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化合物 来自维基百科,自由的百科全书
过氧化氢,分子式H₂O₂,是除水外的另一种氢的氧化物。比水稍黏,化学性质不稳定,一般以30%或60%的水溶液形式存放,其水溶液俗称双氧水。过氧化氢氧化力很强,且为弱酸。
此条目需要补充更多来源。 (2012年9月10日) |
过氧化氢 | |||
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IUPAC名 hydrogen peroxide | |||
别名 | 双氧水 二氧烷 氧烷基 过羟酸 0-羟醇 | ||
识别 | |||
CAS号 | 7722-84-1 | ||
PubChem | 784 | ||
SMILES |
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RTECS | MX0900000 | ||
性质 | |||
化学式 | H2O2 | ||
摩尔质量 | 34.0147 g·mol⁻¹ | ||
外观 | 淡蓝色液体 溶液无色 | ||
密度 | 1.463 g/cm3 (液) | ||
熔点 | −0.43 °C(31.23 °F;272.72 K) | ||
沸点 | 150.2 °C(302.4 °F;423.3 K) | ||
溶解性(水) | 混溶 | ||
pKa | 11.65 | ||
黏度 | 1.245P,当室温为20 °C(68 °F;293 K) | ||
偶极矩 | 2.26D | ||
危险性 | |||
警示术语 | R:R5-R8-R20-R22-R35 | ||
安全术语 | S:S1/2-S17-S26-S28-S36-S37-S39-S45 | ||
MSDS | 30%过氧化氢—MSDS 60%过氧化氢—MSDS | ||
主要危害 | 氧化性、腐蚀性 | ||
NFPA 704 | |||
闪点 | 不可燃 | ||
致死量或浓度: | |||
LD50(中位剂量)
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1518 mg/kg | ||
相关物质 | |||
相关化学品 | 水、臭氧、肼 硫氧化氢、二硫化氢、多硫化氢 | ||
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
纯过氧化氢是淡蓝粘稠液体,熔点−0.43 °C(272.72 K),沸点150.2 °C(423.3 K)。凝固点时固体密度每立方厘米1.71克,密度随温度升高而降低。其缔合度比水大,故介电系数和沸点比水高。纯过氧化氢甚稳定,但加热到153 °C(426 K)便猛烈分解为水和氧气。
过氧化氢与过量氢氧化钠反应生成过氧化钠和水;与氢氧化钡反应生成过氧化钡。
过氧化氢分子为椅型结构,左图为气态时的结构,右图为固态晶体时的结构:
生物体内过氧化氢酶(Catalase)可催化双氧水分解,使其释放出氧气,转化为对有机体无毒的水:
1818年,L.J.Thenard发现水系无机物、有机物在自动氧化时,或者在生物体内呼吸氧气时,在生成水之前会生成过氧化氢。
1950年代以前采用电解法制备过氧化氢,电解硫酸氢盐溶液(如硫酸氢铵、硫酸氢钾)得到过二硫酸盐[1],再加入硫酸[2]得到过氧化氢。
过氧化氢是非常强的氧化剂,它和其他氧化剂的标准电极电势值列在右面,值越高代表氧化性越强:
该反应在热力学自发:ΔHo为−98.2 kJ·mol−1,ΔGo为−119.2 kJ·mol−1,ΔS为70.5 J·mol−1·K−1。重金属离子Fe2+、Mn2+、Cu2+等可催化过氧化氢分解。它们在酸溶液中的电势介于过氧化氢的电势(0.694至1.76伏)之间,如Fe3+,认为过氧化氢把Fe3+还原为Fe2+,而本身氧化成氧气,过氧化氢又氧化产生的Fe2+为Fe3+,过氧化氢还原成水。过氧化氢在酸性和中性介质中甚稳定,在碱性介质易分解。过氧化氢用波长320至380nm的光照射会加速分解,应盛于棕色瓶并放在阴凉处。无水或浓缩过氧化氢必须在无尘、无金属杂质等环境处理,以防爆炸。H2O2与Fe2+的混合溶液称为芬顿试剂(Fenton)。Fe2+、Ti3+等的离子催化过氧化氢分解生成自由基中间体HO·(羟基自由基)和HOO·。一般使用的双氧水都会有一定量的稳定剂以减慢过氧化氢分解,常用稳定剂包括锡酸钠、焦磷酸钠、8-羟基喹啉和有机亚磷酸酯。[7]
过氧化氢可在水溶液中氧化或还原很多无机离子,作还原剂时产物为氧,作氧化剂时产物为水;如酸性溶液中,过氧化氢可将Fe2+氧化为Fe3+:
过氧化氢可氧化亚硫酸根(SO2−
3)为硫酸根(SO2−
4)。高锰酸钾在酸性溶液会还原为Mn2+;标准电极电势显示,反应在不同pH的方向可能不同,如碱性溶液中,过氧化氢会将锰II氧化为锰IV,以二氧化锰形式生成。
过氧化氢还原次氯酸钠的反应可用于实验室制备氧气:
有机化学常用过氧化氢作氧化剂,可将硫醚氧化为亚砜;将甲基苯基硫醚氧化为甲基苯基亚砜,以甲醇作溶剂或三氯化钛催化,产率为99%:
碱性过氧化氢溶液可用于环氧化富电子烯烃(如丙烯酸),以及在硼氢化-氧化反应第二步中氧化烷基硼至醇。
优点是氧化力强,还原产物为水,不引入杂质且不污染环境,是用途十分广泛的氧化剂。
过氧化氢与很多无机或有机化合物反应时,过氧链保留并转移到另一分子,生成新的过氧化物:
与水相比,过氧化氢的碱性要弱得多,只有与很强的酸反应才会生成加合物。超强酸氟锑酸(HF/SbF5)可质子化过氧化氢,生成含[H3O2]+离子的产物。
稀(如3%)过氧化氢主要用于杀菌及外用的医疗用途,如消毒伤口。检验血液的最佳比率:6%双氧水加0.005%亚甲蓝。过氧化氢甚易化解,以界面活化剂等混合过氧化氢(称为加速过氧化氢Accelerated Hydrogen Peroxide,简称AHP)﹐除加强杀菌消毒的效果,也可用作兼具杀菌效能的清洁剂。
较浓者(浓于10%),则用于纺织品、皮革、纸张、木材制造工业,作为漂白及去味剂。过氧化氢也是染发剂的成分之一,还用作合成有机原料(邻苯二酚)的材料,医药、金属表面处理剂,聚合引发剂等。还可用作火箭推进剂。
很多颜料、涂料含有铅白。使用铅白的油画、壁画等艺术品长时间暴露在空气中,与硫化氢作用生成硫化铅而变暗发黑,用过氧化氢涂刷会生成白色的硫酸铅从而复原之。
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