كما تعلم أن الهيدروجين غير موجود في الحالة الحرة في بيئتنا. بدلاً من ذلك ، نظرًا لطبيعة الترابط الفريدة ، فإنه يشكل مركبات مختلفة. أحد هذه المركبات المهمة هو بيروكسيد الهيدروجين. لها تطبيقات واستخدامات مختلفة.
تعريف بيروكسيد الهيدروجين
البيروكسيد هو أي مركب به ذرتان من الأكسجين مرتبطة ببعضهما البعض. مجموعة O-O هي مجموعة بيروكسيد المركب. وبيروكسيد الهيدروجين هو أبسط بيروكسيد. الصيغة الكيميائية لبيروكسيد الهيدروجين Hydrogen Peroxide هي H2O2. إنه جزيء ماء يحتوي على ذرة أكسجين إضافية ، وله استخدامات مختلفة تتراوح من المطهر إلى الوقود الدافع للصواريخ. دعنا نتعلم المزيد عنها
خصائص بيروكسيد الهيدروجين
بيروكسيد الهيدروجين سائل أزرق شاحب نقي تقريبًا في حالته النقية.
له رائحة مشابهة لرائحة حمض النيتريك.
بيروكسيد الهيدروجين له لزوجة أعلى من الماء. وهي حوالي 40٪ أكثر كثافة من الماء.
يغلي الشكل المركز النقي حوالي 150 درجة مئوية. ومع ذلك ، عند درجة الحرارة هذه ، يخضع للتحلل الحراري وله تفاعل متفجر. هذا هو السبب في تخزين بيروكسيد الهيدروجين بشكل عام في شكل مائي. ولتجنب تفاعله مع الضوء نقوم بتخزينه في حاويات داكنة اللون. يجب أن نتذكر أنه ليس لدينا معرفة عملية بنقطة غليان بيروكسيد الهيدروجين. إنه مجرد افتراض نظري. هذا لأنه ينفجر قبل أن يصل إلى نقطة الغليان.
إنه قابل للامتزاج في الماء ، أي أنه يشكل محلولًا متجانسًا عند مزجه بالماء
إنه حامضي بطبيعته.
H2O2 هو عامل مؤكسد قوي جدا. يتخلى عن ذرة أكسجين واحدة ويشكل الماء كمنتج ثانوي
PbS + 4H2O2 → PbSO4 + 4H2O
(في وسط حمضي)
2Fe + H2O2 → 2Fe + 2OH
(في وسط قاعدي)
يمكن أن يعمل أيضًا كعامل اختزال إذا كان أحد المتفاعلات عامل مؤكسد أقوى من بيروكسيد الهيدروجين نفسه.
HOCl + H2O2 → H3O + Cl + O2
(في وسط حمضي)
I2 + H2O2 + 2OH → 2I + 2H2O + O2
تحضير بيروكسيد الهيدروجين
1] من بيروكسيد الباريوم Barium Peroxide
هذه طريقة للتحضير المختبري لبيروكسيد الهيدروجين. يجب استخدام بيروكسيد الباريوم المائي ، وسيشكل بيروكسيد الباريوم اللامائي طبقة واقية ولن يتفاعل مع حمض الكبريتيك. H2O2 الناتج هو محلول تركيز 5٪.
BaO2.8H2O + H2SO4 → BaSO4 + H2O2 + 8H2O
2] من بيروكسيد الصوديوم Sodium Peroxide
هنا أيضًا سنستخدم محلولًا مخففًا لحمض الكبريتيك ونذوب فيه بيروكسيد الصوديوم تدريجياً. كما تعلم فإن H2O2 مادة متفجرة في درجات حرارة عالية ، لذلك نستخدم حمض الكبريتيك البارد. عند التفاعل بينهما نحصل على بلورات من كبريتيد الصوديوم ومحلول 30٪ من بيروكسيد الهيدروجين. يمكننا إجراء التقطير الفراغي على المحلول المذكور للحصول على بيروكسيد الهيدروجين النقي.
Na2O2 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O2 (30%)
هيكل الجزيء بيروكسيد الهيدروجين
إذا نظرت إلى الرسم البياني النقطي لـ H2O2 سترى رابطة O-O. وستلاحظ أن ذرتي الأكسجين لها زوجان من الإلكترونات الغير المنضمة لكل منهما. هذا يجعل نظرية تنافر الإلكترون قذيفة التكافؤ حيز التنفيذ.
ستصد ذرات الهيدروجين إلكترونات الأكسجين غير المربوطة. هذا يعطي شكلاً جزيئيًا منحنيًا. وله جسم ملاك يبلغ 109.5 درجة في شكله البلوري (الحالة الصلبة) يقل هذا الملاك بسبب الترابط الهيدروجيني داخل الجزيئات التي يتم تكوينها.
استخدامات بيروكسيد الهيدروجين
مطهر
تم استخدام بيروكسيد الهيدروجين كمطهر للجروح الطفيفة والكدمات والتمزقات وما إلى ذلك لسنوات. إنه في الواقع رغوة عندما يتلامس مع الدم. هذا يساعد في إزالة جميع الجراثيم من داخل الجرح. الخاصية المؤكسدة لبيروكسيد الهيدروجين تقتل الجراثيم وتمنع أيضًا نمو الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفيروسات وما إلى ذلك. وهذا يمنع انتشار أي عدوى.
