Пользовательский поиск

Лечение перекисью водорода

Перекись водорода (H2O2) является простым пероксидом (соединение кислород – кислород с одинарной связью), который также имеет сильные окислительные свойства. Перекись водорода - это прозрачная жидкость, имеющая немного большую вязкость, чем вода. В разбавленных растворах она кажется бесцветной. Благодаря своим окислительным свойствам перекись водорода часто используется в качестве отбеливателя или моющего средства. Окислительные свойства перекиси водорода настолько сильны, что ее соотносят с очень активными формами кислорода, поэтому перекись водорода часто используют в качестве топлива в ракетной технике. Живые организмы также естественно производят перекись водорода в качестве побочного продукта окислительного метаболизма. Следовательно, почти все живые существа (в частности, все облигатные и факультативные аэробы) обладают ферментами, известными как «каталаза пероксидазы», которые каталитически и безвредно разлагают перекись водорода низкой концентрации на воду и кислород.

Продолжение ниже

Химические антисептики

... распространение (И. Г. Руфанов). В настоящее время в хирургии наиболее употребительны такие антисептики , как хлорамин, растворы йода, перекись водорода , марганцевокислый калий , сульфаниламиды , фурацилин, винный спирт . Мазь А. В. Вишневского как антисептик продолжает широко применяться ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Содержание статьи:

Структура и свойства перекиси водорода

H2O2 принимает неплоскую структуру симметрии C2. Несмотря на то, что молекула является хиральной, она претерпевает быстрые рацемизации. Плоская форма анти конформера позволяет сводить к минимуму стерические отталкивания, а 90° угол кручения син-конформера позволяет оптимизировать смешивание между заполненной орбиталью кислорода р-типа (одна из одинарных пар) и ННМО (LUMО) вицинальной O-H связью. Наблюдаемый антиклинальный "перекос" – это форма компромисса между двумя конформерами.

Несмотря на то, что O-O связь является простой, молекула имеет относительно высокий барьер для вращения - 29,45 кДж / моль; для примера - вращательный барьер громоздкой (пухлой) молекулы метана составляет всего 12,5 кДж / моль. Увеличение барьера вращения объясняют отталкиваниями между несвязанными электронами (одиночные пары) на смежных центрах кислорода.

Сравнение с аналогами

Аналоги перекиси водорода включают в себя химически идентичную перекись дейтерия и сероводород. Несмотря на более высокую молекулярную массу, сероводород имеет температуру кипения всего 70,7 ° C, что указывает на то, что водородная связь увеличивает точку кипения перекиси водорода.

Физические свойства растворов перекиси водорода

Водные растворы перекиси водорода отличаются от чистого вещества вследствие эффектов, возникающих по причине водородных связей между молекулами воды и перекиси водорода. Перекись водорода и вода образуют эвтектическую смесь, что приводит к уменьшению температуры замерзания. Чистая вода тает и замерзает при температуре около 273К, а чистая перекись водорода всего на 0,4К ниже, но 50% (по объему) раствор тает и замерзает при температуре 221K. Температура кипения той же смеси меньше, чем средняя (398К) температура кипения чистой воды (373K) и перекиси водорода (423K), и равняется 387К.

РН перекиси водорода

Чистая перекись водорода имеет рН равный 6,2, таким образом, она считается слабокислотной. РН может понижаться до 4,5 при разведении примерно на 60%.

Применение перекиси водорода

Лечение перекисью водорода

Администрация по продовольствию и медикаментам США (FDA) признает перекись водорода в качестве безопасного противомикробного агента и окислителя для других целей. Например, 35% перекись водорода используется для предотвращения распространения инфекций в больничных условиях, а пары перекиси водорода зарегистрированы в организации по охране окружающей среды США как спороцидное стерилизующее средство.

Распространенным заблуждением является то, что перекись водорода является эффективным дезинфицирующим средством и антисептиком для лечения ран. В то время как она является эффективным чистящим средством, перекись водорода не эффективна в уничтожении бактериальных инфекций в ранах. Кроме того, нанесенная на рану перекись водорода может замедлять исцеление и приводить к образованию рубцов, поскольку она разрушает вновь образующиеся кожные клетки.

  • При смешивании в правильных пропорциях с пищевой содой и поваренной солью перекись водорода может быть использована в качестве зубной пасты или очищающего средства для полости рта, хотя и имеет меньшую эффективность, чем обычная зубная паста.
  • Перекись водорода и перекись бензоила иногда используется для лечения акне.
  • Перекись водорода используется в качестве рвотного средства в ветеринарной практике.

Альтернативная медицина

  • Следуя за призывом сторонников альтернативной медицины использовать разбавленную перекись водорода для питья и в различных целях и средствах, например, в шампунях, в качестве добавки к зубной пасте и при лечении различных заболеваний и рака в частности, Американское общество по онкологии (American Cancer Society) сделало заявление, что "не существует никаких научных доказательств того, что перекись водорода является безопасным, эффективным и полезным средством при лечении рака" и советует больным раком "оставаться на попечении квалифицированных врачей, которые используют проверенные и одобренные после проведения клинических испытаний новые перспективные методы лечения".
  • Еще одной спорной процедурой альтернативной медицины является ингаляция с использованием перекиси водорода с концентрацией около 1%. Несколько смертей было связано с внутривенным использованием перекиси водорода.

