Brintoverilte

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Strukturformel
Struktur af hydrogenperoxid
Kiler for at tydeliggøre den rumlige struktur
Generel
Efternavn Brintoverilte
andre navne
  • Perhydrol
  • Brintoverilte
  • Hydrogenium peroxydatum
  • Dioxidant
  • HYDROGEN PEROXIDES ( INCI ) [1]
Molekylær formel H 2 O 2
Kort beskrivelse

farveløs, næsten lugtfri væske [2]

Eksterne identifikatorer / databaser
CAS -nummer7722-84-1 (vandig opløsning)
EF -nummer 231-765-0
ECHA InfoCard 100.028.878
PubChem 784
Wikidata Q171877
Lægemiddelinformation
ATC -kode
ejendomme
Molar masse 34,02 g mol −1
Fysisk tilstand

væske

massefylde
  • 1,71 g cm −3 (−20 ° C, fast) [3]
  • 1,463 g cm −3 (20 ° C, ren) [2]
Smeltepunkt

−0,43 ° C (ren) [2]

kogepunkt

150,2 ° C (ren) [2]

Damptryk
p K S -værdi
  • 11,75 (20 ° C) [4]
  • 11,8 (25 ° C) [4]
opløselighed

blandbar med vand [2]

Sikkerhedsinstruktioner
Bemærk venligst undtagelsen fra mærkningskravet for medicin, medicinsk udstyr, kosmetik, mad og foder
GHS -mærkning af farlige stoffer fra forordning (EF) nr. 1272/2008 (CLP) , [5] udvidet om nødvendigt [2]

for den vandige ≥ 60% opløsning

03 - Oxiderende 05 - Ætsende 07 - Forsigtig

fare

H- og P -sætninger H: 271 - 302 - 314 - 332 - 335 - 412
P: 280 - 305 + 351 + 338 - 310 [6]
MAK

DFG / Schweiz: 0,5 ml · m −3 eller 0,71 mg · m −3 [2] [7]

Termodynamiske egenskaber
ΔH f 0

−188 kJ mol −1 [8]

Så vidt muligt og sædvanligt anvendes SI -enheder . Medmindre andet er angivet, gælder de givne data for standardbetingelser .

Hydrogenperoxid (H2O 2) er en lyseblå, i fortyndet form farveløs, stort set stabil flydende forbindelse fremstillet af hydrogen og oxygen . Det er noget mere tyktflydende end vand , en svag syre og, sammenlignet med de fleste stoffer, et meget stærkt oxidationsmiddel , som som sådan reagerer voldsomt med stoffer som kobber , messing , kaliumiodid og dermed fungerer som et stærkt blegemiddel og desinfektionsmiddel . I sin stærkt koncentrerede form kan den bruges både som en enkelt og som en komponent raketbrændstof .

Hydrogenperoxid er normalt tilgængelig på markedet som en vandig opløsning og er underlagt variable regler afhængigt af koncentrationen.

historie

Brintoverilte blev først produceret i 1818 af Louis Jacques Thénard ved at omsætte bariumperoxid med salpetersyre . [9] Processen blev først forbedret ved anvendelse af saltsyre og derefter svovlsyre . Sidstnævnte er særligt egnet, fordi bariumsulfatbiproduktet udfældes i processen. Thénards metode blev brugt fra slutningen af ​​det 19. århundrede til midten af ​​det 20. århundrede. [10]

I lang tid blev det antaget, at rent hydrogenperoxid var ustabilt, fordi forsøg på at adskille det fra vandet, der blev produceret under produktionen, mislykkedes. Dette skyldtes, at spor af faste legemer og tungmetalioner fører til katalytisk nedbrydning eller endda til en eksplosion. Absolut rent hydrogenperoxid blev først opnået i 1894 af Richard Wolffenstein ved hjælp af vakuumdestillation . [11]

Udvinding og fremstilling

Tidligere blev hydrogenperoxid hovedsageligt fremstillet ved elektrolyse af svovlsyre . Peroxodisulfursyre dannes , som derefter hydrolyseres igen til svovlsyre og hydrogenperoxid.

I dag produceres hydrogenperoxid teknisk ved hjælp af anthraquinonprocessen . Til dette formål omdannes anthrahydroquinon til hydrogenperoxid og anthraquinon med atmosfærisk ilt under tryk. I det næste trin kan anthraquinon igen reduceres til anthrahydroquinon ved hjælp af hydrogen .

Anthraquinon proces

Bruttoligningen er:

På laboratorieskala produceres også hydrogenperoxid, når peroxider behandles med syrer . En historisk vigtig reagens er bariumperoxid , der reagerer i en svovlsyre opløsning til dannelse af hydrogenperoxid og bariumsulfat .

