Пергидроль и перекись водорода¶

Перекись водорода (пероксид водорода, химическая формула H₂O₂) — неорганическое соединение водорода и кислорода, простейший представитель класса пероксидов. В быту под словом «перекись» чаще всего подразумевают её водный раствор — 3%-й раствор, применяемый как антисептик, либо концентрированный технический раствор — пергидроль. Чистая перекись водорода при нормальных условиях представляет собой бесцветную сиропообразную жидкость без запаха, с плотностью около 1,45 г/см³, затвердевающую при температуре −0,43 °C и кипящую при 150,2 °C. Вещество смешивается с водой, спиртом и рядом органических растворителей в любых пропорциях.

¶Общие сведения

Молекула H₂O₂ состоит из двух атомов кислорода, соединённых между собой одинарной связью, и двух атомов водорода. Именно связь O—O, называемая пероксидной, определяет химическую активность соединения: она относительно слаба и легко разрывается, что делает перекись сильным окислителем. Степень окисления кислорода в молекуле равна −1, то есть промежуточна между 0 (свободный кислород) и −2 (вода, оксиды), поэтому H₂O₂ способна проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Перекись водорода неустойчива: она медленно разлагается уже при хранении, а при нагревании, действии света, щелочей и контакте с некоторыми металлами (железо, медь, марганец) распад резко ускоряется. Реакция разложения описывается уравнением 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ и сопровождается выделением тепла. Именно выделяющийся кислород обеспечивает вспенивание при обработке ран и отбеливающий эффект.

¶История открытия

Перекись водорода впервые получил в 1818 году французский химик Луи Жак Тенар, обрабатывая пероксид бария серной кислотой. Тенар же установил состав соединения и дал ему первоначальное название «окисленная вода». Промышленное производство началось в конце XIX века, а современные крупнотоннажные технологии основаны на так называемом антрахиноновом процессе, разработанном в 1930-х годах и до сих пор доминирующем в мировой химической промышленности.

¶Концентрация и виды растворов

На практике используют растворы различной концентрации, что определяет их назначение:

Пергидроль — это концентрированный водный раствор, обычно 30–40-процентный, иногда с добавками стабилизаторов. Высококонцентрированные растворы опасны: они вызывают химические ожоги кожи и слизистых, а в смеси с горючими веществами могут образовывать взрывоопасные составы.

¶Применение

¶Медицина

3%-й раствор применяется как антисептик для обработки поверхностных ран, ссадин и слизистых. При контакте с повреждённой тканью фермент каталаза быстро разлагает перекись с выделением кислорода, что механически очищает рану и подавляет рост анаэробных микроорганизмов. Однако современная медицина ограничивает использование раствора для обработки ран, поскольку он может повреждать здоровые ткани и замедлять заживление. Перекись также применяется для дезинфекции инструментов и помещений.

¶Промышленность

В целлюлозно-бумажной промышленности перекись используют для отбеливания бумаги без применения хлора. В текстильной отрасли — для отбеливания тканей. В химической промышленности она служит окислителем в синтезе многих соединений, а также применяется для обезвреживания сточных вод и очистки от загрязнений. В горнодобыче растворы перекиси используют при выщелачивании металлов.

¶Косметология и быт

Слабые растворы входят в состав отбеливающих средств для волос, зубных паст и ополаскивателей. В быту перекись применяют для удаления пятен и дезинфекции поверхностей.

¶Энергетика

Высококонцентрированная перекись водорода рассматривалась и применялась как однокомпонентное ракетное топливо и как окислитель в двигательных установках. В середине XX века она использовалась в ряде экспериментальных и серийных аппаратов, включая некоторые модели ракетных двигателей и подводных лодок.

¶Биологическая роль

Перекись водорода постоянно образуется в живых организмах как побочный продукт окислительных процессов. Она относится к активным формам кислорода и в больших количествах токсична для клеток, повреждая белки, липиды и ДНК. Для защиты от неё в клетках работают специальные ферменты: каталаза, разлагающая перекись на воду и кислород, и глутатионпероксидаза. В иммунной системе перекись используется фагоцитами для уничтожения патогенов. В последние десятилетия H₂O₂ рассматривается и как сигнальная молекула, участвующая в регуляции клеточных процессов.

¶Меры безопасности

Концентрированные растворы требуют осторожного обращения: они вызывают ожоги, опасны при попадании в глаза и при вдыхании паров. Хранить перекись следует в тёмной таре, в прохладном месте, вдали от горючих материалов и металлов. При разбавлении кислоту или воду добавляют к перекиси, а не наоборот. Утилизация больших объёмов проводится после разложения вещества до воды и кислорода.

¶Интересные факты

• Название «пергидроль» закрепилось в русском языке как торговое и техническое обозначение концентрированного раствора.
• Реакция разложения перекиси под действием каталазы лежит в основе «эффекта крови» — вспенивания при попадании на рану.
• Перекись водорода обнаружена в межзвёздном пространстве и в атмосферах некоторых планет, что делает её объектом астрохимических исследований.