过氧化氢

双氧水
       双氧水
  过氧化氢是的氧化物,分子式为H2O2。其水溶液俗称双氧水。无色透明液体,有微弱的特殊气味。溶于水、醇、醚,不溶于石油醚。过氧化氢是一种强氧化剂,化学性质不稳定,一般以30%或60%的水溶液形式存放。主要用于漂白、医药,也用作分析试剂。

理化常数

  国标编号:51001  CAS号:7722-84-1  中文名称:过氧化氢
  英文名称:hydrogen peroxide  别名:双氧水  分子式:H2O2  外观与性状:无色透明液体,有微弱的特殊气味  分子量:34.01  蒸汽压:0.13kPa(15.3℃)
  熔点:-2℃/无水  沸点:158℃/无水  溶解性:溶于水、醇、醚,不溶于苯、石油醚  密度:相对密度(水=1)1.46(无水)  稳定性:稳定
  危险标记:11(氧化剂),20(腐蚀品)  主要用途:用于漂白,用于医药,也用作分析试剂

分子结构

  过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子,其结构式为H—O—O—H,电子式为:H:O:O:H .
双氧水
过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子
   
  分子式:H2O2  相对分子质量: 34.01
  H.O两种元素的质量比:1×2:16×2=2:32=1:16
  H-O-O键角96度52分
  分子结构数据:
  摩尔折射率:5.11
  摩尔体积(m3/mol):23.5  等张比容(90.2K):65.6
  表面张力(dyne/cm):60.2
  极化率(10-24cm3):2.02

化学特性

·强氧化性

  过氧化氢具有较强的氧化性:
  H2O2+ 2KI + 2HCl ==== 2KCl + I2+ 2H2O   
  2Fe2+ + H2O2+ 2H+ ==== 2Fe3+ + 2H2O   
  H2O2+ H2S ==== S↓+ 2H2O H2O2+ SO2==== H2SO2   
  注:在酸性条件下H2O2的还原产物为H2O,在中性或碱性条件其还原产物为氢氧化

·弱酸性

  H2O2是二元弱酸,具有酸性

·还原性

  2KMnO2+ 5H2O2+ 3H2SO2 ==== 2MnSO2+ K2SO2 + 5O2↑+ 8H2O   
  2KMnO2+ 3H2O2==== 2MnO2+ 2KOH + 3O2↑+ 2H2O   
  H2O2+ Cl2==== 2HCl + O2  
  注:H2O2的氧化产物为O2

·不稳定性

  过氧化氢在常温可以发生分解反应生成氧气和水(缓慢分解),在加热或者加入催化剂后能加快反应,催化剂有二氧化锰、硫酸铜、碘化氢、二氧化铅、三氯化铁,及生物体内的过氧化氢酶等
  2H2O2==MnO2== 2H2O + O2
  2H2O2 ==Δ== 2H2O + O2

分解试验

  1、取5ml5%的过氧化氢溶液于试管中,将带火星的木条伸入试管中,木条没有复燃。
  2、取5ml5%的过氧化氢溶液于试管中,加热,再将带火星的木条伸入试管中,木条难以复燃。
  注意:此时不是试管内有大量水蒸汽,而是氧气浓度低。
  3、取5ml5%的过氧化氢溶液于试管中,加入少量二氧化锰,再将带火星的木条伸入试管中,木条复燃。二氧化锰做催化剂(起催化作用,加快化学反应速率,且反应前后其质量与化学性质均不发生改变),和过氧化氢反应生成氧气和水。
  4、化学方程式:2H2O2==MnO2== 2H2O + O2

还原反应

过
过氧化氢具有很强的还原性
  双氧水的分解是个自身氧化还原的反应,也叫歧化反应。
  酸性溶液中的标准电极电势对比:
  O2+2H++2e-=H2O2  0.695V
  H2O2+2H++2e-=2H2O  1.776 V
  可以看出过氧化氢具有很强的还原性,同时具有很强的氧化性,歧化反应的电极电势高达1.0V以上,歧化反应理应相当剧烈,但是由于过氧键有一定的稳定性造成实际上双氧水的歧化反应并没有那么强烈,所以需要加入催化剂。
  注:催化剂的中心元素都是变价的,而且要求此元素氧化态能够氧化双氧水,但是还原态的能够被双氧水氧化。
  二氧化锰作催化剂时候,目前最被认可的反应原理是:
  H2O2+MnO2=H2MnO4 (ΔH<0)
  H2MnO4+H2O2= MnO2+2H2O+ O2
  该催化过氧化氢分解原理是H2O2先做氧化剂,再做还原剂。
  也可以是先做还原剂再做氧化剂。比如离子催化作用:
  H2O2+2Fe3+=2Fe2++2H++O2
  H2O2+2Fe2+2H+=2Fe3++2H2O
  但是铁离子的氧化性太弱,所以该反应第一步进行很慢,造成铁离子的催化效果比二氧化锰差很远。

