2 O 2 2H 2 O տեսքով։

Ջրածնի պերօքսիդի մոլեկուլն ունի հետևյալ կառուցվածքը.

Քիմիական հատկություններ

Թթվածնի երկու ատոմներն էլ գտնվում են միջանկյալ օքսիդացման վիճակում −1, որը որոշում է պերօքսիդների կարողությունը՝ գործելու և որպես օքսիդացնող և որպես վերականգնող նյութեր։ Նրանց առավել բնորոշ օքսիդացնող հատկություններն են.

Ուժեղ օքսիդացնող նյութերի հետ փոխազդելիս ջրածնի պերօքսիդը գործում է որպես վերականգնող նյութ՝ օքսիդացնելով թթվածին.

Ջրածնի պերօքսիդի մոլեկուլը խիստ բևեռային է, ինչի արդյունքում մոլեկուլների միջև ջրածնային կապեր են առաջանում: O-O կապը փխրուն է, ուստի H 2 O 2-ը անկայուն միացություն է և հեշտությամբ քայքայվում է: Դրան կարող է նպաստել նաեւ անցումային մետաղի իոնների առկայությունը։ Նոսրացված լուծույթներում ջրածնի պերօքսիդը նույնպես կայուն չէ և ինքնաբերաբար անհամաչափ է դառնում H2O-ի և O2-ի մեջ:

Այնուամենայնիվ, շատ մաքուր ջրածնի պերօքսիդը կայուն է:

Ջրածնի պերօքսիդը ցույց է տալիս թույլ թթվային հատկություններ (K = 1.4 10 −12) և, հետևաբար, տարանջատվում է երկու քայլով.

Երբ H 2 O 2-ի կենտրոնացված լուծույթը գործում է որոշ հիդրօքսիդների վրա, որոշ դեպքերում կարող են մեկուսացվել մետաղական պերօքսիդներ, որոնք կարելի է համարել ջրածնի պերօքսիդի աղեր (Li 2 O 2, MgO 2 և այլն).

Ջրածնի պերօքսիդը կարող է դրսևորել ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ նվազեցնող հատկություններ: Օրինակ, արծաթի օքսիդի հետ փոխազդելիս այն վերականգնող նյութ է.

Կալիումի նիտրիտի հետ ռեակցիայի մեջ միացությունը ծառայում է որպես օքսիդացնող նյութ.

Պերօքսիդի խումբը [-O-O-] հանդիպում է բազմաթիվ նյութերում։ Նման նյութերը կոչվում են պերօքսիդներ կամ պերօքսիդային միացություններ։ Դրանք ներառում են մետաղական պերօքսիդներ (Na 2 O 2, BaO 2 և այլն): Պերօքսիդի խումբ պարունակող թթուները կոչվում են պերօքսոաթթուներ, օրինակ՝ պերօքսոմոնոֆոսֆորական H 3 PO 5 և պերօքսիծծմբային H 2 S 2 O 8 թթուներ։

Redox հատկությունները

Ջրածնի պերօքսիդն ունի օքսիդացնող, ինչպես նաև նվազեցնող հատկություն: Այն օքսիդացնում է նիտրիտները՝ վերածելով նիտրատների, մետաղների յոդիդներից ազատում է յոդը և կրկնակի կապերի տեղում քայքայում չհագեցած միացությունները։ Ջրածնի պերօքսիդը նվազեցնում է ոսկու և արծաթի աղերը, ինչպես նաև թթվածինը, երբ փոխազդում է թթվային միջավայրում կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթի հետ:

Երբ H 2 O 2-ը կրճատվում է, ձևավորվում է H 2 O կամ OH-, օրինակ.

Երբ ենթարկվում է ուժեղ օքսիդացնող նյութերի, H 2 O 2-ը ցուցադրում է նվազեցնող հատկություններ՝ ազատելով ազատ թթվածին.

