Перекись водорода как химическое вещество¶

Перекись водорода (пероксид водорода, химическая формула H₂O₂) — неорганическое соединение водорода и кислорода, относящееся к классу пероксидов. При нормальных условиях представляет собой бесцветную прозрачную жидкость со слабым характерным запахом, хорошо растворимую в воде, спиртах и ряде других полярных растворителей. Молекула состоит из двух атомов водорода и двух атомов кислорода, соединённых простой ковалентной связью H—O—O—H; именно наличие связи между двумя атомами кислорода определяет химическую активность и окислительные свойства вещества.

¶Физические и химические свойства

Чистый пероксид водорода — сиропообразная жидкость плотностью около 1,45 г/см³ с температурой плавления −0,43 °C и температурой кипения 150,2 °C. В быту и промышленности применяют преимущественно водные растворы: медицинский 3 %-й, а также 30 %-й (пергидроль) и более концентрированные технические марки.

Ключевые свойства:

• Сильный окислитель. В реакциях обычно восстанавливается до воды, что делает его экологически относительно безопасным реагентом.
• Неустойчивость. Разлагается на воду и кислород: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂. Скорость разложения резко возрастает при нагревании, освещении и в присутствии катализаторов (диоксид марганца, соли металлов, фермент каталаза).
• Кислотные свойства. Очень слабая кислота, диссоциирует в водных растворах с образованием гидропероксид-иона HO₂⁻.
• Способность к реакциям как окисления, так и восстановления, что расширяет область его применения.

Концентрированные растворы при контакте с горючими материалами способны вызывать самовоспламенение; пергидроль и близкие к нему концентрации требуют осторожного обращения.

¶История открытия

Пероксид водорода был впервые получен в 1818 году французским химиком Луи Жаком Тенаром, который обнаружил его при обработке пероксида бария кислотой. Название «перекись» закрепилось в русскоязычной традиции; в современной номенклатуре используется термин «пероксид водорода». Промышленное производство развивалось с конца XIX века, а во второй половине XX века основным методом стало антрахиноновое окисление, вытеснившее более дорогие способы.

¶Получение

Основной промышленный способ — антрахиноновый процесс: антрахинон восстанавливают водородом в присутствии катализатора, полученное соединение окисляют кислородом воздуха, а образовавшийся пероксид водорода экстрагируют водой. Метод позволяет получать концентрированные растворы без больших энергозатрат. В лабораторных условиях пероксид водорода получают действием кислот на пероксиды металлов, например на пероксид бария.

¶Применение

¶Медицина и быт

Наиболее известное применение — антисептик. 3 %-й раствор используют для обработки небольших ран, ссадин, слизистых оболочек; при контакте с тканями выделяется кислород, механически очищающий поверхность. Раствор применяют также для полосканий и как кровоостанавливающее средство при капиллярных кровотечениях. В быту пероксид водорода входит в состав отбеливателей, пятновыводителей и средств для дезинфекции поверхностей.

¶Промышленность

• Целлюлозно-бумажная отрасль: отбеливание целлюлозы и бумаги без образования хлорорганических загрязнителей.
• Текстильная промышленность: отбеливание тканей.
• Химический синтез: окислитель в реакциях эпоксидирования, получения капролактама и других процессов.
• Экология: обезвреживание сточных вод, очистка от сероводорода и цианидов, восстановление загрязнённых грунтов.

¶Энергетика и космонавтика

Высококонцентрированные растворы применялись как однокомпонентное ракетное топливо и как окислитель в двигательных установках; в настоящее время интерес к ним растёт в связи с «зелёными» технологиями, поскольку продукты разложения — вода и кислород.

¶Безопасность и регулирование

Пероксид водорода относится к веществам с умеренной токсичностью при разбавленных концентрациях, однако концентрированные растворы вызывают химические ожоги кожи, слизистых и дыхательных путей. Опасен при попадании в глаза. Хранение осуществляют в тёмной таре с добавлением стабилизаторов, вдали от источников тепла и горючих материалов. В Российской Федерации оборот концентрированных растворов контролируется как прекурсоров отдельных веществ; медицинские растворы реализуются свободно.

¶Значение

Пероксид водорода — одно из наиболее востребованных химических соединений: ежегодное мировое производство измеряется миллионами тонн. Его ценность определяется сочетанием сильных окислительных свойств с относительно низкой токсичностью продуктов распада, что делает вещество ключевым реагентом в «зелёной» химии и медицине.