Standard molære entalpier i dannelsen er:

  • Δ f H 0 gas : −136,11 kJ / mol
  • Δ f H 0 liq : −188 kJ / mol
  • Δ f H 0 sol : −200 kJ / mol

ejendomme

Fysiske egenskaber

Forbindelsen er blandbar med vand i ethvert forhold. Selvom smeltepunkterne for de pæne komponenter er relativt ens, observeres signifikant lavere smeltepunkter i blandinger. En dihydrat (H2O 2 · 2H 2 O), som smelter ved en defineret temperatur på -52,1 ° C er fundet. [12] Sammen med de grundlæggende komponenter danner dette to eutektika med et hydrogenperoxidindhold på 452 g / kg ved -52,4 ° C og 612 g / kg ved -56,5 ° C. [12] Hydrogenperoxid og vand danner ikke en azeotrop blanding. [13]

Binært fast-flydende fasediagram

H 2 O 2 molekyle er vinklet i forhold til de to O - O - H planer ( toplansvinkel = 90,2 ± 0,6 °). [14] O - O bindingslængden er 145,3 ± 0,7 pm, O - H bindingslængden 99,8 ± 0,5 pm og O - O - H bindingsvinklen 102,7 ± 0,3 °. [14] Som med vand dannes hydrogenbindinger i væskefasen. Den vinklede struktur og den modificerede brintbrostruktur fører til en betydeligt højere densitet og lidt højere viskositet sammenlignet med vand.

Fysiske egenskaber ved vandige hydrogenperoxidopløsninger . [13]
H 2 O 2 - massefraktion (w) 0% 10% 20% 35% 50% 70% 90% 100%
Smeltepunkt (i ° C) 0 −6 [12] −14 [12] −33 −52,2 −40,3 -11,9 -0,43
Kogepunkt (i ° C, 101,3 kPa) 100 101,7 [15] 103,6 [15] 107,9 113,8 125,5 141.3 150,2
Massefylde (i g cm −3 ) 0 0 ° C 0,9998 1.1441 1.2110 1.3071 1.4136 1.4700
20 ° C 0.9980 1.03 [15] 1.07 [15] 1.1312 1.1953 1.2886 1.3920 1.4500
25 ° C 0,9971 1.1282 1.1914 1.2839 1.3867 1.4425
Damptryk (i hPa) 20 ° C 23 [16] 17 [17] 8 [2] 1.9 [2]
30 ° C 42 [16] 30,7 [17] 14.7 [2] 6,67 [2] 3,9 [2]
50 ° C 123 [16] 13.2 [2]
Specifik varmekapacitet (i J · K -1 · g -1) 25 ° C 4,18 [18] 3,96 [18] 3,78 [18] 3.57 [18] 3,35 [18] 3.06 [18] 2,77 [18] 2.62 [18]
Viskositet (i mPas) 0 0 ° C 1.792 0 1.82 00 1,87 00 1,93 00 1.88 00 1.819 0
20 ° C 1.002 0 1.11 00 1.17 00 1.23 00 1.26 00 1.249 0
Brydningsindeks ( ) 1.3330 1.3563 1.3672 1.3827 1.3995 1.4084

Hydrogenperoxid er en meget svag syre. Følgende ligevægt er etableret i vand:

Syrekonstanten er K S = 1,6 · 10 −12 eller pK S = 11,8. [19]

Kemiske egenskaber

Brintoverilte har en tendens til at nedbryde til vand og ilt. Især i tilfælde af stærkt koncentrerede opløsninger og kontakt med metaloverflader eller tilstedeværelsen af ​​metalsalte og oxider kan spontan nedbrydning forekomme. Forfaldsreaktionen er stærkt eksoterm med en reaktionsvarme på −98,20 kJ mol −1 eller −2887 kJ kg −1 . [3] Derudover frigives en betydelig mængde gas med 329 l kg -1 hydrogenperoxid:

Disproportionering af to molekyler hydrogenperoxid til dannelse af vand og ilt.

Den specifikke nedbrydningsvarme sættes i perspektiv med stigende fortynding, med et praktisk talt lineært forhold til hydrogenperoxidkoncentrationen. [20]

Nedbrydning af hydrogenperoxidopløsninger . [20]
H 2 O 2 - massefraktion (w) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Koncentration H 2 O 2 (i mol kg −1 ) 0 2,94 5,88 8,82 11.76 14.70 17,64 20.58 23.53 26.45 29,39
Nedbrydningsvarme (i kJ kg −1 ) 0 281.2 557,8 838,2 1118,6 1402,1 1691,1 1982.4 2275,3 2596,4 2884,7
Gasudslip (i l kg −1 ) 0 32,9 65,8 98,7 131,7 164,6 197,5 230,4 263,3 296.2 329,1

Denne nedbrydningsreaktion er blandt andet af tungmetalioner, I - katalyserede ioner - - og OH. Derfor stabilisatorer (herunder phosphorsyre er) tilsat til H2O 2 løsninger på markedet. [21] Det er en kraftfuld oxidationsmiddel . Når oxidationstilstanden reduceres fra −I til −II, er de eneste reaktionsprodukter vand og ilt. Vanskelige at adskille eller forstyrrende biprodukter produceres ikke, hvilket forenkler brugen i laboratoriet.

Afhængigt af placeringen af begge redoxpotentiale, H2O 2 kan også virke som et reducerende middel, så Mn VII (i kaliumpermanganat ) reduceres i syre. [22]

Hydrogenperoxid er en meget svag syre ; dets uorganiske salte og organiske estere er hydroperoxiderne og peroxiderne .

Biologiske egenskaber (fysiologi)

Brintoverilte forårsager karakteristiske sår, der langsomt bliver synlige og gradvist forårsager stikkende smerter.

Hydrogenperoxid er meget ætsende , især i form af damp . Hvis du får brintoverilte på huden, skal du skylle området godt med vand (fortynding) eller i det mindste fjerne hydrogenperoxidet fra huden med det samme. Hvis den trænger ind i huden, nedbrydes den hurtigt der, og de resulterende iltbobler får huden til at se hvid ud.

