Nadtlenek wodoru
Ogólne informacje
Nomenklatura systematyczna ( IUPAC ):
nadtlenek wodoru; dioksydan
Inne nazwy	nadtlenek diwodoru, perhydrol (r-r 30–35%) woda utleniona (r-r 3–6%) łac. Hydrogenii peroxydum
Wzór sumaryczny	H2O2
Inne wzory	HOOH; HO-OH; H-O-O-H
Masa molowa	34,02 g / mol
Wygląd	lekko niebieskawa ciecz, w roztworach bezbarwna
Identyfikacja
Numer CAS	7722-84-1
PubChem	784[1]
Właściwości Gęstość i stan skupienia 1,44 g/cm3 (wartość przybliżona; ciecz) 1,11 g/cm3 (30% perhydrol); Rozpuszczalność w wodzie miesza się z wodą w każdych proporcjach Temperatura topnienia −11 °C Temperatura wrzenia 150,2 °C Kwasowość (pKa) pKa = 11,65[2] Lepkość 1,245 cP (20 °C)
Budowa Moment dipolowy 2,26 D
Niebezpieczeństwa
Zagrożenia wg  Dyrektywy 67/548/EWG , zał. I[3]
Utleniający Żrący Utleniający (O) Żrący (C)
NFPA 704	0 3 1 OX
Zwroty ryzyka	R5, R8, R20/22, R35
Zwroty bezpieczeństwa	S1/2, S17, S26, S28, S36/37/39, S45
Numer RTECS	MX0900000
Podobne związki
Pochodne	nadtlenek sodu
Podobne związki	woda hydrazyna
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków standardowych (25 °C, 1000 hPa)

Nadtlenek wodoru (H₂O₂) — nieorganiczny związek chemiczny z grupy nadtlenków , otrzymany po raz pierwszy przez Louisa Thénarda w 1818 przez zakwaszenie roztworu nadtlenku baru kwasem azotowym(V) ^[4]. Stosowany jest jako utleniacz paliwa rakietowego („T-Stoff”: 80% nadtlenek wodoru), środek odkażający (w formie wody utlenionej) oraz silny utleniacz w wielu reakcjach chemicznych . Jego najnowsza nazwa systematyczna według IUPAC to dioksydan. Nadtlenek wodoru klasyfikowany jest jako jedna z reaktywnych form tlenu ^[5].

Budowa

Wiązania O-O-H wokół atomów tlenu w cząsteczce H₂O₂ ułożone są pod kątem (podobnie jak wiązania H-O-H w wodzie ), ponadto atomy H-O-O-H tworzą kąt dwuścienny (w fazie stałej ok. 90°).

Budowa cząsteczki nadtlenku wodoru

w stanie stałym

w stanie gazowym

Właściwości

Nadtlenek wodoru w temperaturze pokojowej jest syropowatą, bezbarwną (stężony przyjmuje kolor bladoniebieski) cieczą o temperaturze topnienia −0,44 °C i temperaturze wrzenia ok. 150 °C. Wykazuje silne właściwości utleniające wynikające z powstawania w czasie jego rozkładu tlenu atomowego (tzw. tlen in statu nascendi ^[6]):

H₂O₂ → H₂O + O

Stabilność

Czysty nadtlenek wodoru jest bardzo nietrwały i ulega egzotermicznemu rozkładowi (często wybuchowemu) na wodę i tlen pod wpływem ciepła , kontaktu z niektórymi metalami (np. manganem ), tlenkami metali oraz światła UV .

2H₂O_{2 (aq)} → 2H₂O_(l) + O_{2 (g)}

Rozkład ten jest katalizowany przez przez wiele rozdrobnionych substancji, np. srebro i platynę , tlenek manganu(II) oraz jodki :

H₂O_{2 (aq)} + I⁻_(aq) → H₂O_(l) + IO⁻_(aq)

H₂O_{2 (aq)} + IO⁻_(aq) → H₂O_(l) + I⁻ _(aq) + O_{2 (g)}

Wydajnym enzymem rozkładającym nadtlenek wodoru jest katalaza .

Ze względu na to, że łatwo reaguje on z wieloma metalami , a także ulega rozkładowi w kontakcie ze szkłem , należy go przechowywać w ciśnieniowych butelkach z grubościennego polietylenu lub aluminium i nie wystawiać na działanie światła dziennego oraz źródeł ciepła. Jego kompleks z węglanem sodu typu hydratu (Na₂CO₃·1,5H₂O₂) jest natomiast względnie trwały i bezpieczny w użyciu.

