Πίνακας τύπων νόμου αερίου

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι μια χημική ένωση με τον τύπο H 2O 2. Στην καθαρή του μορφή, είναι ένα πολύ απαλό μπλε υγρό, χρησιμοποιείται ως καλός οξειδωτικός αλλά και ως αναγωγικός παράγοντας. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου χρησιμοποιείται στην επεξεργασία ρύπανσης βιομηχανικών λυμάτων. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι ένα μη επίπεδο μόριο που αποτελείται από δύο άτομα οξυγόνου που συνδέονται μεταξύ τους με έναν μόνο ομοιοπολικό δεσμό που ονομάζεται δεσμός υπεροξειδίου.

Δομή του υπεροξειδίου του υδρογόνου 

1. Το υπεροξείδιο, ένα χημικό μόριο, σχηματίζεται από μια σύνδεση μεταξύ δύο ατόμων οξυγόνου. Είναι πολύ ισχυρό οξειδωτικό.
2. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι ένα μη επίπεδο μόριο που αποτελείται από δύο άτομα οξυγόνου που συνδέονται μεταξύ τους με έναν μοναδικό ομοιοπολικό δεσμό που ονομάζεται δεσμός υπεροξειδίου.
3. Κάθε άτομο οξυγόνου έχει μία μόνο σύνδεση που το συνδέει με ένα άτομο υδρογόνου. Οι δύο δεσμοί δεν βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο επειδή μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων απωθούνται μεταξύ τους πάνω από άτομα οξυγόνου. Η ενδιάμεση γωνία μεταξύ των δύο επιπέδων είναι 111,5o όταν το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι αέριο, αλλά η γωνία είναι 90,2o όταν είναι κρυσταλλικό. Αυτό προκαλείται από ενδομοριακούς δεσμούς υδρογόνου.

Παρασκευή υπεροξειδίου του υδρογόνου

Εργαστηριακή προετοιμασία

1. Από υπεροξείδιο του νατρίου (Διαδικασία Merck):

Σε αυτήν την εργαστηριακή μέθοδο παρασκευής , υπεροξείδιο του νατρίου προστίθεται σε ελάχιστες ποσότητες σε ένα ασθενές διάλυμα θειικού οξέος (20%) που καλύπτεται από πάγο και αναδεύεται τακτικά—κρύσταλλοι Na2SO4. Το 10H2O εμφανίζεται καθώς το διάλυμα ψύχεται περαιτέρω και μπορούν να φιλτραριστούν.

Na2O2+H2SO4→Na2SO4+H2O2

1. Από υπεροξείδιο του βαρίου: 

Ένα 20 τοις εκατό παγωμένο διάλυμα θειικού οξέος χρησιμοποιείται για τη σκλήρυνση μιας πάστας ενυδατωμένου υπεροξειδίου του βαρίου (BaO2.8H2O) που παράγεται σε παγωμένο νερό. Το ίζημα BaSO4, το οποίο είναι λευκό στην εμφάνιση, αφαιρείται με διήθηση. Μόνο περίπου το 5% του H2O2 παραμένει στο διάλυμα.

BaO2⋅8H2O + H2SO4→BaSO4(Λευκό ppt) + H2O2 + 8H2O

Αυτή η προσέγγιση είναι αναποτελεσματική επειδή το θειικό βάριο σχηματίζει μια προστατευτική επικάλυψη γύρω από το H2O2 που το εμποδίζει να συνεχίσει τη χημική αντίδραση. Τα ιόντα Ba2+ αποσυνθέτουν προοδευτικά το υπεροξείδιο του υδρογόνου στο διάλυμα. Ως αποτέλεσμα, το διάλυμα δεν είναι κατάλληλο για μακροχρόνια αποθήκευση. Αντί για θειικό οξύ, χρησιμοποιείται φωσφορικό οξύ για τη δοκιμή αυτού. Απουσία ιόντων Ba2+, το φωσφορικό βάριο που αναπτύσσεται καθιζάνει πλήρως και δεν υπάρχει κίνδυνος διάσπασης του υπεροξειδίου του υδρογόνου.

3BaO2⋅8H2O + 2H3PO4 → Ba3(PO4)2(ppt) + 24H2O + 3H2O2

Βιομηχανική προετοιμασία

Ακολουθούν οι εμπορικές μέθοδοι παρασκευής να ξέρετε.

1. Με την ηλεκτρόλυση ενός διαλύματος θειικού οξέος

Ένα διάλυμα θειικού οξέος 50 τοις εκατό ηλεκτρολύεται σε ένα στοιχείο. Η άνοδος παράγει υπεροξοδιθειικό οξύ, το οποίο προκαλεί την απελευθέρωση υδρογόνου στην κάθοδο.