يعتبر تركيز H2O2 ضارًا وخطيرًا لذلك نستخدم محلولًا مخففًا بنسبة 3٪ فقط. أيضًا ، يتم حفظ H2O2 عادةً في زجاجات بنية داكنة لتجنب أي تحلل في الضوء. نظرًا لأنه قابل للانفجار في درجات حرارة أعلى ، يجب على المرء أن يكون حذرًا في تخزين H2O2.
تبيض (مبيض)
يستخدم بيروكسيد الهيدروجين على نطاق واسع لأغراض التبييض. هذا يرجع أيضًا إلى قدرات أكسدة H2O2. عندما يكون لجزيء عضوي كبير رابطة مزدوجة ، فإن هذه الرابطة تمتص الضوء.
أثناء تفاعل مؤكسد عندما تنكسر هذه الرابطة ، فإنها تدمر الأصباغ وتزيل اللون. يعتبر بيروكسيد الهيدروجين عامل تبييض جيد للشعر لأن منتجاته الثانوية (الماء والأكسجين) ليست ضارة. H2O2 هو أيضًا عامل تبييض ممتاز للخشب ، والتلطيخ والورق والمنسوجات.
عامل مكافحة التلوث
ربما يكون أهم استخدام لبيروكسيد الهيدروجين في حماية البيئة. يجد استخدامًا في التحكم في تلوث الهواء حيث يتم استخدامه لمعالجة النفايات السائلة من النفايات الصناعية. كما أنها تستخدم في استعادة الظروف الهوائية لمياه الصرف الصحي ومواد النفايات الصناعية.
تركيز بيروكسيد الهيدروجين H2O2
يتركز تركيز H2O2 المخفف إلى حوالي 50٪ عن طريق التبخر البطيء في حمام مائي. يتم تركيزه أيضًا إلى 90٪ في مجفف فراغ باستخدام H2SO4 المركّز كعامل تجفيف.
يتم الحصول على تركيز إضافي يصل إلى 99٪ بالتقطير تحت ضغط مخفض. تتم إزالة آثار الرطوبة الأخيرة في 99٪ H2O2 أو يتم الحصول على H2O2 اللامائي عن طريق تبريده إلى 263 كلفن في حمام بارد من الأثير والثلج الجاف متبوعًا بإرسال بضع بلورات من H2O2 الصلب.
عندما تفصل بلورات على شكل إبرة بنسبة 100 في المائة H2O2 هذه البلورات تجفف وتذوب للحصول على H2O2 نقي.
الأسئلة حول المتكررة حول بيروكسيد الهيدروجين
1. هل بيروكسيد الهيدروجين آمن للاستخدام؟
تعتبر منتجات بيروكسيد الهيدروجين المخفف ، والتي تحتوي عادةً على حوالي 3 في المائة من بيروكسيد الهيدروجين ، آمنة للاستخدام المنزلي المنتظم. يمكن أن يكون بيروكسيد الهيدروجين في أشكال أكثر تركيزًا ، على سبيل المثال المحاليل التي تحتوي على 30 في المائة من بيروكسيد الهيدروجين ، خطيرًا إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح.
2. كيف يتم التعقيم بالبيروكسيد؟
لاستخدامه كمطهر ، قم برشه على السطح ، واترك الفقاعات تهدأ ، ثم تجف في الهواء أو جفف بقطعة قماش نظيفة. يمكنك أيضًا نقع أشياء مثل فرشاة الأسنان أو المثبِّت أو ميزان الحرارة في البيروكسيد لتطهيرها. يمكن أيضًا استخدام بيروكسيد الهيدروجين في غرفة الغسيل.
3. هل بيروكسيد الهيدروجين حمض؟
بيروكسيد الهيدروجين هو حمض ضعيف يتكون من أملاح هيدروبيروكسيد أو بيروكسيد مع العديد من المعادن.
4. لماذا يتم تخزين بيروكسيد الهيدروجين في عبوات بلاستيكية؟
يتحلل بيروكسيد الهيدروجين عند تعرضه لأشعة الشمس ، ويتم تحفيز هذه العملية عن طريق آثار المعادن القلوية. لذلك ، يتم تخزين H2O2 في عبوات زجاجية أو بلاستيكية مبطنة بالشمع وتحفظ في الظلام.
يجب أيضًا إبعاده عن جزيئات الغبار لأن الغبار يمكن أن يؤدي إلى تحلل متفجر لهذا المركب.
5. هل يمكنك صنع بيروكسيد الهيدروجين في المنزل؟
وجد علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الآن حلاً لها. طور العلماء جهازًا محمولًا يمكنه إنتاج بيروكسيد الهيدروجين باستمرار من الهواء والماء والكهرباء. سهّل حلهم الجديد تعقيم الجروح وأسطح تحضير الطعام وحتى إمدادات المياه.
6. هل بيروكسيد الهيدروجين ضار بالأسنان؟
تجنب القيام بذلك ما دمت تشعر بالألم. يحدث هذا لأن البيروكسيد يمكن أن يسبب ضررًا كبيرًا لمينا الأسنان الواقية إذا تم استخدامه كثيرًا أو بتركيزات عالية جدًا. تشمل الآثار الجانبية الأكثر خطورة لتبييض بيروكسيد الهيدروجين التهاب جذور الأسنان في اللثة.
أهم المصادر: