A hidrogén-peroxid bomlásának reakciója és jellemzői

A hidroperit aka perhidrol tulajdonságai

A hidrogén-peroxid instabil anyag. Tiszta formában instabil és könnyen lebomlik, a folyamatot gyakran robbanás kíséri. Vízoldatokban stabilabb, de az oldatok tárolásakor folyamatosan oxigén szabadul fel. Ez a folyamat felgyorsul a fény, a katalizátorok vagy a hevítés hatására. A katalizátorok lehetnek vas, réz, mangán-dioxid, kobalt, kataláz enzimek és egyéb vegyületek

A hidrogén-peroxid kémiai jellemzői

A hidrogén-peroxid átlátszó, színtelen és enyhén viszkózus, íz és szag nélküli folyadék, amely nagy mennyiségben kékes árnyalattal rendelkezik. Az anyag hidroperit és perhidrol néven is ismert. 1,5-szer nehezebb, mint a víz, és bármilyen arányban keveredhet vele. A hidrogén-peroxid molekulatömege 34,02, fagyáspontja 0,5 Celsius-fok, forráspontja 67 fok. A kémiai képlet Н₂О₂.

A hidrogén-peroxid egy nem éghető folyadék, amely tűz- és robbanásveszélyes, és erős oxidálószer, amely számos anyaggal reakcióba lép: a hidrogén-peroxid fény hatására könnyen érintkezik oxigénné és vízzé, valamint érintkezésbe kerülve redukáló és oxidáló anyagokkal, lúgokkal kölcsönhatásban vagy hevítés közben. Ideális körülmények között a Н₂О₂ lassan bomlik le, havi 1% -os sebességgel. A lebomlás sebessége a hidegben lelassul, így az anyag fagyasztva - mínusz 0,5 Celsius-foktól - hosszú ideig tárolható. A természetben a Н₂О₂ jelentéktelen mennyiségben találkozik - például hóban vagy esővízben.

A hidrogén-peroxid bomlása - a reakció a laboratóriumban

A hidrogén-peroxid katalitikus lebontása ebben a kísérletben nagyon hatásosnak tűnik. Vegyünk egy 300 ml űrtartalmú kúpos lombikot, és öntsünk bele 15 ml bármilyen márkájú mosogatószert. Egy másik lombikban oldjunk fel 4 gramm réz-szulfátot bőséges erős ammónium-oldattal - adjuk hozzá az oldatot, amíg a réz-szulfát teljesen fel nem oldódik. A reakcióban kék réz-amin keletkezik.

Öntsük a réz-ammin oldatot a lombikba a mosogatószerrel, és alaposan keverjük össze. Ezután tegye a lombikot egy asztalra, és gyorsan adjon hozzá 70 ml 30-50% -os hidrogén-peroxid-oldatot. Nagy mennyiségű gáz szabadul fel, és egy hab-forrás szökik ki a lombikból. A teljes munkateret nagy habdarabok borítják. Mivel a hidrogén-peroxid bomlásának reakciója hőelválasztással megy végbe, a habból gőz emelkedik ki.

A 30-50% -os hidrogén-peroxidot a gyógyszertárakban forgalmazott hidrogén-peroxid-oldattal lehet helyettesíteni. Annak érdekében, hogy a hidrogén-peroxid gyorsan lebomoljon, javasoljuk, hogy használjon nagy koncentrációjú H2O₂-t. Másrészt a H2O₂ lebomlásának katalizátorának meglehetősen aktívnak kell lennie - használhat réz-amint vagy kálium-permanganátot. Néha kálium-jodidot használnak, de az ezzel az anyaggal végzett kísérletek nem mindig sikeresek.

Figyelem! Ne próbálja megismételni ezt a kísérletet szakmai felügyelet nélkül! Javasoljuk, hogy végezzen biztonságos, de ugyanakkor csodálatos kísérletet - „Egyiptomi éjszaka”.

A hidrogén-peroxid bomlásának reakciójának tanulmányozása

A folyékony hidrogén-peroxid 23 kcal-kal nagyobb energiával rendelkezik, mint a folyékony víz és a gáznemű oxigén, vagyis exoterm módon bomlik. Az Н₂О₂ folyadék oxigénre és vízgőzre bomlásakor 13 kcal szabadul fel. Az egyszerű számtan segítségével könnyen kiszámíthatjuk, hogy amikor egy köbcentiméter tiszta folyékony hidrogén-peroxid oxigénné és vízzé bomlik, akkor az önmelegedés úgy történik, hogy az összes víz gőzös állapotba kerül, és az így kapott gáznemű oxigén és víz keveréke a molekulák eléri az 1000 Celsius-fok körüli hőmérsékletet.

A hőmérséklet növekedése következtében a gázok kitágulnak, és 1 cm folyékony hidrogén-peroxid 7000 cm forró gázt ad, amikor lebomlik. Mivel a meghibásodás 7000-szeres bővüléssel azonnal megtörténik, nagyon veszélyes robbanás következik be. Amint e hidrogén-peroxid kis mennyisége lebomlik, a bomlás során felszabaduló anyagok felmelegítik a szomszédos hidrogén-peroxid részecskéket, amelyek viszont a hő hatására lebomlanak, több hőt bocsátanak ki, és így tovább. A hidrogén-peroxid egy pontjában vagy kis cseppjében meginduló reakció azonnal elterjed az anyag teljes tömegén, robbanás következik be, és éghető anyagok jelenlétében villanás lép fel.

Például még 60% -os hidrogén-peroxid-oldat szobahőmérsékleten is meggyújtja a faforgácsot és a papírt, ha velük érintkezik. Minél alacsonyabb a hidrogén-peroxid koncentrációja, annál kevésbé veszélyes, mivel a bomlás kémiai reakciójából származó hő nagy víztömeg elpárologtatása felé halad, amelynek jelentős hőkapacitása és párolgási hője van. Nyilvánvaló, hogy a 10% -os hidrogén-peroxid-oldat bomlásakor felmelegedhet forráspontig, és akár egy 3% -os hidrogén-peroxid-oldat is bomlása esetén 20 fokkal felmelegedhet a kezdeti hőmérséklet felett.

Ha a koncentrált hidrogén-peroxid súlyosan szennyezett, a bomlási reakció felgyorsulhat az anyag önmelegedése miatt. Ez az eleinte lassú folyamat extrém sebességet érhet el, amelyet a tartály robbanása kísér, annak ellenére, hogy szellőzőnyílás van. Az esetleges balesetek megelőzhetők, ha a termék hőmérsékletét egy bizonyos ideig folyamatosan emelik. A hőmérséklet növekedésének sebessége a szennyezettség mértékének függvénye. Ha a melegítést nem állítják le, a szennyezett hidrogén-peroxidot gyorsan fel kell hígítani vízzel és ki kell önteni. A tömény hidrogén-peroxid tárolására szolgáló nagy tartályokat fel kell szerelni hőmérőkkel, hogy figyelmeztethessenek az esetleges bomlásra.