В установках очистки муниципальных сточных вод

Перекись водорода постепенно заменяет предварительное хлорирование как способ борьбы с запахами на станциях очистки сточных вод. Обработка осадка сточных вод (или твердых веществ биологического происхождения) может привести к образованию сероводорода (H2S), который является ядовитым и зловонным газом, и может повреждать оборудование и бетонные конструкции. Перекись водорода используется для сведения к минимуму образования сероводорода.

Применение в промышленности

В 1994 году около 50% объема мирового производства перекиси водорода было использовано для отбеливания целлюлозы и бумаги. Отбеливающие установки и устройства другого типа стали получать все большее распространение после признания перекиси водорода в качестве экологически безопасной альтернативы отбеливателям на основе хлора.

Окисление сульфидов перекисью водорода

Сульфид появляется в окружающей среде в результате природных и промышленных процессов. Большинство встречаемых в природе сульфидов образуются биологически (в анаэробных условиях) и являются свободным сероводородом (H2S), который характеризуется запахом тухлых яиц. Биогенный H2S чаще всего встречается в кислых грунтовых водах, болотах и топях, месторождениях природного газа и канализации/системах очистки. Техногенные источники H2S обычно возникают в результате промышленной очистки природных материалов, содержащих серу (например, уголь, газ и нефть). По целому ряду причин - эстетика (контроль запаха), здоровье (токсичность), экология (истощение запасов кислорода при получении воды) и экономика (коррозия оборудования и инфраструктуры) – с сульфидосодержащими сточными водами следует обращаться осторожно, а также подвергать их очистке перед возвратом их обратно в окружающую среду. Типичный допустимый предел содержания сульфидов = <1 мг/л.

Удаление БПК и ХПК при использовании перекиси водорода в очистке сточных вод

Перекись водорода использовалась для снижения концентрации БПК и ХПК в промышленных сточных водах в течение многих лет. В то время как стоимость удаления БПК/ХПК путем химического окисления, как правило, больше, чем при использовании физических или биологических средств, все же существуют конкретные ситуации, при которых такой вид очистки воды оправдан. Они включают в себя:

  • Предварительная обработка сточных вод с умеренным - высоким содержанием токсичных, ингибирующих или не поддающихся биологической очистке соединений (например, пестициды, пластификаторы, смолы, охлаждающие жидкости, и красители);
  • Предварительная обработка сточных вод с сильным/слабым потоком - там, где биообработка не является практичной и достаточно эффективной при очистке вод перед сбросом их в общественные очистные сооружения.
  • Усиленное отделение захваченной органики методом флотации и процессов осаждения.

Дополнительное обеспечение растворенным кислородом во время временных перегрузок или простоя биологических систем очистки.

Из этих примеров можно увидеть, что в зависимости от ситуации перекись водорода может быть использована в качестве автономного метода очистки или в качестве дополнения к существующим физическим или биологическим процессам обработки

Предварительная обработка сточных вод высокой эффективности

Перекись водорода является одним из самых универсальных, надежных и экологически чистых окислителей. Относительная безопасность и простота ее использования в качестве окислителя привела к развитию целого ряда методик и способов ее применения в системах очистки сточных вод.

"Некатализируемая" перекись водорода

Сильные окислительные свойства H2O2 делают ее пригодной для уничтожения различных загрязняющих веществ. Оптимизация условий использования перекиси водорода для уничтожения этих загрязняющих веществ могут включать в себя контроль рН, температуры и времени протекания реакции. Не требуется никаких дополнительных добавок.

"Катализируемая" перекись водорода

Для уничтожения плохо поддающихся окислению загрязнителей требуются активирование перекиси водорода такими катализаторами, как железо. Катализация также может быть использована для более быстрого уничтожения легко окисляемых загрязнителей. В кислой среде добавление солей железа в сточные воды заставляет перекись водорода генерировать свободные радикалы, которые могут атаковать различные органические соединения. Могут применяться соли других металлов, а также создаваться различные условия (например, для разрушения цианидов можно использовать медный катализатор при рН 8,5 - 11,5).

Борьба с окислами азота (NOx) при помощи перекиси водорода

Оксиды азота являются основными загрязняющими веществами в атмосфере, являясь инициаторами возникновения кислотных дождей, фотохимического смога и скопления озона. Основными оксидами являются оксид азота (NO) и диоксид азота (NO2), которые имеют агрессивную природу и опасны для здоровья. С использованием каталитических нейтрализаторов на автомобилях, норматив максимальных выбросов NOx достиг той точки, когда дальнейшее его ограничение стало экономически нецелесообразным. Следовательно, в настоящее время стационарные источники выбросов NOx подчиняются все более жестким стандартам во многих областях США. Стационарные источники включают в себя объекты, где используется высокая температура: заводы азотной кислоты, предприятия производства нитрованных материалов, такие как удобрения и взрывчатые вещества, а также промышленные объекты (металлургия, производство стекла, цементные печи, генераторы и т. д). Из-за экологических проблем связанных с загрязнением воздуха были проведены широкомасштабные исследования и потрачены значительные суммы денег для разработки методов контроля выбросов оксидов азота.

