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過氧化氫

鎖定
過氧化氫(hydrogen peroxide),是一種無機化合物,化學式H₂O₂,相對分子質量34.02,無色液體,相對密度1.465g/cm³,熔點-1℃,沸點152℃,純淨物品易分解成水和氧氣,市售品為30%或3%的水溶液,暗處較穩定,見光或遇雜質會加速分解,少量的酸、錫酸鈉焦磷酸鈉、乙醇、乙酰苯胺或乙酰乙氧基苯胺等可增加其穩定性。 [3-4] 
過氧化氫具有氧化性和還原性,其氧化、還原或分解的產物是水和(或)氧氣,堪稱潔淨氧化還原劑。過氧化氫可做氧化劑漂白劑消毒劑脱氯劑,亦供製火箭燃料過氧化物及泡沫塑料等 [4]  過氧化氫還用於無機、有機過氧化物如過硼酸鈉、過氧乙酸的生產。 [3] 
過氧化氫在醫學臨牀化學分析中,用以間接測定底物、酶、激活劑或抑制劑等。 [4] 
中文名
過氧化氫
外文名
hydrogen peroxide [2] 
別    名
乙氧烷
化學式
H₂O₂
分子量
34.02 [4] 
CAS登錄號
7722-84-1
EINECS登錄號
231-765-0
熔    點
-1 ℃ [3] 
沸    點
152 ℃(分解) [3] 
水溶性
互溶
密    度
1.465 g/cm³ [4] 
外    觀
藍色黏稠狀液體
應    用
物體表面消毒、化工生產、除去異味
安全性描述
S26;S36/37/39;S45
危險性符號
Xn;C;O
危險性描述
R22;R41
UN危險貨物編號
2014

過氧化氫研究簡史

法國化學家泰納爾 法國化學家泰納爾
1818年,法國化學家泰納爾首先對重結晶的硝酸鋇(除去了過渡金屬離子)進行熱處理得到氧化鋇BaO,進而高温氧化便轉化成過氧化鋇BaO₂;然後用鹽酸處理BaO₂,待用沉澱法以H₂SO₄除去Ba²離子、加入Ag₂SO₄除去Cl⁻離子,再加BaO除去SO₄²⁻離子之後,即得過氧化氫(H₂O₂)水溶液;最後減壓蒸餾即可製得幾乎無水的純H₂O₂。Thenard在製得了H₂O₂之後,還對其性質作了一些研究,發現當用MnO₂處理H₂O₂時,MnO₂會催化分解H₂O₂放出氧氣。根據放出氧氣的體積,Thenard斷定:過氧化氫必定含有兩倍於水中所含之氧。 [7] 

過氧化氫理化性質

過氧化氫物理性質

過氧化氫(H₂O₂)俗稱雙氧水。純過氧化氫是淡藍色黏稠液體,熔點為-1℃,沸點為152℃,在0℃時的密度為1.465g/cm³。H₂O₂是極性分子,可以任意比例與水混合,常用3%和35%的水溶液。 [3] 
過氧化氫物理性質
外觀
藍色黏稠狀液體;水溶液為無色透明液體。
熔點
-1℃(純的過氧化氫其分子構型會改變,所以熔沸點也會發生變化)
溶解性
溶於水、醇、乙醚,不溶於苯、石油醚。
沸點
152℃。
密度
凝固點時固體密度為1.71g/cm³,密度隨温度升高而減小。
締合程度
締合程度比H₂O大,所以它的介電常數和沸點比水高。

過氧化氫化學性質

過氧化氫有弱酸性,能與鹼反應生成金屬的過氧化物。過氧化氫的水溶液可用過氧化鋇和稀H₂SO₄作用來製取。 [3] 
過氧化氫的穩定性較差,在低温時分解較慢,加熱至153℃以上能劇烈分解,並放出大量的熱。MnO₂及許多重金屬離子如鐵、錳、銅等離子存在時,對其分解起催化作用。 [3] 
加熱、曝光會加速過氧化氫的分解。因此,過氧化氫應保存在棕色瓶中,並置於暗處,同時可加入穩定劑(如錫酸鈉、焦磷酸鈉等)以抑制其分解。 [3] 
過氧化氫中氧的化合價是-1價,處於零價與-2價之間,所以過氧化氫既有氧化性,又有還原性。在酸性溶液中H₂O₂是強氧化劑,而在鹼性溶液中是中等還原劑。
後一反應能使黑色的PbS氧化為白色的PbSO₄,可用於油畫的清洗。 [3] 
在酸性介質中,當H₂O₂與更強氧化劑作用時,H₂O₂就表現出還原性。 [3] 

