과산화수소 (H2O2) : 구조, 특성, 용도, 획득 - 화학 - 2026

과산화수소 화학 식 H와 무기 화합물 ₂ O ₂ . 무엇보다도이 화합물 계열 중 가장 단순한 과산화물입니다. 구조식은 HOOH이며,이 내부 산소화 된 다리는 모든 과산화물에 특징적입니다.

1818 년에 H ₂ O ₂ 는 Louies Jacques Thénard에 의해 확인되었으며, 그는 화학 화합물을 제조하여 과산화수소라고 불렀습니다. 불안정한 화합물이며 빛, 열 및 일부 금속에 노출되면 분해됩니다.

과산화수소의 화학식

경미한 상처의 소독, 모발 미백, 수처리 등에 사용되는 매우 유용한 화합물입니다. 인간에게 해로운 작용을 할 수 있지만, 살아있는 존재의 모든 진핵 세포에서 발견되며 여러 가지 유익한 기능을 수행합니다.

과산화수소는 간과 신장에서 제거되는 페놀, 에탄올, 포름 알데히드 등과 같은 독성 물질의 산화를 생성합니다. 또한 호중구 백혈구 및 대 식세포에 의해 식균 된 박테리아의 파괴에 기여합니다.

구조

분자

볼 앤 스틱 모델로 표현되는 과산화수소 분자. 출처 : Benjah-bmm27 via Wikipedia.

위 이미지는 H ₂ O ₂ (HOOH) 분자 의 구조를 보여줍니다. 빨간색 구형은 산소 원자에 해당하고 흰색 구형은 수소 원자에 해당합니다. 분자는 평평하지 않으며 H 원자는 공간에서 가려지지 않습니다 (서로 반대).

흥미롭게도, H ₂ O ₂ 는 중심의 단순 결합 OO를 회전시키는 것이 어렵다는 것을 알게 되었기 때문에 이러한 H의 위치를 ​​바꿀 수 없습니다. 하나는 내려 가지 않고 다른 하나는 올라갑니다.

왜? 두 개의 산소 원자에는 두 개의 자유 전자 쌍이 있기 때문에 총 8 개의 매우 가까운 전자를 제공하고 음전하로 인해 서로 밀어냅니다.

회전

그러나 OO 링크는 환경과의 상호 작용으로 인해 약간의 회전에 취약합니다.

예를 들어, 두 엄지 손가락을 모으고 집게 손가락은 펴고 나머지는 닫은 채 코트를 그리는 것처럼 한 다음 집게 손가락 중 하나가 앞을 가리키고 다른 하나는 뒤로 향하도록 엄지 손가락을 돌리면 H ₂ O ₂ 의 대략적인 표현 .

몸이 검지 손가락에 닿으면 엄지 손가락이이 상호 작용에 반응하여 회전합니다. 그러나 위에서 언급 한 전자적 반발로 인해 즉시 원래 위치로 돌아갑니다. 따라서 이러한 회전은이 분자의 동적 측면을 구성합니다.

분자간 상호 작용

액체 상태에서 H ₂ O ₂ 는 수소 결합 (HOOH-O ₂ H ₂ )을 형성합니다. 그렇지 않으면 물과 비교하여 높은 끓는점 (150 ºC)이 설명되지 않기 때문입니다.

일단 기체 상으로 들어가면 H ₂ O ₂ 분자 는 더 큰 분자간 거리뿐만 아니라 충돌시 수소 원자가 가장 먼저 접촉 할 수 있기 때문에 더 이상 이러한 다리를 형성 할 수 없습니다. 손가락 모델을 사용하여 다시 시각화 됨).

한편, 고체 상태에서 H에 의해 설정된 평면의 각도는 90º입니다 (집게 손가락을 수직으로 놓기). 이제 수소 결합이 더욱 중요 해지고 H ₂ O ₂ 분자 가 정방 정 구조의 결정으로 배열됩니다.

속성

과산화수소가 든 병. 약국에서는 3 % m / v의 농도로 달성됩니다. 출처 : Pixnio.

이름

-과산화수소

-디 옥시 단

-옥시 다놀

-과 수산

-O- 히드 록시 올

-과산화물

몰 질량

34.0147g / 몰

외모

옅은 파란색 (농축) 또는 무색 액체. 물보다 약간 더 점성이 있고 밀도가 높습니다. 가열시 폭발성 형태로 분해되기 때문에 저온 및 감압에서 안전을 위해 증류됩니다.

냄새

날카 롭거나 오존과 같은 냄새.

맛이 나다

쓴

밀도

고체 1.71g / cm ³

수용액의 밀도는 농도에 따라 다릅니다. 예를 들어, 27 %로는 g / cm의 밀도 1.10 갖는 ³ 반면, 50 %, 1.13 g / cm ³

녹는 점

-0.43ºC

비점

150.2 ° C 이 값은 과산화수소가 고온에서 분해되기 때문에 외삽을 통해 얻은 것입니다.

수용성

25ºC에서 혼합 가능 ≥ 100mg / mL

용해도

에테르와 알코올에는 용해되지만 석유 에테르에는 용해되지 않습니다. 그것은 많은 유기 용매에서 물과 산소로 분해됩니다.

옥탄 올 / 물 분배 계수

로그 P =-0.43

증기압

30 ° C에서 5mmHg

해리 상수

pKa = 11.72

pH

과산화수소 용액은 약산성입니다. 예를 들어, 35 %의 pH는 4.6입니다. 그러나 90 %로 농축하면 pH가 약해집니다. 5.1.