Другие крупные промышленные процессы, использующие перекись водорода включают в себя производство перкарбоната натрия и пербората натрия, которые используются в качестве мягких отбеливателей в моющих средствах. Перекись водорода используется в производстве некоторых органических пероксидов, таких как дибензойль пероксид, используемый для полимеризации и в других химических процессах. Также перекись водорода используется в производстве эпоксидов, таких как окись пропилена (пропилен-оксид), а при реакции ее с карбоновыми кислотами образуются соответствующие перкислоты. Надуксусную кислоту и мета-хлорнадбензойную кислоты получают из уксусной кислоты и мета-хлорбензойной кислоты соответственно. Последняя обычно используется во взаимодействии с алкенами для получения соответствующего эпоксида.

Перекись водорода в смеси с серной кислотой используется как химический реагент для выполнения микрошлифовки меди с шероховатой поверхностью в процессе производстве электронных плат.

Сочетание порошкового драгоценного металла-катализатора, перекиси водорода, метанола и воды может привести к образованию перегретого пара (образуется только СО2 и высокотемпературный пар) в течение одной-двух секунд, который может быть использован для различных целей.

В последнее время участилось использование испаренной перекиси водорода при проверке и био-деконтаминации специальной одежды и изоляторов в фармацевтическом производстве.

В ядерных водо-водяных энергетических реакторах перекись водорода используется при останове станции для обеспечения окисления и растворения осажденных на топливо активированных продуктов коррозии. Перед разборкой ректора продукты коррозии удаляются из системы очистки.

Перекись водорода также используется в нефтяной и газовой промышленности для разведки в рамках подготовки к микро-анализу ископаемых.

Химические установки

Недавно был разработан способ получения окиси пропилена из перекиси водорода. Как утверждается, этот процесс является экологически чистым, так как единственным значимым побочным продуктом является вода. Также утверждается, что этот процесс требует значительно меньшего объема инвестиций и операционных расходов. Два из этих "HPPO" (перекись водорода - окись пропилена) завода ввели в эксплуатацию в 2008 году: один из них находится в Бельгии и является совместным предприятием компании Solvay и Dow-BASF, а другой - в Корее и является совместным предприятием компаний Evonik Headwaters и SK Chemicals. Также был налажен серийный выпуск установок капролактама для получения перекиси водорода.

Биологические функции

Перекись водорода является одним из двух главных химических веществ в системе самозащиты жука-бомбардира – вступая в реакцию с гидрохиноном, она используется для отпугивания хищников.

Исследование, опубликованное в «Nature» гласит, что перекись водорода играет важную роль в иммунной системе. Ученые обнаружили, что после повреждения тканей у рыбы-зебры содержание перекиси водорода внутри клеток увеличивается, что, как полагают, действует как сигнал белым клеткам крови скапливаться на место травмы и начинать процесс исцеления. Когда гены, ответственные за производство перекиси водорода были искусственно «отключены», белые кровяные клетки переставали скапливаться в месте повреждения. Эксперименты проводились на рыбах, однако поскольку рыбы генетически похожи на людей, тот же процесс предположительно происходит и в организме человека. Исследование, проведенное в Nature, предполагает, что больные бронхиальной астмой имеют более высокие уровни содержания перекиси водорода в легких, чем у здоровых людей, что может объяснять, почему у больных бронхиальной астмой нарушена концентрация белых кровяных клеток в легких.

Перекись водорода играет важную роль в качестве сигнальной молекулы при регуляции различных биологических процессов, а также в старении и раковых процессах.

Количество перекиси водорода в биологических системах может быть определено посредством проведения флуориметрического анализа.