過氧化氫製備方法

過氧化氫工業製備

  • 酸解過氧化物法
早在19世紀中葉,工業規模生產的過氧化氫就是由一種酸作用於過氧化鋇而製得的。所用的過氧化鋇,或者用金屬鋇還原大氣中的氧而得到,或者像Thenard發現過氧化氫時那樣,先從Ba(NO₃)₂熱解出BaO、再在熱的BaO上面通入沒有CO₂和水分的空氣而獲得。後來,人們通過熱分解BaCO₃而得到BaO,並在所用的H₂SO₄中加入低濃度(2%—5%)的HCI和(或)H₃PO₄。若以重晶石為原料來生產H₂O₂,則其步驟大致是:
因所生成的BaSO₄易敷在BaO₂上,故反應進行緩慢。為避免這種現象,一般先將BaO₂變成BaO₂⋅8H₂O,然後將其加入含有低濃度HCl和(或)H₃PO₄的冰冷⋅H₂SO₄中。用此法可得10%一20%的H₂O₂溶液。據報道,用水合二氧化碳轉化BaO₂為H₂O₂獲得了一定程度的成功。 [8] 

過氧化氫實驗室製備

在盛有3mL3%H₂O₂溶液的試管中,加入少量MnO₂粉末,觀察現象。用帶火星的木條檢驗產生的氣體。 [3] 
[10] 

過氧化氫應用領域

過氧化氫工業用途

漂白劑 漂白劑
在工業上,過氧化氫廣泛用於漂白許多不同的物質,其中有棉織物、生絲、羊毛、皮毛、羽毛、毛髮、獸骨、象牙,脂肪、紙漿以及墓石等;過氧化氫也用來製造過硼酸鈉、過碳酸鈉、過氧乙酸、過氧化硫尿等無機和有機的過氧化物,並作為高分子聚合反應的催化劑;過氧化氫還用來生產農藥401抗藥劑和福美雙殺蟲劑;在提純無機鹽時可用來除鐵;能除去電鍍液中的無機雜質以提高鍍件質量。高濃度(90%以上)的過氧化氫同某些可燃物混合可製造炸藥;在近代高能技術中曾被用為火箭燃料的高能氧化劑和單組分燃料。 [9] 

過氧化氫醫療用途

過氧化氫溶液 過氧化氫溶液
過氧化氫的主要用途是以其氧化性為基礎的。稀的過氧化氫溶液在醫藥上可作為消毒劑、殺菌劑和脱臭劑。30%的過氧化氫溶液在實驗室中常用作氧化劑。 [9] 

過氧化氫安全措施

工作接觸時要穿防護衣,戴聚乙烯或聚氯乙烯制的手套和聚合材料制的透明防護眼鏡和麪具。如觸及皮膚或濺人眼睛用温水沖洗。 [5] 

過氧化氫毒理資料

經常接觸多患皮炎及支氣管和肺臟疾病。經口中毒時會出現腹痛、胸口痛、呼吸困難、嘔吐、體温升高、結膜和皮膚出血,個別可能出現視力障礙、痙攣、輕癱。美國通常規定最高容許濃度為1.4mg/m³。 [5] 
過氧化氫本身不燃,但能與可燃物反應放出大量熱量和氧氣而引起着火爆炸。過氧化氫在pH值為3.5—4.5時最穩定,在鹼性溶液中極易分解,在遇強光,特別是短波射線照射時也能發生分解。當加熱到100℃以上時,開始急劇分解。過氧化氫與許多有機物如糖、澱粉、醇類、石油產品等形成爆炸性混合物,在撞擊、受熱或電火花作用下能發生爆炸。過氧化氫與許多無機化合物或雜質接觸後會迅速分解而導致爆炸,放出大量的熱量、氧和水蒸氣。大多數重金屬(如鐵、銅、銀、鉛、汞、鋅、鈷、鎳、鉻、錳等)及其氧化物和鹽類都是活性催化劑,塵土、香煙灰、碳粉、鐵鏽等也能加速分解。濃度超過74%的過氧化氫,在具有適當的點火源或温度的密閉容器中,能產生氣相爆炸。 [6] 

過氧化氫儲存運輸

過氧化氫儲存方法

儲存於陰涼、乾燥、通風良好的專用庫房內,遠離火種、熱源。庫温不超過30℃,相對濕度不超過80%。保持容器密封。應與易(可)燃物、還原劑、活性金屬粉末等分開存放,切忌混儲。儲區應備有泄漏物應急處理設備和合適的收容材料。 [6] 

過氧化氫運輸方法

運輸時單獨裝運,運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與酸類、易燃物、有機物、還原劑、自燃物品、遇濕易燃物品等並車混運。運輸時車速不宜過快,不得強行超車。公路運輸時要按規定路線行駛。運輸車輛裝卸前後,均應徹底清掃、洗淨,嚴禁混入有機物、易燃物等雜質。

過氧化氫相關法規

2017年10月27日,世界衞生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考,過氧化氫在3類致癌物清單中。 [1] 
參考資料