Generelt har hydrogenperoxid en cytotoksisk virkning og desinficerer på grund af dets høje toksicitet mange prokaryote mikroorganismer.

Hydrogenperoxid produceres i talrige biokemiske processer. I den biologiske cyklus stammer det fra den oxidative metabolisme af sukker. Organismen beskytter sig mod sine toksiske virkninger ved hjælp af enzymer - katalaser , peroxidaser , som nedbryder den igen til ugiftigt O 2 og H 2 O.

Desuden er hydrogenperoxid et signalmolekyle til induktion af plantens forsvar mod patogener (aspekt af cytotoksicitet ).

Hår bliver gråt med alderen

Tyske og britiske forskere meddelte i en undersøgelse i marts 2009, at hårets " grå farve " (faktisk hvid farve) er en følge af en lavere nedbrydning af hydrogenperoxid i håret. Det har vist sig i laboratorieundersøgelser, at hydrogenperoxid hindrer funktionen af ​​enzymet tyrosinase , som er nødvendig for melaninproduktion . Dette sker gennem oxidation af aminosyren methionin indeholdt i tyrosinasen. [23]

brug

Hydrogenperoxid er et kraftfuldt oxidationsmiddel, der er egnet til at fungere som iltbærer til forbrændingsbaserede sprængstoffer. Derfor er koncentrationer over 120 g / kg underlagt Europa -Parlamentets og Rådets forordning 2019/1148 om markedsføring og anvendelse af forstadier til sprængstoffer . Salg til private brugere er begrænset til 349 g / kg, udover det er slet ikke tilladt [24] . Der er også i Tyskland for mistænkelige transaktioner eller forpligtelser til rapportering af tyveri til det ansvarlige statspoliti. Vandige opløsninger med koncentrationer på op til 70% H2O 2 er til rådighed til industriel brug. Højkoncentrerede opløsninger af hydrogenperoxid kan nedbrydes spontant med en eksplosion .

Blege

Pulp kan bleges med hydrogenperoxid

Hydrogenperoxid er et blegemiddel . Den mest almindelige anvendelse på verdensplan er blegning af papirmasse . Frugtkød fås fra træ , og ligninen, den indeholder, giver frugtkødet en gul tone , som opfattes som generende ved hovedanvendelsen af ​​papirmasse til papir og papirprodukter.

I håndværket bleges træ under restaurering eller renovering med brintoverilte og lyses dermed.

Det bruges til blegning såvel som til farvning , farvning og intensive toner og til fastgørelse af permanente ændringer ( perm og volumenbølge) samt til fastgørelse af permanent glatning af hår . En meget lys, kunstig blondine kaldes derfor "hydrogenblondine". Forbindelsen bliver endnu tydeligere i det engelske udtryk peroxid blonde .

I tandplejen bruges den i forskellige koncentrationer til at blege tænder .

Det bruges ofte som et peroxid bundet til carbamid .

Hydrogenperoxid og blegemidler indeholdende hydrogenperoxid, såsom en blanding af peroxyeddikesyre og hydrogenperoxid, omtales også i reklame under anvendelse af det kunstige ord "aktivt oxygen". Ud over hydrogenperoxid kan andre peroxider også bruges til blegning, der opløses, når de udsættes for vand og frigiver det aktive atomare oxygen .

Også i udstoppede dyr det bruges på et dyr skulls knogler at blege hvidt. De krævede koncentrationer hertil kræver enten en handel (professionel jæger) eller en tilladelse i henhold til artikel 5, stk. 3, i EU -forordningen.

Vandbehandling

Drikker vand

Når UV -stråler virker på hydrogenperoxid, dannes hydroxylradikalet , et meget stærkere oxidationsmiddel end selve peroxidet. Nedenfor er ligningen for dannelsen:

Denne stærke oxidationseffekt bruges i vandbehandling til at nedbryde organiske forurenende stoffer. Som et eksempel kan den såkaldte UVOX- proces ( UV- lys og OX- idation), hvormed herbicidet atrazin og dets nedbrydningsprodukt desethylatrazin eller andre giftige ingredienser sikkert fjernes fra drikkevand. [25] Gennem denne "våde forbrænding" af atrazinen dannes kun nedbrydningsprodukter som vand , ilt , kuldioxid og nitrogen , og der er ikke yderligere saltopbygning i vandet. Desuden erstatter denne metode brugen af aktivt kul , hvilket er betydeligt dyrere.

kølevand

Hydrogenperoxid tilsættes også til kølekredsløb for at forhindre kontaminering, herunder legionella. Til dette formål tilføjes automatisk en højere procentdel (maksimalt 349 g / kg) hydrogenperoxid til kølevandet med regelmæssige mellemrum.

Desinfektion og sterilisering

En 3 procent opløsning af hydrogenperoxid bruges til desinfektion , også i husholdningssektoren. Eksempler på brug er mund og hals (det fortyndes til 0,3% ved mundskylning ), tandlæge , desinfektion af kontaktlinser i rengøringsmidler, desinfektion af emballagematerialer eller desinfektion af hænder i tilfælde af sygdom. Følgelig bruges den i ansigtscremer: til at rense porerne og bekæmpe bumser og urenheder i huden. Det bruges også til at desinficere vandet ved rengøring af industrielt spildevand og i swimmingpoolteknologi.