Бытовое использование

  • Разбавленная перекись водорода (от 3% до 8%) используется для отбеливания человеческих волос при смешивании ее с гидроксидом аммония.
  • Она впитывается в кожу при контакте и создает локальный кожный капиллярный эмболизм, который проявляется как временное обеление кожи.
  • Перекись водорода используется для отбеливания костей, выставляемых на экспозициях.
  • 6% (20-объемная) перекись водорода используется для дезинфекции порезов и для остановки кровотечения при поверхностных повреждениях.
  • 3% H2O2 является эффективным средством для удаления свежих (красных) пятен крови с одежды и других предметах. Ее следует нанести на свежее пятно перед тем, как пытаться отмыть его горячей водой (в результате воздействия горячей воды пятно обычно еще прочнее «садится» на ткань»), а затем смыть кровь обработанную перекисью водорода холодной водой с мылом.
  • Некоторые садоводы и пользователи гидропоники поддерживают использование слабого раствора перекиси водорода при поливе растений, так как при самопроизвольном распаде H2O2 выделяется кислород, который усиливает развитие корневой системы растения и помогает при лечении корневых гнилей (смерть корневых клеток из-за отсутствия кислорода) и ряда других заболеваний растений.
  • Лабораторные тесты, проведенные рыбоводами в последние годы, показали, что обычную бытовую перекись водорода можно безопасно использовать для обеспечения кислородом мелкой рыбы. При воздействии катализаторов, таких как диоксид марганца, перекись водорода при разложении выделяет кислород.
  • Перекись водорода является сильным окислителем эффективным в борьбе с сульфидами и органическими запахами в системах сбора и очистки сточных вод. Ее обычно применяют в канализационных системах, где существует время задержки от 30 минут до 5 часов перед образованием сероводорода. Перекись водорода окисляет сероводород и способствует био-окислению органических запахов. Так как при разложении H2O2 образуется кислород и вода, это способствует увеличению количества растворенного кислорода в системе, тем самым покрывается некоторая биохимическая потребность в нем.
  • Смешанная с пищевой содой и небольшим количеством мыла для рук перекись водорода эффективна для удаления запаха скунса.
  • Перекись водорода используется в качестве окислителя в сочетании с эфиром фенил оксалата и соответствующими красителями в производстве светящихся палочек. Она реагирует с эфиром с образованием неустойчивого димера CO2, который в свою очередь приводит краситель в возбужденное состояние; краситель испускает фотоны (свет) во время его самопроизвольной релаксации в нормальное состояние.
  • Перекись водорода может быть скомбинирована с уксусом и поваренной солью для получения замены таким промышленным химические веществам, как хлорид железа, персульфата аммония или соляная кислота.
  • Перекись водорода может быть использован для очистки и затирки половой плитки. При этом иногда рекомендуется ее использование в сочетании с пищевой содой.

Топливо для реактивных двигателей

Высококонцентрированная перекись водорода также называется концентрированным пероксидом. Она может быть использована либо в качестве монотоплива (не смешивается с топливом) или в качестве окислительного компонента двухкомпонентного ракетного топлива. При использовании в качестве монотоплива работает принцип разложения перекиси водорода с 70-98+% концентрацией на пар и кислород. Ракетное топливо закачивается в реакционную камеру, где катализатор, как правило, пластинки серебра или платины, инициирует начало распада, в результате чего производится пар с температурой более чем 600°C (1112°F), который затем выбрасывается через сопло, создавая при этом тягу. Монотопливо на основе перекиси водорода может создавать максимальный удельный импульс равный 161 с (1,6 кН•с/кг), что заставляет считать его монотопливом с низкой производительностью. Пероксид может создавать намного меньше тяги, чем гидразин, поэтому в ракетных ранцах используется монотопливо на основе H2O2.

В двухкомпонентном ракетном топливе перекись водорода распадается и действует в качестве окислителя для обеспечения сгорания топлива. В зависимости от топлива могут быть достигнуты импульсы равные 350 с (3,5 кН•с/кг), что является достаточно большим значением. Перекись используемая в качестве окислителя создает несколько меньший удельный импульс, чем жидкий кислород, но является более плотной по составу, хорошо сохраняется, некриогенна, и создавая высокое давление при работе в эффективном замкнутом цикле может легко использоваться для обеспечения работы газовых турбин. Она также может быть использована для регенеративного охлаждения ракетных двигателей. Перекись водорода весьма успешно использовалась во время Великой Отечественной войны в качестве окислителя для немецких реактивных двигателей (например, «T-Stoff», содержащий стабилизатор оксихинолин, для самолета Ме-163) и для недорогих британских ракет «Черный Рыцарь» (Black Knight) и «Черная Стрела» (Black Arrow).

В 1940-х и 1950-х годах, в подводных лодках перекись водорода использовалась в турбинах Вальтера во время погружения, но она (турбина) оказалась слишком шумной и требующей слишком частого технического обслуживания по сравнению с дизель-электрическими системами. В некоторых типах торпед перекись водорода использовали в качестве окислителя топлива, но это оказалось опасным и было прекращено большинством флотов в мире. Утечку пероксида водорода считают причиной потопления подводной лодки «HMS Sidon» и русской подводной лодки Курск. В процессе торпедных испытаний, проведенных японским флотом, было обнаружено, что концентрация перекиси водорода в прямых отводах трубных систем подводных лодок часто может приводить к взрывам в субмаринах и торпедах. Компания «SAAB Underwater Systems» в настоящее время производит торпеды под названием «Torpedo 2000». Эти торпеды, стоящие на вооружении шведского флота, приводятся в движение поршневым двигателем, в котором перекись водорода используется в качестве окислителя, а керосин – в качестве топлива.

Хотя в настоящее время перекись водорода редко используется в качестве унитарного топлива для больших двигателей, малые пероксидные двигатели ориентации до сих пор устанавливаются на некоторых спутниках. Их легче заглушить и они являются более безопасными для заправки и пуска, чем двигатели на гидразине, но гидразин чаще используется на космических кораблях из-за более высокой удельной тяги и меньшей скорости разложения.