굴절률 (n

1,4061

점도

20 ° C에서 1,245cPoise

열용량

1,267 J / gK (가스)

2,619 J / gK (액체)

기화열

1,519J / gK

안정

권장 조건에서 안정적입니다. 이것은 아세트 아닐리드와 주석 염의 첨가로 더욱 안정화됩니다.

부식

신랄한

분해

빛에 노출되거나 산화 및 환원 물질이 존재하면 분해됩니다. 또한 가열하면 분해됩니다. 분해되면 물과 산소를 ​​방출하고 pH와 온도의 증가와 효소 카탈라아제의 존재에 의해 선호됩니다.

표면 장력

20 ° C에서 80.4 dynes / cm

반동

H ₂ O ₂ 는 철 (Fe ²⁺ )과 철 (F ³⁺ )의 산성 용액에서 산화제로 작용합니다 . 또한 아황산염 이온 (SO ₃ ^2- )을 황산염 이온 (SO ₄ ^2- )으로 산화시킵니다 .

또한 염기성 용액이 존재할 때 환원제로 작용하여 차아 염소산 나트륨 (NaOCl)과 과망간산 칼륨 (KMnO ₄ )을 산소 방출로 환원시킬 수 있습니다.

응용

호분

과산화수소는 연간 생산량의 대부분을 소비하는 펄프 및 종이 표백을 위해 제지 산업에서 사용됩니다.

살균제

과산화수소는 작은 상처, 찰과상 및 화상의 감염을 예방하는 약한 소독제입니다. 구강 청결제로도 사용되며 구내염이나 치은염으로 인한 구강의 가벼운 자극을 완화합니다.

또한 표면, 냉장고 내부, 물을 소독하고 물 시스템 및 냉각탑에서 과도한 박테리아 성장을 방지하는 데 사용됩니다. 과산화수소는 자유 산소 라디칼을 방출하여 오염 물질을 분해합니다.

세정제

과산화수소는과 탄산나트륨을 포함한 세탁 표백 세제의 제조에 사용됩니다. 이 화합물은 탄산나트륨과 과산화수소의 복합체로 물에 용해되면 성분으로 분리됩니다.

화장품 적용

염색하기 전에 희석 된 과산화수소를 모발 표백에 사용합니다. 또한 치아를 하얗게하는 데 사용되며 수제 치약의 일부입니다.

추진제

과산화수소는 이중 프로 폴 런트 로켓의 단일 추진제 또는 산화 성분으로 사용됩니다. 산소와 물을 방출하여 분해하여 추진 제로 사용할 수있는 특성입니다.

그것은 상기 분해를 촉진하는 촉매의 존재와 함께 반응 셀로 펌핑된다. 이 과정에서 고온의 수증기가 생성됩니다.

증기가 틈을 통해 배출되면 충격이 발생합니다. 1940 년에 건조 된 V-80 잠수함은 터빈에 과산화수소에서 생성 된 산소를 사용했습니다. Walter의 터빈 시스템이라고합니다.

구하기

처음에 과산화수소는과 황산 암모늄의 가수 분해 또는 중황 산 암모늄, NH ₄ HSO _4의 전기 분해에 의해 산업적으로 얻어졌습니다 .

과산화수소는 현재 안트라 퀴논을 사용하여 산업적으로 얻습니다. 공정은 수소화, 여과, 산화, 추출 및 정제의 네 단계로 수행됩니다.

수소화

알킬 안 트로 퀴논은 알루미나와 소량의 촉매 (팔라듐)가 장착 된 수 소화기를 통해 수소 가스를 통과시켜 수소화됩니다. 온도는 영구적으로 교반하면서 45ºC로 유지됩니다.

알킬 드로 퀴논은 알킬 안트라 히드로퀴논 및 테트라 히드로 알킬 안트라 히드로퀴논으로 전환되며, 후자는 다음 절차를위한 편의를 위해 선택된다.

여과법

수소화 된 안트라 퀴논을 포함하는 용액을 여과하여 포함 할 수있는 미량의 촉매를 제거합니다.

산화

여과 된 용액은 공기를 통과시켜 산화되어 저 순도 과산화수소를 형성합니다.

추출 및 정제

과산화수소 용액은 액체-액체 추출 컬럼을 통과합니다. 물은 컬럼을 통해 흐르고 과산화수소 용액은 컬럼을 통해 펌핑됩니다.

물은 25 ~ 35 % w / w의 과산화수소 농도로 추출기 바닥에 도달합니다. 그런 다음 과산화수소 농도가 30 %까지 진공 증류에 의해 정제됩니다. 마지막으로 안정화되어 저장됩니다.

위험

과산화수소 연소. 출처 : Bobjgalindo

과산화수소는 부식제이므로 피부에 접촉하면 일시적인 미백과 함께 심한 자극을 유발합니다 (상단 이미지). 또한 눈 손상, 가려움증, 발진, 발적 및 물집을 일으킬 수 있습니다.

흡입하면 코, 목 및 폐에 자극을줍니다. 한편 반복 노출은 기관지염, 기침, 가래 및 숨가쁨을 유발할 수 있습니다. 충분하지 않은 것처럼 두통, 현기증, 메스꺼움 및 구토를 유발합니다.

과산화수소에 심하게 노출되면 폐 부종으로 알려진 체액이 폐에 축적 될 수 있습니다. 이는 즉각적인 치료가 필요한 심각한 상태입니다.

OSHA (Occupational Safety and Health Administration)는 8 시간 교대로 작업 환경에서 과산화수소의 최대 허용치를 1ppm으로 설정했습니다. 그러나 변이원성 화합물이므로 노출을 최소화해야합니다.

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