35 procent opløsning af hydrogenperoxid bruges i fødevareindustrien i aseptiske påfyldningssystemer til sterilisering af PET -flasker, plastbeholdere og den typiske flerlags papemballage. Mange fødevarer (drikkevarer, mælk , mejeriprodukter, saucer, supper) er nu aseptisk pakket i papkasser, kopper, flasker og folier for bedre holdbarhed og produktkvalitet. Emballagematerialet desinficeres med 35 procent hydrogenperoxid, før den respektive mad er fyldt.

Et andet anvendelsesområde er anvendelsen af gasformig H2O 2 for clean room dekontaminering. Til dette formål fordampes en normalt 35 procent opløsning i en speciel enhed og blæses ind i området, der skal dekontamineres (rum, kammer osv.).

Den høje bakteriedræbende effekt af H 2 O 2, miljøvenlighed og den gode tekniske gennemførlighed er årsagerne til den udbredte brug af denne proces.

En anden metode til desinfektion af rum med hydrogenperoxid er kold nebulisering.I denne proces omdannes hydrogenperoxid til en aerosol og fordeles afhængigt af dets koncentration (fra 3%) i rummet af en aerosolgenerator i henhold til en bestemt procescyklus. . Aerosolerne har en dråbestørrelse på 0,5–40 µm. Dråbestørrelsen afhænger af den teknologi, der bruges til at generere aerosolerne. Aerosolerne fordeler sig jævnt i rummet efter kort tid. En lille dråbestørrelse har en positiv effekt på fordelingen og dråbernes evne til at flyde. Afhængig af de indledende klimatiske forhold i rummet omdannes nogle af de små dråber, der er til stede i væskefasen, til gasfasen. Den nødvendige energi hertil tages fra stuetemperaturen. Processen er identisk med adiabatisk befugtning. Mediet blandes med mediumluften og forårsager holotisk desinfektion, når det bruges korrekt. Apparatet (generatoren) til forstøvning samt den særlige procedure skal valideres på forhånd for effektivitet. Desuden skal dette kontrolleres for effektivitet på grundlag af den eksisterende standardisering. Systemet med desinfektionsprodukt og aerosolgenerator er testet for dets effektivitet i et laboratorium.

For specialtilfældet SARS-CoV-2 / COVID-19 kommer en systematisk gennemgangsartikel fra 2020 om hydrogenperoxid (H 2 O 2 ) mundskylninger til den konklusion, at disse ikke har indflydelse på den virucide aktivitet og anbefaler, at "tandpleje protokoller bør revideres under COVID-19-pandemien. " [26] [27]

Iltforsyning

Hydrogenperoxid kan bruges til at levere ilt i akvarier . Ilt dannes i en oxidator . Til dette formål opdeles hydrogenperoxid i vand og iltradikaler i et kar i akvariet ved hjælp af en katalysator .

Mod skimmelvækst

Ved renovering det indre, skimmel kan infestation bekæmpes med hydrogenperoxid. Det virker som et desinfektionsmiddel mod både de biologisk aktive svampeceller - som et fungicid - og mod de " conidia ", der kaldes svampernes sporer .

Takket være dens blegningseffekt fjerner den også "optisk" resterne af formen fra porøse underlag. Hydrogenperoxid har nogle fordele i forhold til alkohol eller natriumhypochlorit, fordi det i modsætning til alkohol er ubrændbart, har en blegende virkning og i modsætning til natriumhypochlorit ikke efterlader nogen klorerede biprodukter.

medicin

I tandpleje , H2O 2 anvendes som en tre procent vandig opløsning til lokal desinfektion af tandvæv og til hæmostase i mindre operationer. I medicin og akutmedicin kan stoffet bruges til at desinficere overflader, instrumenter, hud og slimhinder . Hydrogenperoxid bruges stadig sporadisk til at rense sår i dag, men det har mistet sin traditionelle betydning, fordi det hurtigt inaktiveres, når det kommer i kontakt med røde blodlegemer og skum og derfor kun udvikler sin effekt i kort tid. [28]

I nogen tid nu har været anvendt en fremgangsmåde til sterilisering af visse medicinske produkter og kirurgiske instrumenter, som H2O 2 bruges som proceskemikalie (H2O 2 plasma metode). Det har fordele i forhold til dampsterilisering, især med termisk ustabile produkter. Det kan f.eks. B. inddampet i et vakuum ved stuetemperatur og yderligere ioniseret . [29]

Derudover bruges H 2 O 2 til at desinficere piercinger . Der formodes det at desinficere det berørte område og tillade enhver blødning at koagulere, hvilket skulle føre til en hurtigere helingsproces.

Landbrug

I landbruget bruges hydrogenperoxid til desinfektion i drivhuse og til iltberigelse i næringsopløsninger fra hydroponics. Hydrogenperoxid bruges også til at desinficere drikkeledningssystemer eller stabilt udstyr, f.eks. I svinebrug.

biologi

For at bestemme bakteriekulturer udføres katalasetesten med en tre procent hydrogenperoxidopløsning. De fleste aerobe og fakultative anaerobe bakterier samt svampe har enzymet katalase , som er i stand til at nedbryde H2O 2, som er toksisk for cellerne.