Самодельные взрывные устройства/первые самодельные бомбы

Перекись водорода была основным ингредиентом во взрывчатых устройствах, которые были использованы 7 июля 2005 года в Лондоне, и в результате взрыва которых погибли 52 пассажира лондонского метро и автобусов. Как сообщается, такой ингредиент для приготовления бомб гораздо легче купить, чем большое количество таблеток аспирина.

Реакции перекиси водорода

Разложения

Перекись водорода самопроизвольно экзотермически разлагается (диспропорционирование) на воду и кислород:

2 H2O2 → 2H2O +O2

Этот процесс является термодинамически благоприятным с ΔHo = -98,2 кДж•моль-1 и ΔS=70,5 Дж•моль-1• К-1. Скорость разложения зависит от температуры (в прохладном месте разложение перекиси водорода замедляется, поэтому ее часто хранят в холодильниках), концентрации перекиси водорода, а также рН и наличия примесей и стабилизаторов. Перекись водорода является несовместимой со многими веществами, катализирующими ее разложение, в том числе с большинством переходных металлов и их соединений. Общие катализаторы включают в себя диоксид марганца, серебро и платину. Химическая реакция также катализируется ферментом каталаза, который содержится в печени, основная функция в организме которой - удаление токсичных побочных продуктов обмена веществ и снижение окислительного стресса. Разложение происходит быстрее в щелочной среде, так как кислоту часто добавляют в качестве стабилизатора.

Выделение кислорода и энергии при разложении имеет опасные побочные эффекты. Разлив перекиси водорода с высокой концентрацией на горючие вещества может вызвать немедленное возникновение пламени, которое дополнительно подпитывается кислородом, высвобождаемым при ее разложении. Высококонцентрированная перекись водорода (также называется концентрированным пероксидом) должна храниться в специальных вентилируемых емкостях для предотвращения накопления кислорода, который в конечном итоге может привести к разрушению сосуда.

В присутствии определенных катализаторов, таких как Fe2+ или Ti3+ , разложение перекиси водорода может пойти иным путем, с формированием свободных радикалов, таких как HO• (гидроксил) и HOO • (гидропероксил). Сочетание Н2О2 и Fe2+ известно как реагент Фентона.

Обычно концентрация перекиси водорода является 20-объемной. Это означает, что при разложении одного объема перекиси водорода образуется 20 объемов кислорода. 20-объемная концентрация перекиси водорода эквивалентна 1,667 моль/дм3 (Молярный раствор), или около 6%.

Окислительно-восстановительные реакции

В кислых растворах перекись водорода является одним из самых мощных известных окислителей - сильнее, чем хлор, диоксид хлора и перманганат калия. Кроме того с помощью катализаторов перекись водорода может быть преобразована в гидроксильные радикалы (OH•), которые обладают высокой реакционной способностью.

Окислитель/восстановленный продукт

Окислительный потенциал, V

Фтор/фтористый водород

3,0

Озон/кислород

2.1

Перекись водорода/вода

1.8

Перманганат калия/диоксид марганца

1.7

Диоксид хлора/хлорноватистая кислота

1.5

Хлор/хлорид

1.4

В водных растворах перекись водорода может окислять или восстанавливать различные неорганические ионы. Если она выступает в качестве восстановителя, то происходит выделение кислорода.
В кислых растворах Fe2+ окисляется до Fе3+ (перекись водорода действует как окислитель),

2Fe2+ (водн) + H2O2 + 2H+ (водн) → 2 Fe3+ (водн) + 2H2O (л)

и сульфит (SO32-) окисляется до сульфата (SO42-). Однако перманганат калия восстанавливается до Mn2+ посредством кислой перекиси водорода. В щелочных условиях некоторые из этих реакций обращаются, например, Mn2+ окисляется до Mn4+ (как MnO2).

Другие примеры действия перекиси водорода в качестве восстановителя - реакции с гипохлоритом натрия или перманганатом калия, которые является эффективным способом получения кислорода в лабораториях.

NaOCl + H2O2 → O2 + NaCl + H2O

2KMnO4 + 3H2O2 → 2 MnO2 + 2KOH + 2H2O + 3O2

Перекись водорода часто используют в качестве окислителя в органической химии. Одним из ее применений является окисление тиоэфиров до сульфоксидов. Например, метил-фенил сульфид окисляется до метил-фенил сульфоксида с выходом 99% метанола за 18 часов (или 20 минут при использовании катализатора TiCl3).

Ph-S-CH3 + H2O2 → Ph-S(O)-CH3 + H2O

Щелочная перекись водорода используется для эпоксидирования электронно-дефицитных алкенов, таких как акриловая кислота, а также для окисления алкилборанов в спирты, что является вторым этапом гидроборирования-окисления.

