몫:
과산화수소 특성, 수식, 구조 및 용도
그 과산화수소 또는 산소가 함유 된 물, 다이옥신 또는 이산화황은 화학식 H2O2로 표시되는 화합물입니다. 그것의 순수한 형태로, 그것은 액체 상태에있는 것 외에도 색깔을 나타내지는 않지만 형성 될 수있는 "수소 교량"의 양 때문에 물보다 약간 더 점성이있다..
이 과산화물은 간단한 산소 - 산소 결합을 갖는 퍼 옥사이드 화합물로 이해되는 가장 단순한 과산화물 중 하나로 인식되고있다.
그것의 용도는 에이전트와 살균제 표백, 산화제 등의 전원에 이르기까지 다양, 심지어는 높은 농도에서, 추진제 및 폭발물의 화학에 특별한 관심을 가지고, 우주선 연료로 사용되어왔다.
과산화수소는 불안정하며 염기 나 촉매의 존재 하에서 천천히 분해됩니다. 이러한 불안정성으로 인하여, 과산화물은 보통 약간의 유형의 안정제와 함께 저장되며, 이는 약간 산성 인 용액의 존재하에있다.
과산화수소는 인체의 일부인 생물학적 시스템에서 발견 할 수 있으며이를 분해하여 작용하는 효소는 "퍼 옥시다아제"로 알려져 있습니다..
발견
과산화수소의 발견은 프랑스의 과학자 Louis Jacques Thenard에게 맡겨 졌는데, 그는 과산화 바륨을 질산.
이 공정의 개선 된 버전은 염산을 사용하고, 황산을 첨가하여 황산 바륨이 침전 될 수있게 하였다. 이 과정은 19 세기 후반부터 20 세기 중반까지 퍼 옥사이드를 생산하기 위해 사용되었습니다.
과산화물은 물과의 분리 시도가 실패로 인해 항상 불안정하다고 생각되었습니다. 그러나 불안정성은 주로 전이 금속염의 불순물의 흔적에 기인한다..
순수한 과산화수소는 진공 증류 덕분에 생산 한 과학자 Richard Wolffenstein 덕분에 발견 된 지 약 80 년 후인 1894 년에 처음 합성되었습니다.
그것의 분자 구조를 결정하기는 어려웠지만, 이탈리아의 화학 물리 학자 인 Giacomo Carrara는 cryoscopic descent에 의한 분자 질량을 결정한 사람이었습니다. 덕분에 구조가 확인되었습니다. 그때까지 최소한 적어도 12 개의 가설적인 구조가 제안되었다..
제조
이전에는 과산화수소 공업 황산 암모늄 설페이트의 용액 (NH4HSO4)을 전기 분해하여 얻은 암모늄 퍼옥 시디 설페이트의 가수 분해에 의해 제조.
현재에는, 과산화수소는 그것이 (2- 에틸 안트라 퀴논 유도체 또는 2- 아밀) 안트라 퀴논이 억제 시작 1939 1936 공식화 및 특허 안트라 퀴논 방법에 의해 거의 전적으로 제조 상응하는 안트라 하이드로 퀴논, 전형적으로는 팔라듐 촉매상의 수소화.
그런 다음 안트라 하이드로 퀴논은 자동 산화되어 부산물 인 과산화수소와 함께 출발 안트라 퀴논을 재생합니다. 대부분의 상업적 공정은 공기 중에 존재하는 산소가 하이드 록시 그룹의 불안정한 수소 원자와 반응하여 과산화수소를 생성하고 재생성되도록 유도체 화 된 안트라센 용액을 통해 압축 공기를 버블 링함으로써 산화를 얻는다 안트라 퀴논.
이어서, 과산화수소를 추출하고, 금속 촉매의 존재하에 수소 가스를 사용하여 안트라 퀴논 유도체를 디 히드 록시 화합물 (안트라센)으로 다시 환원시킨다. 주기가 반복 된 후.
공정의 경제성은 퀴논 (비싸다), 추출 용매 및 수소화 촉매의 효과적인 재활용에 크게 의존한다.
과산화수소의 특성
과산화수소는 희석 된 용액에서 엷은 청색의 액체로 보이고, 실온에서 무색이며 약간 쓴 맛이있다. 그것은 형성 할 수있는 수소 결합 때문에 물보다 약간 더 점성이있다..
이것은 약산으로 간주됩니다 (PubChem, 2013). 또한 강한 산화제이기 때문에 산화제처럼 실제 표백제 (제지 산업)와 소독제로 사용되는 대부분의 용도를 담당합니다. 저온에서 결정질 고체처럼 행동합니다..
형성하는 경우는 잘 치과 표백 사용하거나 전문적으로 특히, 관리, 또는으로 인식 카바 마이드 퍼 옥사이드 (CH6N2O3) (PubChem, 2011)이다.
살아있는 세포에서 과산화수소의 중요성에 관한 많은 문헌이 있습니다. 왜냐하면 산화 적 생합성 반응 외에 유해한 숙주에 대한 유기체 방어에 중요한 역할을하기 때문입니다.