Hydrogenperoxid bruges eksperimentelt i biologi til at fremkalde programmeret celledød i isolerede eukaryote celler .

Retsmedicinsk videnskab

Hydrogenperoxid er blevet brugt i retsmedicin til at opdage blod . Louis Jacques Thénard opdagede i 1818, at hæmoglobin nedbryder hydrogenperoxid. Christian Friedrich Schönbein udviklede en blodprøve fra dette i 1863. I dag bruges den mere følsomme Kastle-Meyer-test imidlertid til at detektere blod.

Ætsende

I mikroelektronik bruges en blanding af svovlsyre og hydrogenperoxid - kaldet " piranha " - til at rense overfladen af skiver og til at skabe et tyndt, tre til fire nanometer tykt, hydrofilt oxidlag på skiverne. I dag er navnet "SPM" (svovlperoxidblanding) mere almindeligt. Hovedapplikationen er fjernelse af fotoresist fra skiver.

Ved fremstilling af printkort (kredsløb) bruges etserede bade af koncentreret kobberchlorid indeholdende hydrogenperoxid til at fjerne kobberet :

.
Elementært kobber reagerer med kobber (II) chlorid for at danne kobber (I) chlorid . Dette er en proportionel .

For at regenerere ætsebadene af kobberchlorid bruges hydrogenperoxid sammen med saltsyre:

.
Kobber (II) chloridet regenereres ved omsætning af kobber (I) chloridet med hydrogenperoxid og saltsyre. Kobberatomet oxideres i processen .

Tilsætningen af ​​hydrogenperoxid og saltsyre styres via redoxpotentialet; de fotoresister, der anvendes her, er stabile over for hydrogenperoxid.

Raket- / torpedomotorer

Vulcain II raketmotor fra en Ariane 5

Som en kilde til oxygen, H2O 2 anvendes ved nedbrydning (fortrinsvis over mangandioxid ) i ubåde. Det blev brugt i koncentreret form i raketdrev ved Max Valier og Messerschmitt Me 163 samt i ubådsdrev ( Walter ubåd ). Brintoverilte, der blev nedbrudt ved hjælp af kaliumpermanganat, blev brugt som drivmiddel til brændstofpumperne (370 kW effekt) på A4 -raketten (også kendt som V2 -mirakelvåbnet).

I britiske raketter (f.eks. Black Arrow ) blev 85 % hydrogenperoxid, der ikke var nedbrudt, brugt som iltbærer, der var flydende ved normale temperaturer og brændt med petroleum , som det reagerer hypergolisk med . [30]

En af teserne om forliset af den russiske atomubåd K-141 Kursk i 2000 udtalte, at brintoverilte sivede ud fra en tank på en torpedo , reagerede med jernoxid i affyringsrøret og antændtes. Torpedoen eksploderede og forårsagede en ødelæggende brand.

En sådan brændstofblanding (85-98% hydrogenperoxid) til missiler og torpedoer er også kendt som HTP (High Test Peroxide) .

Hydrogenperoxid har en tendens til at nedbrydes på en ukontrolleret måde. Kurt Wahmke og to teknikere døde den 16. juli 1934 i Kummersdorf i eksplosionen af en motor drevet af brintoverilte. På grund af farligheden ved brug og håndtering (ætsende virkninger, ukontrolleret nedbrydning, eksplosion ved forurening i tank og rørsystem) er brugen i dag begrænset til små raketmotorer (rekordforsøg, kontrolmotorer).

Den polske lydende raket ILR-33 Burstyn bruger 98% hydrogenperoxid som brændstof, som nedbrydes katalytisk [31]

Der kan opstå brandfare i passende kombination med jernfilter og rengøringsklude; ulykkesforebyggelsesreglerne fastsætter derfor forsigtighedsforanstaltninger ved behandling af procesvand i metalbearbejdningsvirksomheder.

Sprængstof fremstilling

På grund af peroxidgruppen er forbindelsen rig på energi og nedbrydes med frigivelse af ilt. I nærvær af en egnet katalysator reagerer hydrogenperoxid med acetone til dannelse af acetoneperoxid , som er et triacetontriperoxid og betegnes som et eksplosiv med TATP . Den eksplosive hexamethylentriperoxiddiamin (HMTD) fremstilles også ved hjælp af hydrogenperoxid.

Analytics

Klassisk kvalitativ og kvantitativ analyse

Disse klassiske metoder mister deres betydning i laboratoriepraksis på grund af deres lave detektionsgrænser og deres besvær.

Bevis som blåt chromperoxid (CrO (O 2 ) 2 )

Chromtrioxid CrO 3 omdannes i det stærkt sure område (pH <0) af hydrogenperoxid til dybblåfarvet og etheropløseligt chrom (VI) peroxid . Dazu wird Kaliumdichromat im Reagenzglas mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert und mit etwas Ether überschichtet. Bei Anwesenheit von H 2 O 2 färbt sich die Etherphase bläulich. Wegen der Verwendung giftiger und karzinogener Chrom(VI)-Verbindungen ist dieser Test heute nur noch von akademischem Interesse.

Nachweis als gelbes Peroxotitanyl(IV)-Ion

Der Nachweis als Titangelb (nicht zu verwechseln mit dem gleichnamigen organischen Reagenz) ist sehr empfindlich. Titan(IV)-Ionen reagieren mit Spuren von Wasserstoffperoxid zu intensiv orangegelb gefärbten Peroxotitanyl-Komplexionen.