Формирование пероксидов

Перекись водорода является слабой кислотой, и она может образовать гидроперекиси или перекиси солей или производные многих металлов.
Например, при добавлении ее в водный раствор хромовой кислоты (CrO3) или в кислый раствор дихроматных солей, образуется неустойчивый голубой пероксид CrO (O2)2. В водном растворе он быстро разлагается с образованием газообразного кислорода и солей хрома.
Перекись водорода также может также образовывать пероксоанионы при реакции с анионами, например, реакция с бораксом приводит к образованию пербората натрия, отбеливателя используемого в моющих средствах:

Na2B4O7 + 4H2O2 + 2NaOH → 2Na2B2O4(OH)4 + H2O

Перекись водорода преобразует карбоновые кислоты (RCOOH) в пероксикислоты (RCOOOH), которые сами по себе используются в качестве окислителей. Перекись водорода реагирует с ацетоном с образованием перекиси ацетона, а при взаимодействии ее с озоном образуется триоксид водорода, также известный как триоксидан. При реакции с мочевиной образуется перекись карбамида, которая используется для отбеливания зубов. Кислотно-щелочной аддукт с трифенилфосфиноксидом является полезным "носителем" для H2O2 в некоторых реакциях.

Щелочность

Перекись водорода может формировать аддукты с очень сильными кислотами. При взаимодействии с суперкислотой HF/SbF5 формируются неустойчивые соединения, содержащие [H3O2]+ ион.

История

Луи Жак Ж. Тенаром впервые описал перекись водорода в 1818 году. Он создал ее, проведя реакцию взаимодействия перекиси бария с азотной кислотой. В улучшенной версии этого процесса используется соляная кислота с последующим добавлением серной кислоты для осаждения сульфата бария как побочного продукта. Процесс Ж. Тенарома использовался с конца 19 века до середины 20 века. Современные методы производства будут рассмотрены ниже.

Чистая перекись водорода долгое время считалась неустойчивым соединением по причине неудачных попыток выделения ее из воды, которая присутствует в процессе синтеза. Тем не менее, эта нестабильность объясняется присутствием примесей (солей переходных металлов), которые катализируют разложение перекиси водорода. 100% чистая перекись водорода была впервые получена путем вакуумной перегонки Ричардом Вульфенштейном (Richard Wolffenstein) в 1894 году. В конце 19-го века Петре Меликишвили (Petre Melikishvili) и его ученик Л. Пизаржевски (L. Pizarjevski) показали, что из многих предложенных формул перекиси водорода, единственной правильной была H-O-O-H.

Использование перекиси водорода для стерилизации боксов биологической безопасности и барьерных изоляторов является популярной альтернативой окиси этилена (EtO), так как это - более безопасный и эффективный метод обеззараживания. Перекись водорода уже давно широко используются в фармацевтической промышленности. В аэрокосмических исследованиях H2O2 используется для стерилизации искусственных спутников и космических зондов.

Производство перекиси водорода

Прежде перекись водорода изготавливали ​​путем электролиза водного раствора серной кислоты или кислого бисульфата аммония (NH4HSO4), с последующим гидролизом пероксодисульфата S2O82-. Сегодня перекись водорода почти всегда производят путем автоокисления 2-алкил антрагидрохинона (или 2-алкил-9 ,10-дигидроксиатрацина) соответствующим 2-алкил антрахиноном в так называемом антрахиноновом процессе. Крупнейшие производители обычно используют либо 2-этил либо или 2-амил производные.

Процесс Риедла-Пфлеидера, впервые открытый ими в 1936 году, на первый взгляд обманчиво прост:

H2 + O2 → H2O2

Экономика процесса сильно зависит от эффективной переработки хинонов (что дорого), извлечения растворителей и катализатора гидрирования.

В 1994 году мировое производство перекиси водорода составило около 1,9 млн. тонн и увеличилось до 2,2 миллионов в 2006 году. Практически вся произведенная перекись водорода имела 70% или меньшую концентрацию. В том году весь объем 30% перекиси водорода был продан по цене равной примерно $ 0,54 за кг, а объем 100% перекиси водорода – по цене около 1,54$ за кг.

Новые разработки

Новый, так называемый "процесс с высокой производительностью", основанный на оптимальном распределении изомеров 2-амил антрахинона, был разработан компанией «Solvay». В июле 2008 года этот процесс позволил построить однопоточный завод «мега-масштаба» в Зандвлиете (Бельгия). Годовой объем производства перекиси водорода этим заводом в более чем два раза превышает объем следующего по величине однопоточного завода. Еще больший завод был введен в эксплуатацию в октябре 2011 года совместным предприятием «Solvay and Dow» в Мап Та Фут (Таиланд). Этот завод имеет проектную мощность производства 330 тысяч тонн перекиси водорода с концентрацией 100% в год. Вполне вероятно, что это приведет к снижению себестоимости продукции за счет экономии на масштабе.