또한 인체 내의 과산화수소 농도가 낮을지라도 고등 생물에서 특히 중요한 역할을한다는 더 많은 증거가있다 (PubChem, 2013). 이 방법으로, 그것은 수축 경로와 성장 촉진제를 모두 조절할 수있는 중요한 세포 신호 전달 제로 간주됩니다.
때문에 탈색 "백반증"(로페즈 - 라자로를, 2007)을 앓고있는 환자의 피부에서 과산화수소의 축적으로, 인간의 표피, 장애는 그 기능을 수행 할 수있는 정상적인 기능이없는, 그래서하는 것이 좋습니다 과산화물의 축적은 암 발생에 중요한 역할을 할 수있다.
심지어 실험 데이터 (Lopez-Lázaro, 2007)는 암 세포가 DNA 교대, 세포 증식 등과 관련된 많은 양의 과산화물을 생성한다는 것을 보여줍니다..
소량의 과산화수소가 공기 중에 자발적으로 생성 될 수 있습니다. 과산화수소는 불안정하며, 산소와 물로 빠르게 분해되어 반응에서 열을 방출한다..
인화성 물질은 아니지만 이미 언급했듯이 유기 물질과 접촉하면 자발적으로 연소 될 수있는 강력한 산화제 (ATSDR, 2003)입니다.
과산화수소에서 산소 (Rayner-Canham, 2000)는 동일한 전기 음성도를 가진 원자 쌍이 결합되어 있기 때문에 "비정상적인"산화 상태를 가지므로 한 쌍의 결합 전자 그들 사이를 나눕니다. 이 경우, 각각의 산소 원자는 6의 마이너스 7 또는 -1 인 반면, 수소 원자는 여전히 + 1.
물과 과산화수소의 강력한 산화력에 도시 된 바와 같이, 제 2 철 (III) 이온을 철 (II)을 산화시킬 수있는 등의 산화 전위 (레이너 Canham-2000)에 의해 설명되고 다음 반응 :
과산화수소는 또한 잠재력과 함께 다음과 같은 반응에 의해 나타난 바와 같이, 디스 뮤탈 (dismutar) 성질, 즉 환원과 산화 (Rayner-Canham, 2000)
두 방정식을 추가 할 때 다음 전역 방정식이 얻어집니다.
"불일치"가 열역학 적으로 선호 되긴하지만, 속도 론적으로 선호되지는 않습니다. 그러나 (Rayner-Canham, 2000),이 반응의 역학은 요오드화물 이온 또는 다른 전이 금속 이온과 같은 촉매의 사용으로 선호 될 수있다..
예를 들어, 우리 몸에 존재하는 효소 "카탈라아제"는이 반응을 촉매 할 수있어서 우리 세포에 존재할 수있는 유해한 과산화물을 파괴합니다.
알칼리성 그룹의 모든 산화물은 물과 격렬히 반응하여 금속 수산화물의 해당 용액을 얻지 만 이산화 나트륨은 과산화수소를 생성하고 이산화물은 과산화수소와 산소를 생성한다. 다음 반응들 (Rayner-Canham, 2000) :
과산화수소에서 수집 된 다른 흥미로운 데이터는 다음과 같습니다.
- 분자 질량 : 34,017 g / mol
- 밀도 : 20 ºC에서 1.11 g / cm3, 30 % (w / w)의 용액 및 20 ºC에서 1,450 g / cm3의 순수 용액.
- 녹는 점과 끓는 점은 각각 -0.43 ° C와 150.2 ° C입니다..
- 그것은 물과 섞일 수있다..
- 에테르, 알코올에 용해되고 유기 용매에 불용성.
- 산도의 값은 pKa = 11.75이다..
구조
과산화수소의 분자는 비평면 분자를 구성합니다. 산소 - 산소 결합은 단일이지만, 분자는 단일 결합에 의해 형성되는 예를 들어 에탄과 비교하여 상대적으로 높은 회전 배리어 (위키 자유 백과 2012)를 가지고.
인접한 산소로 인한 이온의 쌍 사이의 반발력이 장벽은, 과산화물 "회전 장애 이성질체"을 디스플레이 할 수 있다는 인해 단일 결합에 대한 입체 장애 회전으로 인해 에너지 차이 발생은 입체 입체 변형 또는 다른 기여자에 이르기까지, 이들은 개별 컨 포머의 격리를 허용 할만큼 충분히 높은 회전 장벽을 만든다.
과산화수소의 기체 및 결정 형태의 구조는 상당히 상이하며, 이러한 차이는 기체 형태에서 결핍 된 수소 결합에 기인한다.
용도
일반적으로 과산화수소를 낮은 농도 (3 ~ 9 %)로, 많은 가정에서 과산화수소 (hydrogen peroxide), 옷이나 머리카락을 미백하는 데 사용합니다.
고농도에서는 섬유 및 종이의 표백 용, 우주선 용 연료, 해면질 고무 제조 및 유기 화합물 용으로도 산업적으로 사용됩니다.