H2SO4 → HSO4–  + H+

Στην άνοδο: HSO4–  → H2S2O8 (υπεροξείδιο θειικού οξέος) + 2e–

Στην κάθοδο: 2H+ + 2e– → H2

Το υπεροξείδιο του θειικού οξέος στο κύτταρο εκχυλίζεται και καταστρέφεται με νερό για να δώσει υπεροξείδιο του υδρογόνου.

H2S2O8 + 2H2O → 2H2SO4 + H2O2

Το θειικό οξύ υψηλού σημείου βρασμού δεν αποστάζει, αλλά το υπεροξείδιο του υδρογόνου. Η παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου μπορεί να ενισχυθεί με ηλεκτρόλυση μείγματος θειικού αμμωνίου και θειικού οξέος σε ίσες ποσότητες.

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου λαμβάνεται με συμπύκνωση του θειικού υπεροξειδίου του αμμωνίου που παράγεται στην άνοδο με νερό.

(NH4)2S2O8 + 2H2O → 2NH4HSO4(Όξινο θειικό αμμώνιο) + H2O2

2. Με τη βοήθεια της 2-αιθυλικής ανθρακινόνης

Παρουσία ενός καταλύτη παλλαδίου, το αέριο υδρογόνο μεταφέρεται μέσω 2-αιθυλ ανθρακινόνης διαλυμένης σε βενζόλιο. Αποσυντίθεται σε 2-αιθυλο ανθρακινόνη. Ο αέρας στη συνέχεια αντλείται με ένα μείγμα 2-αιθυλο ανθρακινόνης, βενζολίου και κυκλοεξανόλης. Όταν η 2-αιθυλική ανθρακινόνη οξειδώνεται ξανά σε υπεροξείδιο του υδρογόνου, παράγεται υπεροξείδιο του υδρογόνου.

3. Η ισοπροπυλική αλκοόλη οξειδώνεται : 

Σύμφωνα με αυτήν την εμπορική μέθοδο παρασκευής , δρα ως εκκινητής όταν μια μικρή ποσότητα υπεροξειδίου του υδρογόνου αναμιγνύεται με ισοπροπυλική αλκοόλη. Το οξυγόνο μεταδίδεται μέσω του διαλύματος σε περίπου 340K και με μικρή πίεση. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης οξείδωσης, δημιουργούνται ακετόνη και υπεροξείδιο του υδρογόνου.

CH3CHOHCH3(Ισοπροπυλική αλκοόλη) + O2 → CH3COCH3 (Ακετόνη) + H2O2

Ιδιότητες του υπεροξειδίου του υδρογόνου

Οι ιδιότητες του υπεροξειδίου του υδρογόνου είναι οι εξής:

• Στην πιο καθαρή του μορφή, το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι σχεδόν άχρωμο (πολύ ανοιχτό μπλε).
• Το σημείο βρασμού του έχει υπολογιστεί στους 150,2 βαθμούς Κελσίου, που είναι πάνω από 50 βαθμούς Κελσίου υψηλότερο από το σημείο βρασμού του νερού.
• Το υπεροξείδιο του υδρογόνου έχει σημείο τήξης -0,43 βαθμούς Κελσίου.
• Στο νερό, ενυδατώνει και παράγει ένα ομοιογενές μείγμα σε όλες τις ποσότητες.
• Η μοριακή μάζα του υπεροξειδίου του υδρογόνου είναι 34,0147 g/mol.
• Έχει μια ελαφρώς έντονη μυρωδιά.

• Σε υδατικό διάλυμα, έχει πυκνότητα 1,11 g/cc και σε καθαρή μορφή, έχει πυκνότητα 1,450 g/cc.

Συμπέρασμα

Αυτό είναι ένα περιτύλιγμα στις εμπορικές μεθόδους προετοιμασίας . Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι το πιο βασικό είδος υπεροξειδίου. Είναι ένα άχρωμο υγρό που χρησιμοποιείται σε υδατικά διαλύματα για να διατηρεί τα πράγματα ασφαλή. Χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό αλλά και ως λευκαντικό. Το αέριο υπεροξείδιο του υδρογόνου παράγεται από φωτοχημικές διεργασίες στην ατμόσφαιρα της γης. Χρησιμεύει τόσο ως απολυμαντικό όσο και ως λευκαντικό. Στους 298 βαθμούς Φαρενάιτ, είναι όξινο, με pH 6 έως 7.