Процесс производства перекиси водорода непосредственно из элементов был интересен на протяжении многих лет. Проблема с прямым процессом синтеза заключается в том, что, с точки зрения термодинамики, реакция водорода с кислородом способствует производству воды. С течение времени было обнаружено, что мелкодисперсные катализаторы способствуют селективности перекиси водорода, хотя улучшение селективности не настолько высоко, чтобы позволить коммерческое развитие процесса. Тем не менее, очевидный прорыв был сделан в начале 2000-х годов учеными из «Headwaters Technology». Суть прорыва относится к разработке минутных (нанометрового размера) контролируемых по фазе кристаллических частиц благородных металлов на углеродном носителе. Этот прогресс поспособствовал созданию совместным предприятием с компанией «Evonik Industries» опытного завода в Германии в конце 2005 года. Утверждается, что наблюдается сокращение инвестиционных затрат, поскольку процесс является более простым и требует использования меньшего количества оборудования, однако, этот процесс также является более коррозионным и малоизученным. При этом процессе получается перекись водорода с низкой концентрацией (около 5-10 % масс против примерно 40% масс при антрахиноновом процессе).

В 2009 году исследователями Университета Кардиффа было объявлено о новом открытии имеющему отношение к катализаторам. Это открытие также относится к прямому синтезу, но в этом случае используются золото-палладиевые наночастицы. При нормальных обстоятельствах прямой синтез должен осуществляться в кислой среде, чтобы предотвратить немедленное разложение перекиси водорода после ее образования. В то время как перекись водорода, как правило, разлагается сама по себе (именно поэтому, даже после производства в готовый продукт часто бывает необходимо добавлять стабилизаторы, если он будет подвергаться транспортировке или хранению в течение длительного времени), природа катализатора может привести к быстрому ускорению этого процесса разложения. Утверждается, что использование этих золото-палладиевых катализаторов замедляет разложение и, как следствие, практически (или совсем) не требуется использование кислоты. Этот процесс находится в очень ранней стадии развития и в настоящее время при его применении образуется перекись водорода очень низкой концентрации (менее 1-2% по массе). Тем не менее, изобретатели предвидят, что развитие этого процесса приведет к получению недорогого, эффективного и экологически чистого способа производства перекиси водорода.

Новейший электрохимический процесс для производства щелочной перекиси водорода был разработан компанией «Dow». В процессе используется монополярная ячейка для достижения электролитического восстановления кислорода в разбавленном растворе гидроксида натрия.

Доступность

Перекись водорода обычно доступна в виде раствора с водой. Как правило, в аптеках потребители могут приобрести перекись водорода с концентрацией 3 и 6% масс. Концентрация иногда описывается термином объема генерации газообразного кислорода; один миллилитр 20-объемного препарата генерирует двадцать миллилитров кислорода при полном разложении. В лабораториях обычно используют перекись водорода с концентрацией 30% масс. Также доступны технические растворы с концентрацией от 70% до 98%, но в связи с возможностью перекиси водорода с концентрацией >68% расщепляться на пар и кислород (с повышением температуры пара по мере увеличения концентрации выше 68%) эти классы растворов являются потенциально гораздо более опасными, и требуют специального ухода в специально отведенных местах хранения. Покупатели должны позволять проведение инспекций представителями компаний - производителей.

Безопасность

Правила безопасности варьируются, так перекись водорода с низкой концентрацией, например 3%, широкодоступна, и ее можно приобрести в аптеках. Большинство безрецептурных препаратов, содержащих перекись водорода, не предназначены для применения внутрь. H2O2 более высокой концентрации считается опасной и, как правило, сопровождается листком данных безопасности материала. В высоких концентрациях перекись водорода является агрессивным окислителем и разъедает многие материалы, включая кожу человека. В присутствии восстановителя высококонцентрированная H2O2 имеет бурную химическую реакцию.

Сбросы перекиси водорода с высокой концентрацией (как правило, выше 40%) следует классифицировать как опасные отходы D001, в связи с тем, что при попадании в окружающую среду концентрированная перекись водорода отвечает определению Министерства Транспорта Соединенных Штатов «окислитель». В соответствии с Управлением по охране окружающей среды Соединенных Штатов, подотчетное количество опасных отходов D001 равно 45 кг, или примерно 38 л концентрированной перекиси водорода.

Перекись водорода следует хранить в прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении, вдали от легковоспламеняющихся или горючих веществ. Она должна храниться в емкостях, сделанных из неактивных материалов, таких как нержавеющая сталь или стекло (также могут быть подходящими и другие материалы, в том числе некоторые виды пластика и алюминиевые сплавы). Так как H2O2 быстро разлагается под воздействием света, емкости должны быть непрозрачными, поэтому фармацевтические препараты обычно производят в коричневых бутылках фильтрующих лучи света.