Redox-Titration mit Kaliumpermanganat

Die Konzentration von Wasserstoffperoxid in schwefelsaurer wässriger Lösung kann mit Kaliumpermanganat titrimetrisch ermittelt werden. Ist stattdessen Salzsäure vorhanden, wird Reinhardt-Zimmermann-Lösung hinzugefügt. Der Titration liegt folgende Reaktion zu Grunde:

Der Farbumschlag erfolgt von farblos bis zur schwachen Rosafärbung, die für eine Minute bestehen bleiben sollte. Der Verbrauch von 1 ml KMnO 4 -Lösung (0,02 mol/l = 0,1N) entspricht 1,701 mg H 2 O 2 . Auf diesem Weg können auch Verbindungen titriert werden, die in schwefelsaurer Lösung H 2 O 2 abspalten, wie Peroxide, Perborate oder Percarbonate. [32]

Nachweis mit Iodidstärke-Papier

Iodid-getränktes und stärkehaltiges Filterpapier zeigt bereits geringe Peroxidmengen durch Blaufärbung an. Hierbei oxidiert das Peroxid das Iodid zu Iod, das wiederum mit Stärke zusammen einen charakteristischen blauen Komplex bildet.

Instrumentelle quantitative Analytik

Optische Methoden

Photometrie

Das Oxidationsvermögen von H 2 O 2 ermöglicht eine Vielzahl von (zum Teil enzymatisch katalysierten) chromogenen Reaktionen. Dadurch sind photometrische oder reflektometrische Bestimmungen von H 2 O 2 möglich. Eine der bewährtesten Oxidationsreaktionen ist die „Trinder-Reaktion“ von Phenol mit 4-Amino antipyrin zu einem violetten Farbstoff. Die Absorbanz ist proportional zur Analytkonzentration und kann bei 510 Nanometer gemessen werden. [33] Chemische Modifikationen der Reagenzien erlauben auch eine Messung bei Wellenlängen von 550 und 750 Nanometer. Mit dieser Methode konnte eine Nachweisgrenze von 1 µmol erzielt werden. [34]

Fluorometrie

Eine der wohl wichtigsten Nachweismethoden für Wasserstoffperoxid ist die peroxidase -katalysierte Oxidation von Amplex Red durch H 2 O 2 zu Resorufin. Resorufin zeigt nach Anregung bei 535 Nanometer eine deutliche Fluoreszenz bei 590 Nanometer, während Amplex Red nicht fluoresziert. Die Wasserstoffperoxidkonzentration kann so mit einer Nachweisgrenze von 5 nmol/l bestimmt werden. [35]

Amperometrische Sensorik

Amperometrische Sensoren zum Nachweis von Wasserstoffperoxid sind schon länger bekannt. Das Messprinzip beruht darauf, dass Wasserstoffperoxid an einer Arbeitselektrode bei einem konstanten Potential entweder kathodisch reduziert oder anodisch oxidiert wird. [36] Der resultierende Strom ist dabei proportional zur Konzentration des H 2 O 2 . Das Potential für die kathodische Reduktion liegt meist zwischen −100 und −200 mV und das Potentialfenster für die anodische Oxidation reicht von 600 bis 800 mV bezogen auf eine Ag/AgCl- Referenzelektrode . [37]

Ein weiterer Ansatz ist die Immobilisierung von Enzymen (etwa der Meerrettichperoxidase ) auf einer Kompositschicht aus Kohlenstoffnanoröhren und Chitosan. [38] Mit diesen Biosensoren wurde eine Nachweisgrenze von 10,3 µmol/l erzielt. [39] Eine zunehmend wichtigere Rolle spielen biomimetische, nichtenzymatische Sensoren auf Basis von magnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln. Diese übernehmen die katalytische Funktion der Peroxidase und ermöglichen eine Nachweisgrenze von 3,6 µmol/l. [40] [41] Weitere Sonden bedienen sich sogenannter Mn-NTA-Nanodrähte (Mangan-Nitrilotriacetat-Komplex), die amperometrisch die elektrochemische Oxidation des Wasserstoffperoxids verfolgen. Es wurde eine Nachweisgrenze von 0,2 µmol/l beschrieben. [42]

Vorschriften

Situation in Deutschland

Die jeweils geltenden Vorschriften für den Stoff und seine wässrige Lösung hängen von der in "Massen-Prozent" oder auch "g/kg" angegebenen massebezogenen Konzentration ab. Hier gibt es verschiedene Grenzwerte.

Konzentration unter 8 %

Nur recht allgemeine Sicherheitsregeln.

Konzentration 8 bis unter 35 %

Ab 80 g/kg gilt die Lösung als Gefahrstoff und es gilt:

  • Durchfahrverbot für Tunnel der Kategorie E.
  • Einstufung als Gefahrgut der Klasse 5.1 (brandfördernd)
  • UN-Nummer 2984 / Kennzeichnung 50

Ab 120 g/kg unterliegt Wasserstoffperoxid der Verordnung 2019/1148 des europäischen Parlaments und des Rates über die Vermarktung und Verwendung von Ausgangsstoffen für Explosivstoffe . Damit darf es nicht mehr an "Mitglieder der Allgemeinheit" (privat) abgegeben werden. Genehmigungen nach Art. 5 Abs. 3 der Verordnung sind aber möglich [24] . Die Zersetzungstemperatur liegt oberhalb von 100 °C Ab 200 g/kg ist die Lösung auch als Gefahrgut Klasse 8 (ätzend) zu deklarieren. Die Kennzeichnung und die UN-Nummer lautet dann 58 / 1014 [43] .