电解反应

  电解过氧化氢会生成臭氧和水,同时水又生成氢气和氧气。
  分步反应化学方程式:
  一、3H2O2==电解== 3H2O + O2
  二、2H2O ==电解== 2H2↑ + O2
  总反应化学方程式为:
  6H2O2==电解==6H2↑ + 2O2↑ + 3O2
  注:首次生成的臭氧颜色为橙黄。

合成方法

·电解法

  电解法有过硫酸铵法、过硫酸钾法和过硫酸法三种。工业上主要采用过硫酸铵法,该法具有电流效率高、工艺流程短、电耗低等优点。过硫酸铵法电解硫酸氢铵水溶液,生成含量为180~240 g/L的过硫酸铵,在减压下进行水解,蒸馏,浓缩分离,除去酸雾,然后经精馏,制得过氧化氢,控制过氧化氢成品浓度为27.5%。

·有机法

  有机法有蒽醌法和异丙醇法两种。蒽醌法技术成熟,目前国内外基本上采用该法。异丙醇法在我国曾进行过试验,但未实现工业化。
  蒽醌法:烷基蒽醌(二乙基蒽醌)与有机溶剂(氢化萜松醇、磷酸三辛酯和重芳烃)配制成工作溶液,在压力为3.03×105 Pa、温度为55~65℃、有催化剂存在的条件下,通入氢气进行氢化,再在40~44℃下与空气(或氧气)进行逆流氧化,经萃取、净化制得过氧化氢成品。
  异丙醇法:以异丙醇为原料,以过氧化氢或其他过氧化物为引发剂,用空气(或氧气)进行液相氧化,生成过氧化氢和丙酮,经蒸发,使过氧化氢同有机物及水分分离,再经有机溶剂萃取净化,即得过氧化氢成品。此法同时可副产丙酮。

主要用途

过氧化氢经常用於食品的漂白
过氧化氢经常用於食品的漂白
  化学工业上用作制造过硼酸钠、过碳酸钠过氧乙酸、亚氯酸钠、过氧化硫脲等无机或有机过氧化物的原料;用于生产金属盐类或其他化合物以除去铁及其他重金属;用于电镀液中以除去无机杂质,提高镀件质量。
  在医药上主要用作杀菌剂。用作羊毛、生丝、皮毛、羽毛、象牙、猪鬃、纸浆、脂肪等的漂白剂。
  还可用作食品加工、食品的漂白、防腐和保鲜剂。近年来广泛用于纸塑无菌包装材料在包装前杀菌之用。用于工业污水、污泥处理,是生态业理想的污染控制剂。高浓度的过氧化氢可作为火箭燃料和氧源。
  过氧化氢具有氧化和还原作用,可用于袋装豆腐干的保鲜,用量为0.86g/kg,残留量不得检出;也可用于生牛乳保鲜,用量为每升生牛乳加0.3%2mL和硫氰酸钠15mg,仅限于黑龙江、内蒙古地区使用。

健康危害

  侵入途径:吸入、食入。
  健康危害:吸入本品蒸气或雾对呼吸道有强烈刺激性。眼直接接触液体可致不可逆损伤甚至失明。口服中毒出现腹痛、胸口痛、呼吸困难、呕吐、一时性运动和感觉障碍、体温升高等。个别病例出现视力障碍、癫痫样痉挛、轻瘫。

毒理学资料及环境行为

  急性毒性:LD504060mg/kg(大鼠经皮);LC502000mg/m3,4小时(大鼠吸入)
  致突变性:微生物致突变:鼠伤寒沙门氏菌10uL/皿;大肠杆菌5ppm。姊妹染色单体交换:仓鼠肺353umol/L。
  致癌性:IARC致癌性评论:动物可疑阳性。
  危险特性:爆炸性强氧化剂。过氧化氢本身不燃,但能与可燃物反应放出大量热量和气氛而引起着火爆炸。过氧化氢在pH值为 3.5~4.5时最稳定,在碱性溶液中极易分解,在遇强光,特别是短波射线照射时也能发生分解。当加热到100℃以上时,开始急剧分解。它与许多有机物如糖、淀粉、醇类、石油产品等形成爆炸性混合物,在撞击、受热或电火花作用下能发生爆炸。过氧化氢与许多无机化合物或杂质接触后会迅速分解而导致爆炸,放出大量的热量、氧和水蒸气。大多数重金属(如锨、、银、、汞、、钴、镍、等)及其氧化物和盐类都是活性催化剂,尘土、香烟灰、碳粉、铁锈等也能加速分解。浓度超过74%的过氧化氢,在具有适当的点火源或温度的密闭容器中,会产生气相爆炸。
  燃烧(分解)产物:氧气、水。

