过氧化氢

✍ dations ◷ 2025-04-24 18:44:49 #过氧化氢
过氧化氢,分子式H2O2,是除水外的另一种氢的氧化物。粘性比水稍微高,化学性质不稳定,一般以30%或60%的水溶液形式存放,其水溶液俗称双氧水。过氧化氢有很强的氧化性,且具弱酸性。纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体,熔点−0.43 °C(31.23 °F),沸点150.2 °C(302.4 °F)。凝固点时固体密度为1.71g/cm3,密度随温度升高而减小。它的缔合程度比H2O大,所以它的介电系数和沸点比水高。纯过氧化氢比较稳定,若加热到153 °C(307 °F)便猛烈的分解为水和氧气。过氧化氢可与水以任意比互溶,因其可以发生微弱电离,所以溶液呈弱酸性。过氧化氢与过量氢氧化钠反应的产物是Na2O2和H2O。而与氢氧化钡反应时产物为过氧化钡。过氧化氢分子为椅型结构,上图为气态时的结构,下图为固态晶体时的结构:过氧化氢可溶于乙醇、乙醚,不溶于苯。对有机物有很强的氧化作用,一般作为氧化剂使用。体内的过氧化氢酶(Catalase)可以催化双氧水的分解反应,使其释放出氧气,转化为对有机体无毒的水:而二氧化锰、碘化钾等都能催化过氧化氢的分解。1818年,L.J.Thenard发现水系无机物、有机物在自动氧化时,或者在生物体内呼吸氧气时,在生成水之前会生成过氧化氢。1950年代以前采用电解法制备过氧化氢——电解硫酸氢盐溶液(如硫酸氢铵、硫酸氢钾)得到过二硫酸盐,再加入硫酸得到过氧化氢。也有水解过硫酸铵或过氧化钠制取的:( NH 4 ) 2 S 2 O 8 + 2 H 2 O ⟶ H 2 O 2 + 2 NH 4 HSO 4 {displaystyle {ce {(NH4)2S2O8 +2H2O ->H2O2 + 2NH4HSO4}}}1953年,杜邦公司采用蒽醌法制备,以烷基蒽醌如2-乙基蒽醌为媒介物,循环氧化还原制得。现在世界各国基本上都是用这一技术。目前,研究集中在基于氧的电化学还原和水的氧化的环保替代合成方法的开发上。过氧化氢是非常强的氧化剂,它和其他氧化剂的标准电极电势值列在右面,值越高代表氧化性越强:过氧化氢可自发分解歧化生成水和氧气:该反应在热力学上自发进行:ΔHo为−98.2 kJ·mol−1,ΔGo为−119.2 kJ·mol−1,ΔS为70.5 J·mol−1·K−1。重金属离子Fe2+、Mn2+、Cu2+等对过氧化氢的分解有催化作用。它们在酸性溶液中的电势介于过氧化氢的电势(0.694~1.76V)之间。例如Fe3+,认为过氧化氢把Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化成氧气,产生的Fe2+又被过氧化氢氧化为Fe3+,过氧化氢被还原成水。过氧化氢在酸性和中性介质中较稳定,在碱性介质中易分解。用波长为320~380nm的光照射会使过氧化氢分解速度加快,故过氧化氢应盛于棕色瓶中并放在阴凉处。在处理无水或浓缩过氧化氢时,必须在无尘、无金属杂质等条件下进行,以防止发生爆炸。 H2O2与Fe2+的混合溶液称为芬顿试剂(Fenton)。某些离子如Fe2+、Ti3+催化下,过氧化氢分解反应会生成自由基中间体HO·(羟基自由基)和HOO·。 一般使用的双氧水中都会含有一定量的稳定剂,以减少过氧化氢的分解。常用的稳定剂包括:锡酸钠、焦磷酸钠、8-羟基喹啉和有机亚磷酸酯。过氧化氢可在水溶液中氧化或还原很多无机离子。用作还原剂时产物为氧气;用作氧化剂时产物为水,其优点是氧化性强,还原产物为水,不引入杂质且不污染环境,因此过氧化氢是一种用途十分广泛的氧化剂。例如酸性溶液中,过氧化氢可将Fe2+氧化为Fe3+:与过氧化氢作用,亚硫酸根(SO2−3)可被氧化为硫酸根(SO2−4),高锰酸钾在酸性溶液中会被还原为Mn2+。由于标准电极电势的缘故,反应在不同pH环境下进行的方向可能不同,如碱性溶液中,过氧化氢会将Mn2+氧化为MnIV,以MnO2形式生成。过氧化氢还原次氯酸钠的反应可用于在实验室中制备氧气:有机化学中,过氧化氢常用作氧化剂,可将硫醚氧化为亚砜。甲基苯基硫醚与其反应时,会被氧化为甲基苯基亚砜,以甲醇作溶剂或三氯化钛催化,产率为99%:过氧化氢的碱性溶液可用于富电子烯烃(如丙烯酸)的环氧化反应,以及在硼氢化-氧化反应第二步中氧化烷基硼至醇。过氧化氢与很多无机或有机化合物反应时,过氧链保留并转移到另一分子上,生成新的过氧化物:与水相比,过氧化氢的碱性要弱得多,只有与很强的酸反应才会生成加合物。超强酸HF/SbF5可将过氧化氢质子化,生成含+离子的产物。一般低浓度(如3%)的过氧化氢,主要用于杀菌及外用的医疗用途,例如作为伤口消毒。检验血液的最佳比率:6%的双氧水加上0.005%的亚甲蓝。至于较高浓度者(大于10%),则用于纺织品、皮革、纸张、木材制造工业,作为漂白及去味剂。过氧化氢也是染发剂的成分之一,还用作合成有机原料(邻苯二酚)的材料,医药、金属表面处理剂,聚合引发剂等。还可用作火箭推进剂。很多颜料、涂料中含有铅白。使用铅白的油画、壁画等艺术品长时间暴露在空气中,与硫化氢作用生成硫化铅而变暗发黑,用过氧化氢涂刷后,会生成白色的硫酸铅从而使其复原。

