Ūdeņraža peroksīds

Ūdeņraža peroksīds
Ķīmiskā formula:	H2O2
Molmasa:	34 g/mol
Blīvums:	1400 kg/m3
Kušanas temperatūra:	262,15 K (-11 °C)
Viršanas temperatūra:	423,35 K (150,2 °C)

Ūdeņraža peroksīds (ūdeņraža pārskābe, H₂O₂) ir bezkrāsains viskozs šķidrums, kas labi šķīst ūdenī. Koncentrēts ūdeņraža peroksīds ir nestabils un to lieto par raķešdegvielu (oksidētāju), to lieto arī balināšanai. Apmēram 50% saražotā ūdeņraža peroksīda izlieto celulozes balināšanai un papīra ražošanai. Sadaloties ūdeņraža peroksīdam, veidojas atomārais skābeklis. Plaši lieto 30% un 3% šķīdumus.

Vēsture

Ūdeņraža peroksīds pirmo reizi tika iegūts 1818. gadā, bārija peroksīdam reaģējot ar slāpekļskābi. Nedaudz vēlāk metodi uzlaboja, par skābi lietojot sālsskābi un sērskābi (lai nogulsnētu bārija sulfātu). Šo metodi lietoja līdz 20. gs. vidum. Ilgu laiku uzskatīja, ka tīrs ūdeņraža peroksīds ir nestabils, jo visos gadījumos, palielinoties koncentrācijai, tas sāka sadalīties. Mūsdienās uzskata, ka tas bija smago metālu jonu piemaisījumu dēļ. Pirmo reizi 100% ūdeņraža peroksīdu ieguva 1894. gadā, lietojot vakuumdestilāciju.

Iegūšana

Mūsdienās ūdeņraža peroksīdu iegūst oksidējot 2-etil-9,10-dihidroksilantracēnu (C₁₆H₁₄O₂) par 2-etilantrahinonu (C₁₆H₁₂O₂), izmantojot gaisa skābekli (Rīdla-Pfleiderera process). Šajā procesā hidroksilgrupas pie antracēna vidējā gredzena tiek oksidētas par ketogrupām (karbonilgrupām) un ūdeņraža atomi no tām hidroksilgrupām oksidējas par ūdeņraža peroksīdu. Šo antrahinona atvasinājumu pēc tam ekstrahē no reakcijas maisījuma un reducē atpakaļ par dihidroksisavienojumu ar ūdeņradi un metāla katalizatoru.

Šī procesa reakcijas vienādojums ir vienkāršs:

H₂ + O₂ → H₂O₂,

taču kopējās izmaksas ir atkarīgas no hinona ekstrakcijas un reducēšanas efektivitātes (kas nosaka zudumus). Vēl ir lietota arī persulfātu metode. Tur elektrolizē sērskābes šķīdumu (vai skābu amonija hidrogēnsulfāta (NH₄HSO₄) šķīdumu) un pēc tam hidrolizē iegūto peroksidisulfātu ((SO₄)₂)²⁻.

Koncentrēšana

Lielākoties plaši pieejamais ūdeņraža peroksīds ir ar koncentrāciju 3 vai 30%. Raķešdegvielai parasti lieto koncentrācijas virs 70%. Sadaloties jebkādas koncentrācijas ūdeņraža peroksīdam, veidosies kaut kāds daudzums karstas gāzes (skābeklis + ūdens tvaiks) un šķidrums (palikušais ūdens), bet koncentrācijās virs ~67% viss ūdeņraža peroksīds spēj pārvērsties gāzē. Tālāk palielinot koncentrāciju, tikai paaugstināsies gāzes temperatūra (un palielināsies skābekļa īpatsvars). Tā kā koncentrācijas, kas lielākas par 30%, ir grūti pieejamas, var rasties nepieciešamība šo vielu koncentrēt. Vienkārša destilācija atmosfēras spiedienā ir bīstama, jo pietiekoši koncentrēti ūdeņraža peroksīda tvaiki var detonēt (~70 °C, atmosfēras spiedienā). Šo problēmu var daļēji samazināt, lietojot vakuumdestilāciju. Vēl ūdeņraža peroksīdu var koncentrēt ar frakcionēto kristalizāciju (daļēji sasalušam šķīdumam cietajai un šķidrajai fāzei var būt atšķirīgs sastāvs).

Īpašības

Ūdeņraža peroksīds sadalās par ūdeni un skābekli. Lai uzglabāšanas laikā palēninātu šo procesu, liek klāt inhibitorus (alvas sāļi, fosfāti, nitrāti). Lai no ūdeņraža peroksīda iegūtu skābekli, lieto katalizatorus (mangāna dioksīds). Ūdeņraža peroksīds reaģē ar ketoniem, veidojot ketonu peroksīdus. Tos lieto par polimerizācijas iniciatoriem polimēru ražošanā (MEK peroksīds) un par nestabilām (bet viegli iegūstamām) sprāgstvielām (acetona peroksīds). Ūdeņraža peroksīds ir arī citu organisko peroksisavienojumu izejviela.

Ārējās saites

• http://www.h2o2.com/intro/properties/physical.html - ūdeņraža peroksīda fizikālās īpašības (angliski)