Właściwości kwasowe

Nadtlenek wodoru wykazuje słabe właściwości kwasowe . W roztworach wodnych ulega on dysocjacji według równania:

H₂O₂ + H₂O → H₃O⁺ ( kation hydroniowy ) + H-O-O⁻ (anion wodoronadtlenowy), K = 0,5×10^−12[7]

Właściwości redox

Wobec reduktorów nadtlenek wodoru zachowuje się jak utleniacz (O^−I → O^−II), np.^[7]

2 NH2OH + 6H₂O₂ → 2 HNO3 + 8H₂O

Wobec utleniaczy wykazuje właściwości redukujące (O^−I → O⁰), np. w reakcji z nadmanganianem potasu (manganianem(VII) potasu) w środowisku kwaśnym^[7]:

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5O₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

lub z solami srebra(I) w środowisku zasadowym^[7]:

2AgNO₃ + H₂O₂ + 2KOH → 2Ag + O₂ + 2H₂O + 2KNO₃

Jest to substancja żrąca wobec tkanek żywych. Przy kontakcie ze skórą pojawiają się białe plamy.

Otrzymywanie

Nadtlenek wodoru obecnie otrzymuje się w przemyśle metodą antrachinonową poprzez utlenianie 2-etylo-9,10-antracenodiolu gazowym tlenem przepuszczanym przez roztwór tego związku w mieszaninie odpowiednio dobranych rozpuszczalników. Nadtlenek oddziela się poprzez ekstrakcję z wodą, zaś pozostały w roztworze 2-etyloantrachinon poddaje się regeneracji poprzez redukcję gazowym wodorem do 2-etylo-9,10-antracenodiolu, katalizowaną palladem osadzonym na odpowiednim nośniku lub związkami niklu . W przemysłowych metodach produkcji cykl obu reakcji (utleniania i redukcji) prowadzi się naprzemiennie.

Synteza nadtlenku wodoru metodą antrachinonową

Rozcieńczony roztwór wodny nadtlenku otrzymany w tym procesie zatęża się przez ostrożne odparowywanie wody pod zmniejszonym ciśnieniem, uzyskując w ten sposób roztwór o stężeniu maksymalnie 70%. Dalsze zatężanie prowadzi do wybuchu. Bardziej stężone roztwory, oraz całkowicie czysty nadtlenek uzyskuje się prawdopodobnie przez wymrażanie go z wodnego, stężonego roztworu^[8]

Zastosowania

Czysty nadtlenek wodoru jest niedostępny handlowo, gdyż prawo większości krajów Europy oraz USA zabrania jego sprzedaży ze względów bezpieczeństwa. W handlu dostępne są maksymalnie 70% roztwory tego związku i to po spełnieniu specjalnych warunków (przepisy RID i ADR), zaś najczęstszą handlową jego postacią jest tzw. perhydrol (od 1907 roku strzeżona prawem patentowym nazwa handlowa), czyli jego 30% wodny roztwór, oraz 3–5% roztwory do użytku domowego o nazwie woda utleniona.

Woda utleniona

Wodę utlenioną w roztworze 3–3,5% stosuje się do odkażania ran i takie roztwory do bezpośredniego użycia dostępne są w aptekach . Szczególnie silnie niszcząco działa na bakterie beztlenowe ( anaeroby ). Odkażanie ran przy użyciu wody utlenionej znacznie zmniejsza niebezpieczeństwo przedostania się bakterii do organizmu przez uszkodzony naskórek. Następująca podczas odkażania gwałtowna reakcja niszcząca bakterie niszczy także komórki krwi wypływającej z rany, a także część komórek ciała odsłoniętych przez uszkodzenie skóry^[].

7–15% roztwory są zwykle stosowane jako tzw. „wybielacze na bazie aktywnego tlenu” w środkach chemii gospodarczej, 5% roztwór wodny jest stosowany do rozjaśniania włosów . Bardzo rozcieńczone roztwory (ok. 1%) były przez jakiś czas stosowane w kontrowersyjnej metodzie leczenia niektórych rodzajów nowotworów , która polegała na doustnym podawaniu takich roztworów. Badania statystyczne przeprowadzone przez American Cancer Society dowiodły jednak, że ta metoda jest całkowicie nieskuteczna^[].

Zobacz też

• tritlenek diwodoru

Przypisy