Формула пероксида водорода, его химические свойства и применение

Самое известное вещество, которое используют люди для обработки ссадин и царапин, — перекись (пероксид) водорода с формулой H2O2. Но на самом деле это соединение благодаря необычности своего строения и химических свойств имеет более широкое значение. Оно используется во многих отраслях промышленности (вплоть до производства ракетного топлива), а также применяется в быту для целей, не связанных с медициной.

Оглавление:

• Основные характеристики
• Получение соединения
• Химические свойства
• Практическое использование вещества

Самое известное вещество, которое используют люди для обработки ссадин и царапин, — перекись (пероксид) водорода с формулой H2O2. Но на самом деле это соединение благодаря необычности своего строения и химических свойств имеет более широкое значение. Оно используется во многих отраслях промышленности (вплоть до производства ракетного топлива), а также применяется в быту для целей, не связанных с медициной.

Основные характеристики

В обычном состоянии перекись водорода — это прозрачная жидкость, не обладающая выделяющимся запахом и имеющая специфический «металлический» привкус. В чистом виде H2O2 взрывоопасна. При температуре -0,5 °C замерзает.

Молекула пероксида сильно полярная (из-за несимметричности строения). Ее структурная формула H-O-O-H, то есть содержит кислородную связь O-O, которая является очень слабой, поэтому вещество нестойкое, быстро разлагается, хорошо растворяется в воде, эфире, спиртах.

Пероксидная группа (-O-O-) имеет степень окисления -2. Однако формально у каждого атома кислорода в молекуле степень окисления равна -1, а у водорода она составляет +1, то есть записывается это как H2⁺¹O2^-1. Аналогично будет происходить и в других пероксидных соединениях: например, Na2O2, Ba2O2 и т. д.

Пергидроль (еще одно название H2O2) — сильный окислитель (относится к классу кислот). Его концентрированные растворы вызывают сильные ожоги (аптечные средства, к которым все привыкли, имеют массовую долю вещества всего лишь 3%). Бумага, опилки и другие быстровоспламеняющиеся вещества при соприкосновении с перекисью быстро загораются.

Получение соединения

В лабораториях соединение получают путем взаимодействия пероксида бария и серной кислоты: BaO2 + H2SO4 → BaSO4 (осадок) + H2O2. Однако на практике такой способ получения нецелесообразен, так как из-за химических особенностей исходных веществ выход итогового продукта получается небольшим, поэтому в процессе синтеза чаще используют соляную кислоту: BaO2 + 2HCl → BaCl2 + H2O2. Полученный хлорид бария осаждают серной кислотой. В промышленности применяют другие методы:

1. Электролиз раствора серной кислоты (или сульфата аммония). 2HSO4^- -2e → H2S2O8 (двунадсерная кислота); H2S2O8 + 2HOH (вода) → 2H2SO4 + H2O2.
2. Окисление водорода кислородом воздуха (антрахиноновый процесс).
3. Процесс окисления изопропилового спирта (ИПС — вещество, обладающее антисептическими свойствами). (CH3)2CHOH + O2 → H2O2 + (CH3)2CO (ацетон). Но эта реакция для промышленного производства применяется редко.

Примечательно, что следы пероксида водорода всегда присутствуют в составе атмосферы. Кроме того, он частично образуется как побочный продукт при окислении кислородом воздуха ряда природных веществ, а также в пламени горящего водорода.

Химические свойства

Пергидроль — это слабая двухосновная кислота. Но в химических реакциях соединение может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. В процессах окисления оно распадается на воду и свободный кислород (реакция схематическая): H2O2 → H2O + O. Этому способствует кислая среда.

Значительно менее характерными будут восстановительные свойства. В этом случае разложение пройдет по схеме: H2O2 → O2 + 2H. Примеры:

1. Окислительные признаки. 2KI + H2O2 + H2SO4 → K2SO4 + I2 + 2H2O; PbS (сульфид свинца) + 4H2O2 → PbSO4 + 4H2O.
2. Восстановительные качества. 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2KMnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O; 2AgNO3 + H2O2 → 2Ag + O2 + 2HNO3.

На самом деле в том, какие свойства будет проявлять пергидроль, есть определенная закономерность: в кислой среде соединение проявляет себя как окислитель, а в щелочной выступает восстановителем. H2O2 — более сильная кислота, чем простая вода.

Практическое использование вещества

Перекись водорода активно используется во многих отраслях промышленности. Но основное применение — медицина:

1. Для обеззараживания ран и ссадин перекись наносят прямо на поврежденную кожу (если область небольшая). С помощью этого средства можно также остановить слабое кровотечение.
2. При лечении фурункулеза и акне.
3. Для лечения стоматита. Появившиеся язвочки можно как прижигать ватным тампоном, на который нанесена перекись, так и полоскать этим медикаментом, но разбавленным водой.
4. Водный раствор аптечного пероксида поможет избавиться от неприятного запаха изо рта.
5. При насморке слабоконцентрированный раствор аптечного средства используют для промывания носа.
6. Для лечения отита, избавления от ушной серы, в виде препарата для премедикации при промывании ушей (размягчает серные пробки).
7. В качестве антимикозного средства при лечении грибковых заболеваний стоп (снимает зуд).
8. Для купирования зубной боли при стоматологических воспалениях.

Однако это не единственный вариант использования перекиси водорода. Например, она необходима при синтезе органических веществ (получение эпоксидов, полиуретанов, ПВХ), в аналитической химии (производство пористых материалов, пенообразователей), используется как катализатор, гидрирующий агент.

Благодаря своим окислительным свойствам H2O2 может быть использована как топливо (ракетное, для турбонасосов). Необходима перекись и в пищевой промышленности для обеззараживания поверхностей и упаковок.

Используют пергидроль и в сфере красоты в качестве окислителя при окрашивании и обесцвечивании волос. А еще с помощью этого вещества можно удалять разнообразные пятна с одежды. На самом деле вариантов применения перекиси водорода очень много. Это действительно «многофункциональное» соединение.