Перекись водорода и её соединения¶

Перекись (в бытовом и медицинском употреблении — «перекись водорода») — распространённое название пероксида водорода H₂O₂, а также, в более широком химическом смысле, класса пероксидных соединений, содержащих группу −O−O−. В повседневной речи под перекисью чаще всего понимают водный раствор пероксида водорода, применяемый как антисептик и отбеливающее средство. Пероксиды — вещества, в молекулах которых атомы кислорода связаны друг с другом одинарной связью; именно эта связь обусловливает их высокую реакционную способность и окислительные свойства.

¶Химическая природа

Пероксид водорода — простейший представитель пероксидов, бесцветная сиропообразная жидкость без запаха (технические растворы могут иметь слабый запах из-за примесей). Молекула H₂O₂ неплоская: связь O−O и связи O−H расположены в разных плоскостях. Энергия связи O−O относительно невелика, поэтому она легко разрывается, что делает пероксид водорода сильным окислителем и одновременно источником свободных радикалов.

Пероксид водорода смешивается с водой в любых соотношениях. Он медленно разлагается уже при хранении, а при нагревании, под действием света, щелочей и многих катализаторов (например, диоксида марганца, солей железа, фермента каталазы) разложение ускоряется:

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑

Эта реакция сопровождается выделением кислорода и тепла, что объясняет «вспенивание» перекиси при контакте с раной или при попадании на некоторые поверхности.

¶История

Пероксид водорода был впервые получен в 1818 году французским химиком Луи Жаком Тенаром, который обработал пероксид бария серной кислотой. Название «оксидированная вода» (eau oxygénée) закрепилось за ним во французской традиции. В XIX веке соединение изучали как лабораторный реагент; промышленное значение оно приобрело позже, когда были разработаны способы его получения без дорогостоящих исходных веществ.

¶Получение

Исторически пероксид водорода получали из пероксида бария. В XX веке основным промышленным методом стал антрахиноновый процесс (так называемый автоокислительный способ): антрахинон восстанавливают до антрагидрохинона, который при продувке воздухом окисляется обратно, а образующийся пероксид водорода извлекают водой. Этот метод позволяет получать концентрированные растворы без больших энергозатрат. В лаборатории используют реакции пероксидов металлов с кислотами, а также электрохимические способы.

¶Свойства и классификация растворов

В продажу пероксид водорода поступает в виде водных растворов разной концентрации. Их условно делят на:

• медицинские — 3 % (для обработки ран) и 6 % (для отбеливания и дезинфекции);
• технические — 30–35 % и выше, применяемые в промышленности;
• высококонцентрированные — до 85–98 %, используемые как компонент ракетного топлива и в специальных технологиях.

Концентрированные растворы опасны: они вызывают химические ожоги кожи и слизистых, а их пары раздражают дыхательные пути. При попадании в глаза даже разбавленные растворы требуют немедленного промывания.

¶Применение

¶Медицина и быт

3 % раствор пероксида водорода применяется как антисептик для обработки небольших ран, ссадин и для полоскания при некоторых воспалительных процессах. Механизм действия связан с выделением активного кислорода, который повреждает мембраны микроорганизмов. Однако современная медицина относится к нему сдержанно: перекись может повреждать и здоровые ткани, замедляя заживление, поэтому её не рекомендуют для обработки глубоких и чистых ран. В быту растворы используют для отбеливания тканей, удаления пятен и как дезинфицирующее средство.

¶Промышленность

В промышленности пероксид водорода применяют для отбеливания целлюлозы, бумаги, текстиля, в производстве моющих и чистящих средств, в химическом синтезе как окислитель и источник кислорода. Он используется в горнодобыче, в очистке сточных вод (для обезвреживания сульфидов и органических загрязнителей), а также в пищевой промышленности как разрешённое в ряде стран дезинфицирующее и отбеливающее средство.

¶Ракетная техника и энергетика

Высококонцентрированные растворы служат однокомпонентным или двухкомпонентным окислителем в ракетных двигателях и в системах газогенерации. Их преимущество — экологичность продуктов разложения (вода и кислород), недостаток — сложность хранения и обращения.

¶Пероксиды в широком смысле

Кроме пероксида водорода, к перекисям относят неорганические пероксиды (пероксид натрия Na₂O₂, пероксид бария BaO₂, пероксид кальция CaO₂) и органические пероксиды (пероксид бензоила, гидропероксиды углеводородов). Неорганические пероксиды применяются как источники кислорода, отбеливатели и реагенты; органические — как инициаторы полимеризации и катализаторы. Многие пероксиды взрывоопасны и требуют осторожного обращения.

¶Безопасность

Пероксид водорода относится к веществам, требующим соблюдения мер предосторожности. Концентрированные растворы нельзя хранить в закрытой таре без вентиляции — из-за разложения повышается давление. При работе с ними используют защитные очки и перчатки. Смешивание перекиси с некоторыми органическими веществами, металлами и восстановителями может вызвать бурную реакцию или возгорание. Растворы следует хранить в тёмном прохладном месте, вдали от источников тепла и горючих материалов.

¶Интересные факты

• Пероксид водорода образуется в живых организмах как побочный продукт обмена веществ; фермент каталаза быстро разлагает его, защищая клетки от окислительного повреждения.
• Свечение некоторых грибов и насекомых (биолюминесценция) связано с реакциями, в которых участвует пероксид водорода.
• В концентрированном виде пероксид водорода способен самовоспламеняться при контакте с рядом органических материалов, что использовалось в экспериментальной технике.