过氧化氢 编辑

过氧化氢过氧化氢

过氧化氢(hydrogen peroxide),是一种无机化合物,化学式H₂O₂,相对分子质量34.02,无色液体,相对密度1.465g/cm³,熔点-1℃,沸点150.2℃,纯净物品易分解成水和氧气,市售品为30%或3%的水溶液,暗处较稳定,见光或遇杂质会加速分解,少量的酸、锡酸钠、焦磷酸钠、乙醇、乙酰苯胺或乙酰乙氧基苯胺等可增加其稳定性。过氧化氢具有氧化性和还原性,其氧化、还原或分解的产物是水和(或)氧气,堪称洁净氧化还原剂。过氧化氢可做氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂,亦供制火箭燃料、过氧化物及泡沫塑料等过氧化氢还用于无机、有机过氧化物如过硼酸钠、过氧乙酸的生产。过氧化氢在医学临床化学分析中,用以间接测定底物、酶、激活剂或抑制剂等。

研究简史

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法国化学家泰纳尔法国化学家泰纳尔

1818年,法国化学家泰纳尔首先对重结晶的硝酸钡(除去了过渡金属离子)进行热处理得到氧化钡BaO,进而高温氧化便转化成过氧化钡BaO₂;然后用盐酸处理BaO₂,待用沉淀法以H₂SO₄除去Ba²离子、加入Ag₂SO₄除去Cl⁻离子,再加BaO除去SO₄²⁻离子之后,即得过氧化氢(H₂O₂)水溶液;最后减压蒸馏即可制得几乎无水的纯H₂O₂。Thenard在制得了H₂O₂之后,还对其性质作了一些研究,发现当用MnO₂处理H₂O₂时,MnO₂会催化分解H₂O₂放出氧气。根据放出氧气的体积,Thenard断定:过氧化氢必定含有两倍于水中所含之氧。

理化性质

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物理性质

过氧化氢(H₂O₂)俗称双氧水。纯过氧化氢是淡蓝色黏稠液体,熔点为-1℃,沸点为150.2℃,在0℃时的密度为1.465g/cm³。H₂O₂是极性分子,可以任意比例与水混合,常用3%和35%的水溶液。

过氧化氢物理性质

外观

蓝色黏稠状液体;水溶液为无色透明液体。

熔点

-1℃(纯的过氧化氢其分子构型会改变,所以熔沸点也会发生变化)

溶解性

溶于水、醇、乙醚,不溶于苯、石油醚。

沸点

152℃。

密度

凝固点时固体密度为1.71g/cm³,密度随温度升高而减小。

缔合程度

缔合程度比H₂O大,所以它的介电常数和沸点比水高。

化学性质

过氧化氢有弱酸性,能与碱反应生成金属的过氧化物。过氧化氢的水溶液可用过氧化钡和稀H₂SO₄作用来制取。

过氧化氢的稳定性较差,在低温时分解较慢,加热至153℃以上能剧烈分解,并放出大量的热。MnO₂及许多重金属离子如铁、锰、铜等离子存在时,对其分解起催化作用。%20

加热、曝光会加速过氧化氢的分解。因此,过氧化氢应保存在棕色瓶中,并置于暗处,同时可加入稳定剂(如锡酸钠、焦磷酸钠等)以抑制其分解。%20

过氧化氢中氧的化合价是-1价,处于零价与-2价之间,所以过氧化氢既有氧化性,又有还原性。在酸性溶液中H₂O₂是强氧化剂,而在碱性溶液中是中等还原剂。

后一反应能使黑色的PbS氧化为白色的PbSO₄,可用于油画的清洗。%20

在酸性介质中,当H₂O₂与更强氧化剂作用时,H₂O₂就表现出还原性。%20

制备方法

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工业制备

  • 酸解过氧化物法

    早在19世纪中叶,工业规模生产的过氧化氢就是由一种酸作用于过氧化钡而制得的。所用的过氧化钡,或者用金属钡还原大气中的氧而得到,或者像Thenard发现过氧化氢时那样,先从Ba(NO₃)₂热解出BaO、再在热的BaO上面通入没有CO₂和水分的空气而获得。后来,人们通过热分解BaCO₃而得到BaO,并在所用的H₂SO₄中加入低浓度(2%—5%)的HCI和(或)H₃PO₄。若以重晶石为原料来生产H₂O₂,则其步骤大致是:

    因所生成的BaSO₄易敷在BaO₂上,故反应进行缓慢。为避免这种现象,一般先将BaO₂变成BaO₂⋅8H₂O,然后将其加入含有低浓度HCl和(或)H₃PO₄的冰冷⋅H₂SO₄中。用此法可得10%一20%的H₂O₂溶液。据报道,用水合二氧化碳转化BaO₂为H₂O₂获得了一定程度的成功。%20

    实验室制备

    考虑H₂O₂作为弱酸,可通过酸化其盐来制备。例如:%20

  • 应用领域

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    工业用途

    漂白剂

    在工业上,过氧化氢广泛用于漂白许多不同的物质,其中有棉织物、生丝、羊毛、皮毛、羽毛、毛发、兽骨、象牙,脂肪、纸浆以及墓石等;过氧化氢也用来制造过硼酸钠、过碳酸钠、过氧乙酸、过氧化硫尿等无机和有机的过氧化物,并作为高分子聚合反应的催化剂;过氧化氢还用来生产农药401抗药剂和福美双杀虫剂;在提纯无机盐时可用来除铁;能除去电镀液中的无机杂质以提高镀件质量。高浓度(90%以上)的过氧化氢同某些可燃物混合可制造炸药;在近代高能技术中曾被用为火箭燃料的高能氧化剂和单组分燃料。

    医疗用途

    过氧化氢溶液过氧化氢溶液

    过氧化氢的主要用途是以其氧化性为基础的。稀的过氧化氢溶液在医药上可作为消毒剂、杀菌剂和脱臭剂。30%的过氧化氢溶液在实验室中常用作氧化剂。

    安全措施

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    工作接触时要穿防护衣,戴聚乙烯或聚氯乙烯制的手套和聚合材料制的透明防护眼镜和面具。如触及皮肤或溅人眼睛用温水冲洗。

    毒理资料

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    经常接触多患皮炎及支气管和肺脏疾病。经口中毒时会出现腹痛、胸口痛、呼吸困难、呕吐、体温升高、结膜和皮肤出血,个别可能出现视力障碍、痉挛、轻瘫。美国通常规定最高容许浓度为1.4mg/m³。

    过氧化氢本身不燃,但能与可燃物反应放出大量热量和氧气而引起着火爆炸。过氧化氢在pH值为3.5—4.5时最稳定,在碱性溶液中极易分解,在遇强光,特别是短波射线照射时也能发生分解。当加热到100℃以上时,开始急剧分解。过氧化氢与许多有机物如糖、淀粉、醇类、石油产品等形成爆炸性混合物,在撞击、受热或电火花作用下能发生爆炸。过氧化氢与许多无机化合物或杂质接触后会迅速分解而导致爆炸,放出大量的热量、氧和水蒸气。大多数重金属(如铁、铜、银、铅、汞、锌、钴、镍、铬、锰等)及其氧化物和盐类都是活性催化剂,尘土、香烟灰、碳粉、铁锈等也能加速分解。浓度超过74%的过氧化氢,在具有适当的点火或温度的密闭容器中,能产生气相爆炸。

    储存运输

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    储存方法

    储存于阴、干燥、通风良好的专用库房内,远离火种、热源。库温不超过30℃,相对湿度不超过80%。保持容器密封。应与易(可)燃物、还原剂、活性金属粉末等分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏物应急处理设备和合适的收容材料。

    运输方法

    运输时单独装运,运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类、易燃物、有机物、还原剂、自燃物品、遇湿易燃物品等并车混运。运输时车速不宜过快,不得强行超车。公路运输时要按规定路线行驶。运输车辆装卸前后,均应彻底清扫、洗净,严禁混入有机物、易燃物等杂质。

    相关法规

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    2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,过氧化氢在3类致癌物清单中。

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