相关

  • 双链RNA病毒核糖核酸病毒(英语:RNA virus),又称RNA病毒,其遗传物质为RNA,这些核糖核酸通常是单链RNA(ssRNA),但是也可能是双链RNA(dsRNA)。由RNA病毒感染造成的著名人类疾病包括艾滋病(AIDS)、埃博
  • 丝状病毒丝状病毒科(学名:Filoviridae),单股反链病毒目,是一种感染脊椎动物的病毒,包含的属有埃博拉病毒和马尔堡病毒。病毒粒(Virion)具有复杂构造,具外套膜(envelope),核鞘(nucleocapsid),聚合酶
  • 疟疾疟疾(拉丁语:Malaria,中文俗称打摆子、冷热病、发疟子)是一种会感染人类及其他动物的全球性寄生虫传染病,其病原疟原虫借由蚊子散播,隶属囊泡藻界(统称原生生物的生物类群之一),皆
  • 止痛剂镇痛药(Analgesic)是指能缓解痛的一类药物。该词起源于希腊语中的"an"(意即“没有”)和"algos"(意即“痛”)。镇痛药通过不同的机理作用于中枢和周围神经系统,对痛觉中枢有选择性抑
  • 保护生物学保育生物学(英语:conservation biology)又称保护生物学,是一门研究自然及地球上生物多样性的学科,目的是要保护各种生物物种、栖息地和整个生态系统,避免其受到物种过快灭绝及生物
  • 环丙沙星环丙沙星(Ciprofloxacin)是第二代氟喹诺酮类化合广效抗生素(英语:Broad-spectrum antibiotic),可对抗多种病原菌。治疗范围包含骨骼感染、关节感染、腹部感染,以及特定几种感染性肠
  • 疏水性在化学里,疏水性指的是一个分子与水互相排斥的物理性质。这种分子称为疏水物。疏水性分子偏向于非极性,并因此较会溶解在中性和非极性溶液(如有机溶剂)。疏水性分子在水里通常会
  • 灵魂出窍灵魂出窍(英语:Out-of-body experience,简称OBE或OOBE),又称出体经验,是神秘学中,灵魂离开了生物的肉体,在肉体外活动的行为及经验。很多人声称拥有出体经验,也有人声称任何人透过训
  • 异营生物异营生物(英语:heterotroph)指不能直接以无机物或有机物,必须摄取现成的养分来维持生存机能的生物。异营生物包括捕食、寄生和腐生三种。 异营性动物细胞需要的物质为水和矿物质
  • 肾绞痛肾绞痛(Renal colic),腹痛的一种类型,多由肾结石或输尿管结石引发。肾绞痛并不是一种独立的疾病,而是一种症状,因而病因也有可能是其他原因而引发。医学导航:泌尿系统解剖/生理/发