应急处理、处置方法

·泄漏应急处理

  迅速撤离泄漏污染人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防酸碱工作服。尽可能切断泄漏源,防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。
  小量泄漏:用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
  大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容;喷雾状水冷却和稀释蒸汽、保护现场人员、把泄漏物稀释成不燃物。用泵转移至槽车或专用收集器内,回收或到家至废物处理场所处置。
  废弃物处置方法:废液经水稀释后发生分解,放出氧气,待充分分解后,把废液冲入下水道。

·防护措施

  呼吸系统防护:可能接触其蒸气时,应该佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩)。
  眼睛防护:呼吸系统防护中已作防护。
  身体防护:穿聚乙烯防毒服。
  手防护:戴氯丁橡胶手套。
  其它:工作现场严禁吸烟。工作毕,淋浴更衣。注意个人清洁卫生。

·急救措施

  皮肤接触:脱去被污染的衣着,用大量流动清水冲洗。
  眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
  吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
  食入:饮足量温水,催吐,就医。
  灭火方法:消防人员必须穿戴全身防火防毒服。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水冷却火场容器,直至灭火结束。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音,必须马上撤离。灭火剂:水、雾状水、干粉、砂土。

双氧水美容功效

  双氧水是一种每个分子中有两个氢原子和两个氧原子的液体,具有较强的渗透性和氧化作用,医学上常用双氧水来清洗创口和局部抗菌。据最新研究发现,双氧水不仅是一种医药用品,还是一种极好的美容佳品。
  面部皮肤直接接触外界环境,常被细菌、灰尘等污染,再加上皮肤本身的汗腺、皮脂腺分泌物形成的污垢,极易诱发粉刺、皮炎、疖肿等疾病,从而影响皮肤的美丽。用双氧水敷面不仅能去除皮肤的污垢,还能直接为皮肤增强表面细胞的活性,抑制和氧化黑色素的沉着,使皮肤变得细腻有弹性。
  操作方法:将脸用洗面奶洗干净后,用毛巾蘸上3%的双氧水敷于面部,每次5分钟,每日1次,10天为一疗程,在操作时应注意避免双氧水进入眼睛。
  用双氧水做美容,一定要事先征求皮肤科医生的意见,直接用双氧水美白是相当危险的。虽然会让皮肤短时间内变白,但时间长了却会对皮肤造成强烈刺激,严重的可能烧坏表皮层,让皮肤变粗糙、长疱。
  另外,双氧水还有淡化毛发颜色的功能,对于那些因汗毛过长而影响美观的女性,可在脱毛后,用双氧水直接涂于皮肤上,每日2次,这样日后长出的汗毛就不会变黑变粗,而会变得柔软且颜色为淡黄。

双氧水副作用

  过氧化氢溶液,俗称双氧水,为无色无味的液体,添加入食品中可分解放出氧,起漂白、防腐和除臭等作用。因此,部分商家在一些需要增白的食品如:水发食品的牛百叶和海蜇鱼翅、虾仁、带鱼鱿鱼水果罐头、和面制品等的生产过程中违禁浸泡双氧水,以提高产品的外观。少数食品加工单位将发霉水产干品经浸泡双氧水处理漂白重新出售或为消除病死鸡、鸭或猪肉表面的发黑、淤血和霉斑,将这些原料浸泡高浓度双氧水漂白,再添加人工色素或亚硝酸盐发色出售。过氧化氢可通过与食品中的淀粉形成环氧化物而导致癌性,特别是消化道癌症。另外,工业双氧水含有、重金属等多种有毒有害物质更是严重危害食用者的健康。FAO(联合国粮食及农业组织)和WHO(联合国世界卫生组织)根据其毒性试验报告规定,过氧化氢仅限于牛奶防腐的紧急措施之用。我国《食品添加剂使用卫生标准》亦规定双氧水只可在牛奶中限量使用,且仅限于内蒙古和黑龙江两地,在其它食品中均不得有残留。