Կենսաբանական հատկություններ

Ջրածնի պերօքսիդը թթվածնի ռեակտիվ ձև է և, երբ այն արտադրվում է բջջում, առաջացնում է օքսիդատիվ սթրես: Որոշ ֆերմենտներ, ինչպիսիք են գլյուկոզա օքսիդազը, արտադրում են ջրածնի պերօքսիդ ռեդոքս ռեակցիայի ժամանակ, որը կարող է պաշտպանիչ դեր խաղալ որպես մանրէասպան նյութ։ Կաթնասունների բջիջները չունեն ֆերմենտներ, որոնք թթվածինը վերածում են ջրածնի պերօքսիդի: Այնուամենայնիվ, մի քանի ֆերմենտային համակարգեր (xanthine oxidase, NAD(P)H oxidase, cycloxygenase և այլն) արտադրում են սուպերօքսիդ, որը փոխակերպվում է ինքնաբերաբար կամ սուպերօքսիդ դիսմուտազի ազդեցության տակ ջրածնի պերօքսիդի։

Անդորրագիր

Ջրածնի պերօքսիդը արտադրվում է արդյունաբերական եղանակով՝ օրգանական նյութերի, մասնավորապես՝ իզոպրոպիլային սպիրտի կատալիտիկ օքսիդացման միջոցով ներգրավված ռեակցիայի միջոցով.

Այս ռեակցիայի արժեքավոր կողմնակի արտադրանքը ացետոնն է:

Արդյունաբերական մասշտաբով ջրածնի պերօքսիդն արտադրվում է ծծմբաթթվի էլեկտրոլիզով, որի ընթացքում առաջանում է պերծծմբաթթու, իսկ վերջինիս հետագա տարրալուծումը պերօքսիդի և ծծմբաթթվի։

Լաբորատոր պայմաններում ջրածնի պերօքսիդ արտադրելու համար օգտագործվում է հետևյալ ռեակցիան.

Ջրածնի պերօքսիդի կոնցենտրացիան և մաքրումն իրականացվում է մանրակրկիտ թորման միջոցով:

Դիմում

3% ջրածնի պերօքսիդ լուծույթ

Իր ուժեղ օքսիդացնող հատկությունների շնորհիվ ջրածնի պերօքսիդը լայն կիրառություն է գտել առօրյա կյանքում և արդյունաբերության մեջ, որտեղ այն օգտագործվում է, օրինակ, որպես սպիտակեցնող նյութ տեքստիլ արտադրության և թղթի արտադրության մեջ: Օգտագործվում է որպես հրթիռային վառելիք՝ որպես օքսիդիչ կամ որպես միաբաղադրիչ վառելիք (կատալիզատորի վրա տարրալուծմամբ)։ Օգտագործվում է անալիտիկ քիմիայում՝ որպես փրփրող նյութ ծակոտկեն նյութերի արտադրության մեջ, ախտահանող և սպիտակեցնող նյութերի արտադրության մեջ։ Արդյունաբերության մեջ ջրածնի պերօքսիդը նաև օգտագործում է որպես կատալիզատոր, հիդրոգենացնող նյութ և որպես էպօքսիդացնող նյութ օլեֆինների էպօքսիդացման ժամանակ։

Թեև ջրածնի պերօքսիդի նոսր լուծույթները օգտագործվում են մակերեսային փոքր վերքերի դեպքում, ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ այս մեթոդն ապահովում է հակասեպտիկ ազդեցություն և մաքրում և երկարացնում բուժման ժամանակը: Թեև ջրածնի պերօքսիդը լավ մաքրող հատկություն ունի, այն իրականում չի արագացնում վերքերի բուժումը: Բավականաչափ բարձր կոնցենտրացիաները, որոնք ապահովում են հակասեպտիկ ազդեցություն, կարող են նաև երկարացնել ապաքինման ժամանակը վերքին հարակից բջիջների վնասման պատճառով: Ավելին, ջրածնի պերօքսիդը կարող է խանգարել բուժմանը և նպաստել սպիների առաջացմանը՝ ոչնչացնելով մաշկի նոր ձևավորված բջիջները: Այնուամենայնիվ, որպես բարդ պրոֆիլի խորը վերքերի, թարախային արտահոսքի, ֆլեգմոնների և այլ թարախային վերքերի մաքրման միջոց, որոնց սանիտարական մաքրումը դժվար է, ջրածնի պերօքսիդը մնում է ընտրված դեղամիջոցը: Քանի որ այն ոչ միայն ունի հակասեպտիկ ազդեցություն, այլև մեծ քանակությամբ փրփուր է արտադրում պերօքսիդազ ֆերմենտի հետ փոխազդեցության ժամանակ: Ինչն իր հերթին հնարավորություն է տալիս հյուսվածքներից փափկել և առանձնացնել նեկրոտիկ հատվածները, արյան թրոմբները և թարախը, որոնք հեշտությամբ կարելի է լվանալ վերքի խոռոչի մեջ հակասեպտիկ լուծույթի հետագա ներարկումով: Առանց ջրածնի պերօքսիդով նախնական բուժման, հակասեպտիկ լուծույթը չի կարողանա հեռացնել այդ պաթոլոգիական գոյացությունները, ինչը կհանգեցնի վերքերի բուժման ժամանակի զգալի աճի և կվատթարացնի հիվանդի վիճակը:

Ջրածնի պերօքսիդը նույնպես օգտագործվում է մազերը սպիտակեցնելու և ատամները սպիտակեցնելու համար, սակայն ազդեցությունը երկու դեպքում էլ հիմնված է օքսիդացման, հետևաբար հյուսվածքների քայքայման վրա, և, հետևաբար, նման օգտագործումը (հատկապես ատամների հետ կապված) խորհուրդ չի տրվում մասնագետների կողմից:

Օգտագործման վտանգ

Մաշկը 30% ջրածնի պերօքսիդի լուծույթի ազդեցությունից հետո:

Չնայած այն հանգամանքին, որ ջրածնի պերօքսիդը ոչ թունավոր է, դրա խտացված լուծույթները մաշկի, լորձաթաղանթների և շնչուղիների հետ շփվելու դեպքում առաջացնում են այրվածքներ։ Բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում անբավարար մաքուր ջրածնի պերօքսիդը կարող է պայթյունավտանգ լինել: Վտանգավոր է, երբ բանավոր ընդունվում է խտացված լուծույթներում: Առաջացնում է ընդգծված կործանարար փոփոխություններ, որոնք նման են ալկալիների ազդեցությանը: Ջրածնի պերօքսիդի (պերհիդրոլ) 30%-անոց լուծույթի մահացու չափաբաժինը 50-100 մլ է։

Հղումներ

գրականություն

• Ախմետով Ն.Ս.Ընդհանուր և անօրգանական քիմիա. - Մ.: Բարձրագույն դպրոց, 2001 թ.
• Կարապետյանց Մ.Խ., Դրակին Ս.Ի.Ընդհանուր և անօրգանական քիմիա. - Մ.: Քիմիա, 1994:

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ.

• տանտերերին
• Ռախիտ

Տեսեք, թե ինչ է «Ջրածնի պերօքսիդը» այլ բառարաններում.

Ջրածնի պերօքսիդ

Ջրածնի պերօքսիդ- Ջրածնի պերօքսիդ Ընդհանուր համակարգային անվանում Ջրածնի պերօքսիդ Քիմիական բանաձեւ ... Վիքիպեդիա

Բարիումի պերօքսիդ- Ընդհանուր... Վիքիպեդիա

ՋՐԱԾՆԻ ՊԵՐՕՔՍԻԴ- (ջրածնի պերօքսիդ), H2O2, հեղուկ, եռման ջերմաստիճանը 150,2°C։ 30% ջրածնի պերհիդրոլի լուծույթ: Ջրածնի պերօքսիդի խտացված ջրային լուծույթները պայթյունավտանգ են։ Ջրածնի պերօքսիդը օգտագործվում է որպես հրթիռային վառելիքի օքսիդացնող նյութ՝ տարբեր... ... Ժամանակակից հանրագիտարան

Ջրածնի պերօքսիդ- (ջրածնի պերօքսիդ), H2O2, հեղուկ, եռման ջերմաստիճանը 150,2°C։ 30% ջրածնի պերհիդրոլի լուծույթ: Ջրածնի պերօքսիդի խտացված ջրային լուծույթները պայթյունավտանգ են։ Ջրածնի պերօքսիդը օգտագործվում է որպես հրթիռային վառելիքի օքսիդացնող նյութ՝ տարբեր... ... Պատկերազարդ հանրագիտարանային բառարան