Konzentration 35 bis unter 50 %

  • Ab 350 g/kg sind Genehmigungen nach Art. 5 Abs. 3 der EU-Verordnung nicht mehr möglich. [24] Daher ist 349 g/kg eine verbreitete genaue Konzentration im Handel, wenn von "35 %" geschrieben wird. die Zersetzungstemperatur liegt oberhalb von 60 °C [44] .

Konzentration 50 bis unter 60 %

Hier verschärfen sich besonders Empfehlungen und Sicherheitsregeln. Die Neigung zur Zersetzung steigt erheblich, die Zersetzungstemperatur liegt aber immer noch über 60 °C [45] .

Konzentration ab 60 %

Aufgrund der extremen Zersetzungsgefahr gilt bei mind. 600 g/kg die Einstufung H271: "Kann Brand oder Explosion verursachen; starkes Oxidationsmittel". Auch der Kontakt mit schlecht entflammbaren Substanzen kann zur Selbstentzündung führen. Aus diesem Grund gelten beim Transport viel strengere Regeln.

  • Lagerklasse ist 5.1 A statt 5.1 B
  • Kennzeichnung der Gefahr: 558, UN-Nummer 2015
  • Wird es in Tanks befördert, so dürfen auch Tunnel der Kategorien B, C, und D nicht durchfahren werden [46] .