Перекись водорода и в чистом и в разбавленном виде может представлять следующие опасности:

  • Взрывоопасные пары. При примерно 70% концентрации перекись водорода может выделять пары, которые являются взрывоопасными при температуре выше 70°C (158°F) при нормальном атмосферном давлении, что может привести к детонации всего объема жидкости. Таким образом, дистилляция перекиси водорода при нормальном давлении является очень опасным процессом.
  • Опасные химические реакции. Пары перекиси водорода могут образовывать взрывоопасные вещества при контакте с углеводородами, например с жирами. Возникновение опасных химических реакций, включая возгорание и взрывы, было зарегистрировано при взаимодействии перекиси водорода со спиртами, кетонами, карбоновыми кислотами (особенно с уксусной), аминами и фосфором.
  • Коррозионные. Концентрированная перекись водорода (> 50%) является очень едким веществом и даже обычные бытовые ее растворы могут вызвать раздражение глаз, слизистых оболочек и кожи. Особенно опасно принимать раствор перекиси водорода внутрь, так как при ее разложении в животе образуется большое количество газа (для 3% раствора – объем газа будет в 10 раз больше, чем объем жидкости), что приводит к внутреннему кровотечению. Вдыхание H2O2 с концентрацией более 10% может привести к серьезным поражениям легких.
  • Отбеливающий агент. Перекись водорода с низкой концентрацией (порядка 3% или ниже) приводит к химическому отбеливанию многих видов одежды, в результате чего она приобретает розоватый оттенок. Следует проявлять осторожность при использовании продуктов, которые могут содержать перекись водорода (например, жидкости для очистки лица или растворы для мытья контактных линз) так как они могут легко попасть на другие поверхности.
  • Внутренние заболевания. Большие оральные дозы перекиси водорода 3%-ной концентрации могут вызвать "раздражение и образование пузырей во рту (что также известно как черный «ворсинчатый» язык), горле и животе", а также "боли в животе, рвоту, и понос".
  • Давление паров. Пары перекиси водорода обладают значительным давлением (1,2 кПа при 50° C) и их воздействие является потенциально опасным. Пары перекиси водорода - это сильный раздражитель, в первую очередь поражающий глаза и дыхательную систему, а опасная для здоровья их концентрация в воздухе составляет 75 частей на миллион. Длительное воздействие низких концентраций паров перекиси водорода также является опасным и может привести к необратимому повреждению легких. Администрация профессиональной безопасности и здоровья (OSHA) разработала допустимый безопасный уровень концентрации паров, не приносящий вреда при воздействии на протяжении 8 часов, равный 1 части на миллион. Также, в соответствии с Американской ассоциацией промышленных гигиенистов, перекись водорода классифицируется как «известный канцероген для животных, с неизвестным воздействием на людей». На предприятиях, где используется перекись водорода с высокой концентрацией, требуется использовать подходящие средства индивидуальной защиты. Также целесообразно обеспечить достаточную вентиляцию и непрерывный мониторинг наличия паров перекиси водорода в воздухе в ситуациях и процессах, когда существует возможность их (паров) выхода. В настоящее время системы непрерывного мониторинга наличия паров перекиси водорода доступны от нескольких производителей.
  • Кожные заболевания. Витилиго – это приобретаемое заболевание кожи с потерей родного ее пигмента, которое поражает около 0,5-1% населения мира. Во время проведения недавних исследований было обнаружено, что увеличение уровней перекиси водорода в эпидермисе и в крови является одним из многих признаков этого заболевания.

Исторические события

  • 16 июля 1934 года в Куммерсдорфе, Германия, произошел взрыв ракетного двигателя, в котором использовалась перекись водорода, что привело к смерти трех человек. В результате этого инцидента, Вернер фон Браун решил не использовать перекись водорода в качестве окислителя в ракетах, которые он разработал позже.
  • 28 октября 1998 несколько человек получили незначительные травмы после разлива перекиси водорода на борту рейса 957 авиакомпании «Northwest Airlines» следующего из Орландо в Мемфис, что в дальнейшем привело к увольнениям в авиакомпании.
  • Во время Второй мировой войны врачи в немецких концентрационных лагерях экспериментировали с использованием инъекций перекиси водорода для убийства людей.
  • Утверждается, что перекись водорода была одним из ингредиентов, обнаруженным в не взорвавшихся бомбах после событий 21 июля 2005 в Лондоне.
  • Русская подводная лодка К-141 «Курск» вышла в море для выполнения тренировочных стрельб манекенами торпед по крейсеру «Петр Великий» класса «Киров». 12 августа 2000 года в 11:28 по местному времени во время подготовки к стрельбе произошел взрыв. Единственный заслуживающий доверия доклад на сегодняшний день гласит, что это произошло из-за отказа и последующего взрыва одной из торпед, в которой в качестве топлива использовалась перекись водорода. Считается, что перекись водорода специальной марки, использующаяся в качестве топлива для торпед на подводной лодке, просочилась через коррозионные повреждения в корпусе торпеды и сдетонировала. Аналогичный случай произошел в 1955 году, результатом чего стала потеря подводной лодки «Sidon».
  • 16 августа 2010 года на 53-м этаже 1515 Бродвей, Таймс-Сквер, Нью-Йорк, произошел разлив около 38 л чистящей жидкости. В результате разлива жидкости, которая, по данным представителя пожарной службы Нью-Йорка, оказалась перекисью водорода, был перекрыт Бродвей между улицами West 42 and West 48, по причине скопления пожарных автомобилей, которые прибыли на вызов. О наличии потерпевших не сообщается.



© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


Мне нравится0
Гостья
Здравствуйте! можно ли беременным принимать перекись водорода? и если можно, то в каких случаях и дозировках?
Имя Цитировать Мне нравится0
 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".