피부를 공격하기 때문에 과산화수소 용액을 희석 한 것조차도 장갑과 눈 보호제로 처리하는 것이 좋습니다.
과산화수소는 중요한 산업 화합물 (Rayner-Canham, 2000); 해마다 전 세계적으로 106 톤 정도 발생한다. 과산화수소는 산업 시약, 예를 들어 나트륨 퍼 옥소 보레이트의 합성에서 또한 사용됩니다.
과산화수소는 오래된 그림의 복원에 중요한 응용이있다 (Rayner-Canham, 2000). 백색 안료 중 하나가 주로 납 백색 이었기 때문에 혼합 된 염기성 탄산염에 해당한다. 공식은 Pb3이다. OH) 2 (C03) 2.
미량의 황화수소가이 백색 화합물을 흑연 인 납 황화물 (II)로 변하게하여 페인트를 얼룩지게합니다. 과산화수소를 사용하면 황화 납 (Ⅱ)을 황산납 (Ⅱ)로 산화시키고, 이는 다음 반응에 따라 페인트의 올바른 색을 회복시킵니다.
또 다른 호기심을 자극하는 응용 프로그램 (Rayner-Canham, 2000)은 이황화 다리를 영구적으로 공격하는 머리카락의 모양을 변경하는 응용 프로그램입니다.이 기술은 Rockefeller에서 발견 한 약간의 기본 용액에서 과산화수소를 사용하여 자연적으로 발생합니다 1930 년 연구소.
추진체와 폭발물은 많은 공통점을 가지고있다 (Rayner-Canham, 2000). 두 가지 모두 빠른 발열 반응으로 대량의 가스를 생성합니다. 이 가스의 추방은 로켓을 앞으로 움직이는 것이지만, 폭발물의 경우에는 주로 가스 생산으로 발생하는 충격파가 손상을 일으 킵니다.
첫 번째 로켓 구동 항공기에서 사용 된 반응은 과산화수소와 히드라진의 혼합물을 사용했으며, 두 반응 모두 분자 질소 가스와 물을 생성하는 반응을 일으켰다.
반응물 및 생성물 각각의 캡슐 에너지를 합산하면, 소비 된 히드라진 1 몰당 707Kj / 몰의 에너지가 방출되어 매우 발열 반응을 일으킨다.
이는 매우 작은 양의 반응성 액체를 통해 매우 많은 양의 가스가 생성되기 때문에 추진체에서 연료로 사용되는 데 필요한 기대치를 충족 시킨다는 것을 의미합니다. 이 두 액체의 반응성과 부식을 감안할 때 이제는 연료로 사용하기 위해 선택된 동일한 기준에 따라 더 안전한 혼합물로 대체되었습니다..
의학적 측면에서, 과산화수소는 상처의 청소, 궤양의 보완 및 국소 감염에 대한 국소 용액으로 사용됩니다. 그것은 외이도에서 염증 과정의 치료에, 또는 인두염 치료에서 양치질을 위해 자주 사용되었습니다..
또한 치과의 분야에서 근관 치료와 같은 과정에서 치아 또는 치아의 다른 구멍의 근관을 깨끗하게하는 데 사용되며, 궁극적으로 치과 용 치아 과정에서 사용됩니다.
상처 나 궤양 등의 청소에 사용 박테리아 포자가 아닌 미생물을 파괴 할 수있는 약제이기 때문에 모든 미생물을 죽일 수있는 것은 아니지만이 미생물을 감소시켜 감염이 주요 문제가되지 않도록합니다. 따라서 저농도 소독제 및 소독제 수준에 속할 것입니다..
과산화수소는 페닐 옥살 레이트 에스테르와 같은 특정 디 에스테르와 반응하여 화학 발광을 일으 킵니다.이 화합물은 영어로 "글로우 스틱 (glow stick)"으로 알려진 라이트 바 (light bars).
모든 용도에 더하여 과산화수소를 사용하는 역사적인 사건이 있습니다. 과산화수소는 여전히 고농도에서 반응성이있는 화학 화합물이기 때문에 폭발로 이어질 수 있습니다. 이는 보호 장비가 필요하다는 것을 의미합니다. 적절한 보관 조건을 고려할 때뿐만 아니라 취급시 개인.
참고 문헌
- ATSDR. (2003). 독성 물질 - 과산화수소. 2017 년 1 월 17 일 atsdr.cdc.gov에서 검색 함.
- 유명한 과학자 - Louis Jacques Thenard는 과산화수소를 발견합니다. (2015). humantouchofchemistry.com에서 2017 년 1 월 17 일 검색 함.
- López-Lázaro, M. (2007). 암에서의 과산화수소의 이중 역할 : 암 화학 예방 및 치료와의 관련성이 있습니다. Cancer Letters, 252 (1), 1-8.
- PubChem. (2011). 우레아 과산화수소.
- PubChem. (2013). 과산화수소. 2017 년 1 월 15 일 검색 함.
- Rayner-Canham, G. (2000). 기술 무기 화학 (2a). 피어슨 교육.
- Wikipedia 무료 백과 사전. (2012). 과산화 수소. wikipedia.org에서 가져온.