Literatur

Weblinks

Commons : Wasserstoffperoxid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Eintrag zu HYDROGEN PEROXIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 25. Februar 2020.
  2. a b c d e f g h i j k l m n Eintrag zu Wasserstoffperoxid (>70 %) in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 29. April 2020. (JavaScript erforderlich)
  3. a b Eintrag zu Wasserstoffperoxid. In: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, abgerufen am 1. Juli 2012.
  4. a b D'Ans-Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker , 3. Auflage, Band 1, Springer-Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg 1967 ( ChemieOnline – pK b - und pK s -Werte ), abgerufen am 27. April 2012.
  5. Eintrag zu Hydrogen peroxide im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern .
  6. Datenblatt Hydrogen peroxide solution bei Sigma-Aldrich , abgerufen am 8. Mai 2017 ( PDF ).
  7. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7722-84-1 bzw. Wasserstoffperoxid ), abgerufen am 2. November 2015.
  8. PAETEC-Formelsammlung Ausgabe 2003, S. 116.
  9. Louis Jacques Thénard in: Annales de chimie et de physique. 8, 1818, S. 308.
  10. Craig W. Jones: Applications of Hydrogen Peroxide and Derivatives. Royal Society of Chemistry, Cambridge 1999, ISBN 978-1-84755-013-2 .
  11. Richard Wolffenstein : Concentration und Destillation von Wasserstoffsuperoxyd. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 27, Nr. 3, 1894, S. 3307–3312, doi:10.1002/cber.189402703127 .
  12. a b c d Foley, WT; Giguere, PA: Hydrogen peroxide and its analogues II. Phase equilibrium in the system hydrogen peroxide-water . In: Canadian Journal of Chemistry . 29, 1959, S. 123–132, doi : 10.1139/v51-016 .
  13. a b Goor, G.; Glenneberg, J.; Jacobi, S.; Dadabhoy, J.; Candido, E.: Hydrogen peroxide in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2019 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi : 10.1002/14356007.a13_443.pub3 .
  14. a b Busing, WR; Levy, HA: Crystal and Molecular Structure of Hydrogen Peroxide: A Neutron‐Diffraction Study in J. Chem. Phys. 42 (1965) 3054–3059, doi:10.1063/1.1696379 .
  15. a b c d Eintrag zu Wasserstoffperoxid (<35 %) in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 29. April 2020. (JavaScript erforderlich)
  16. a b c Eintrag zu Wasser in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 29. April 2020. (JavaScript erforderlich)
  17. a b Eintrag zu Wasserstoffperoxid (<50 %) in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 20. November 2019. (JavaScript erforderlich)
  18. a b c d e f g h Giguere, PA; Carmichael, JL: Heat Capacities for the Water-Hydrogen Peroxide System between 25° and 60° C. in J. Chem. Eng. Data 7 (1962) 526–527, doi : 10.1021/je60015a024 .
  19. L. Kolditz: Anorganische Chemie , VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1983, S. 459.
  20. a b Giguere, PA; Morisette, BG; Olmos, AW; Knop, O.: Hydrogen peroxide and its Analogues VII. Calorimetric Properties of the Systems H2O-H2O2 and D2O-D2O2 in Can. J. Chem. 33 (1955) 804–820, doi : 10.1139/v55-098 , pdf .
  21. Eberhard Schweda: Jander / Blasius, Anorganische Chemie I, 17. Auflage, 2012, S. 202.
  22. Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie 91.–100. Auflage 1985 de Gruyter-Verlag S. 468
  23. JM Wood ua: Senile hair graying: H2O2-mediated oxidative stress affects human hair color by blunting methionine sulfoxide repair. In: The FASEB Journal . 23, Nr. 7, S. 2065–2075, doi:10.1096/fj.08-125435 .
  24. a b c Verordnung (EU) Nr. 98/2013 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 15. Januar 2013 über die Vermarktung und Verwendung von Ausgangsstoffen für Explosivstoffe Text von Bedeutung für den EWR . 32013R0098, 9. Februar 2013 ( europa.eu [PDF; abgerufen am 2. April 2021]). (PDF)
  25. KH Pettinger, B. Wimmer, D. Wabner : Atrazinentfernung aus Trinkwasser durch UV-aktiviertes Wasserstoffperoxid. In: Das Gas- und Wasserfach. Ausgabe Wasser, Abwasser. 132, Nr. 10, 1991, S. 553–557.
  26. KL Ortega, BO Rech, GLC El Haje, CB Gallo, M. Pérez-Sayáns: Do hydrogen peroxide mouthwashes have a virucidal effect? A systematic review . In: Journal of Hospital Infection . Band   106 , Nr.   4 , Dezember 2020, ISSN 0195-6701 , S.   657–662 , doi : 10.1016/j.jhin.2020.10.003 , PMID 33058941 , PMC 7548555 (freier Volltext) – (10.1016/j.jhin.2020.10.003 [abgerufen am 13. Juli 2021]).
  27. Unbelegt: Wasserstoffperoxid gurgeln gegen Coronavirus. Abgerufen am 13. Juli 2021 (deutsch).
  28. Vasel-Biergans, Probst: Wundversorgung für die Pflege , wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart (2011), Stuttgart 2. Aufl., S. 157.
  29. Deutscher Bundestag – Drucksache 13/1049 vom 4. April 1995
  30. Bernd Leitenberger: Von der Diamant zur Ariane 4. Europas steiniger Weg in den Orbit. Books on Demand, Norderstedt 2009, ISBN 3-8370-9591-6 ( Europäische Trägerraketen. Band 1), S. 63–64.
  31. ILR-33 rocket “Amber” and the QUERCUS 2 multispectral platform awarded at INTARG 2018 . ilot.lukasiewicz.gov.pl (in Englisch), abgerufen am 3. September 2020
  32. Jander/Jahr: Maßanalyse , 15. Auflage, de Gruyter, Berlin 1989, S. 168.
  33. P. Trinder: Determination of glucose in blood using glucose oxidase with an alternative oxygen acceptor. In: Annals of Clinical Biochemistry. 6, 1969, S. 24–27.
  34. M. Mizoguchi, M. Ishiyama, M. Shiga: Water-soluble chromogenic reagent for colorimetric detection of hydrogen peroxide–an alternative to 4-aminoantipyrine working at a long wavelength. In: Analytical Communications. 35, 1998, S. 71–74, doi:10.1039/a709038b .
  35. A. Zhu, R. Romero, HR Petty: A sensitive fluorimetric assay for pyruvate. In: Analytical Biochemistry . 396, Nr. 1, 2010, S. 146–151, doi:10.1016/j.ab.2009.09.017 .
  36. Joseph Wang: Analytical Electrochemistry. 3. Auflage. Wiley-VCH, Hoboken 2006, ISBN 978-0-471-79030-3 .
  37. Joseph Wang: Electrochemical Glucose Biosensors. In: Chemical Reviews . 108, Nr. 2, 2008, S. 814–825, doi:10.1021/cr068123a .
  38. Joseph Wang: Carbon-Nanotube Based Electrochemical Biosensors: A Review. In: Electroanalysis 17, Nr. 1, 2005, S. 7–14, doi:10.1002/elan.200403113 .
  39. Lei Qiana, Xiurong Yang: Composite film of carbon nanotubes and chitosan for preparation of amperometric hydrogen peroxide biosensor. In: Talanta . 68, Nr. 3, 2006, S. 721–727, doi:10.1016/j.talanta.2005.05.030 .
  40. GS Lai, HL Zhang, DY Han: Amperometric hydrogen peroxide biosensor based on the immobilization of horseradish peroxidase by carbon-coated iron nanoparticles in combination with chitosan and cross-linking of glutaraldehyde. In: Microchimica Acta . 165, Nr. 1–2, 2009, S. 159–165, doi:10.1007/s00604-008-0114-2 .
  41. Qing Chang ua: Determination of hydrogen peroxide with the aid of peroxidase-like Fe 3 O 4 magnetic nanoparticles as the catalyst. In: Microchimica Acta. 165, Nr. 3–4, 2009, S. 299–305, doi:10.1007/s00604-008-0133-z .
  42. S. Liu ua: A novel non-enzymatic hydrogen-peroxide sensor based on Mn-nitrilotriacetate acid (Mn-NTA) nanowires. In: Talanta. 81, Nr. 1–2, 2010, S. 727–731, doi:10.1016/j.talanta.2009.12.057 .
  43. Eintrag zu Wasserstoffperoxid 8 ... <35 % in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 2. April 2021. (JavaScript erforderlich)
  44. Eintrag zu Wasserstoffperoxid 35 ... <50 % in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 2. April 2021. (JavaScript erforderlich)
  45. Eintrag zu Wasserstoffperoxid 35 ... <50 % in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 2. April 2021. (JavaScript erforderlich)
  46. Eintrag zu Wasserstoffperoxid ab 60 % in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 2. April 2021. (JavaScript erforderlich)