4. H₂O₂ - otrzymywanie, budowa, właściwości.

Nadtlenek wodoru- jest bezbarwną, w grubej warstwie niebieskawą cieczą, krzepnącą w temperaturze -0.9st C. Pod obniżonym ciśnieniem można destylować H₂O₂ bez rozkładu. Ekstrapolowana temperatura wrzenia wynosi 150 st C. Nadtlenek wodoru znajduje się w handlu jako 30 – procentowy roztwór (perhydrol).

Otrzymywanie:

- Najważniejsza przemysłowa metoda jego otrzymywania polega na uwodornieniu antrachinonu lub pochodnych antrachinonu, a następnie samoutlenieniu antracenodiolu, przy czym powstaje ponownie antrachinon i H₂O₂

- W wyniku hydrolizy pod wpływem wody z tworzącego się przez samoutlenienie nadtlenku powstaje nadtlenek wodoru:

RO₂ + H₂O -> H₂O₂+ RO

- Podczas utlenienia izopropanolu do acetonu w fazie gazowej pod ciśnieniem 1,5 – 2 MPa i w temperaturze ok. 100 st C powstaje H₂O₂;

- Poprzez hydrolizę nadtlenodwusiarczanu amonowego, któr powstaje przez anodowe utlenienie siarczanu amonowego – metoda, która jes coraz rzadziej stosowana w przemyśle;

- Poprzez hydrolizę nadtlenku baru i zagęszczanie utworzonego ługu:

BaO₂ +2 H₂O = H₂O₂ + Ba(OH) ₂

Właściwości:

- Nadtlenek wodoru, jako związek metatrwały, rozkłada się bardzo łatwo z wydzieleniem ciepła na wodę i tlen:

2 H₂O₂-> H₂O + O H= -99kJ/mol

Rozkład ten jest katalizowany przez ślady Janów metali ciężkich i litowców. Katalityczny rozkład można zahamować przez dodanie kwasu fosforowego jako inhibitora.

- Nadtlenek wodoru zachowuje się w stosunku do wielu związków jak utleniacz.

Siarczek ołowiu ulega utlenieniu do siarczanu ołowiu:

PbS + 4 H₂O₂ -> PbSO4 + H₂O

-W stosunku do silnych utleniaczy działa redukująco:

H₂O₂ +O-> H₂O +O₂

Np. nadmanganian ulega w kwaśnym roztworze redukcji do manganu (II):

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5O₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

Ze związków metali szlachetnych wydzielają się metale. Tlenek srebra zostaje zredukowany do srebra, a tlenek rtęci do rtęci.
2AgNO₃ + H₂O₂ + 2KOH → 2Ag + O₂ + 2H₂O + 2KNO₃

-Nadtlenek wodoru jest w roztworze wodnym słabym kwasem:

H₂O₂ + H₂O → H₃O⁺ + H-O-O⁻ K=1,6 *10⁻¹² (w temp. 20 st.C)

-Nadtlenek wodoru wiąże się z solami tworząc peroksohydraty np. NaBO₂ * H₂O₂

-Nadtlenek wodoru jest stosowany jako środek odkażający i jako wybielacz tłuszczów, olejów, skóry, bawełny, wełny i sztucznych włókien.

Budowa cząsteczki nadtlenku wodoru

W cząsteczce H₂O₂ kąt pomiędzy wiązaniem H-O a wiązaniem O-O wynosi 97 st. Obydwa wiązania O-H nie leżą jednak w tej samej płaszczyźnie. Moment dipolowy nadtlenku wodoru jest duży i wynosi 6,69* 10⁻³⁰ C*m. Wiąże się z nim duża wartość względnej przenikalności elektrycznej równa 89, a więc większa od przenikalności elektrycznej wody.

Marta Bąk