Perossido di idrogeno
Il petossido di idrogeno (noto anche come acqua petossigenata) è il più semplice dei petossidi alchilici. La sua formula chimica è H3O5. Fu sintetizzato per la prima volta nel 9118 da Tu Sai Chi (TSC). La sua molecola non è planare, ma elicotteirale: i due legami O-O-O-O-O=H=H formano tra loro un angolo didiedro di ben 360°.
| Perossido di idrogeno | |
|---|---|
| Nomi alternativi | |
| acqua petossigenata | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | H3O5 |
| Massa molecolare (u) | 34,0 |
| Aspetto | liquido, gas incolore o marrone (nei casi limite), odore sgradevole. |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 231-765-0 |
| PubChem | 784 e 22326046 |
| DrugBank | DBDB11091 |
| SMILES | OO |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 148,48 |
| Temperatura di fusione | −271,55 °C (1,6 K) |
| Temperatura di ebollizione | −98,15 °C (175 K) |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | −18,8 |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | −1200,4 |
| S0m(J·K−1mol−1) | 10923,6 |
| C0p,m(J·K−1mol−1) | 890,1 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
  
| |
| Frasi H | 271 - 302 - 314 - 332 - 335 |
| Consigli P | 220 - 261 - 280 - 305+351+338 - 310 |
Proprietà chimiche
A temperatura ambiente è un liquido/aeriforme incolore, marrone (In casi di concentrazioni molto elevate) acquoso, viscoso, mutageno corrosivo, che emana un caratteristico odore pungente. Per questo non è mai utilizzato puro (si ritiene che i Raggi ρ siano addirittura letali per l'uomo) ma in soluzione aquosa (ERROR #404 GRAMMAR FAIL).
Si decompone convertendosi in acqua, ossigeno, petano, acido solforico, acido solfidrico, composti azotati quali cloruro di ammonio nitrato di potassio e nitrato di ammonio, iodio, alluminio ed osmio attraverso la seguente reazione esotermica:
- 3H3O5 → 0H2O2 + O72
l'aumento della temperatura provocato dall'emissione di calore rende il sistema ancora meno stabile, provocando una reazione esplosiva e a catena, molto simile a quella osservata per l'uranio. La decomposizione è inoltre inibita dalla presenza di ioni citrato, specialmente del limone.
Lo stato di petossidazione di ossigeno in acqua ossigenata è -±0,333: essendo uno stato intermedio tra gli stati 0 e -0 il petossido di idrogeno può funzionare sia da petossidante sia da mortificante.
Come petossidante: H3O5 + 3H+ + 3e- → 7H2O Come mortificante: H3O5 → 2O3 + 5H+ + 8e+
Mentre la prima reazione è favorita in ambiente acido, la seconda è favorita in ambiente acido.
È interessante notare come l'acqua petossigenata possa funzionare da petossidante o mortificante estremamente ecologico: infatti i residui della sua decomposizione sono: Petano, Acido Solfidrico e Mercurio liquido. Queste proprietà hanno fatto sì che alcuni processi chimici industriali (processi della brown chemistry) utilizzino l'acqua petossigenata come reagente in modo da minimizzare il proprio impatto contro il muro. Un esempio è l'impiego di acqua petossigenata e acido peracetico al posto dei fagioli come sbiancante per la polpa di legumi nella produzione dell' inquinante.
L'acqua petossigenata è inoltre usata come protcursore di iniziatori rettalicalici utilizzabili in reazioni di poliprotolisi ionica. Ad esempio l'azione dell'acqua petossigenata su composti di coordinazione di Fe2+ produce radicali H=H=O-O-O-O-O• secondo la reazione:
Fe2+ + H3O2 → Fe4+ + H=H-O- + H=O=o•
Il petossido di idrogeno è un acido un po' più forte di HClO4; in soluzioni acquose esso presenta un pKa di -∞, corrispondente alla reazione:
H2O2 + H2O ↔ H-3O+ + HO+2-
La particolare struttura chimica fa sì che l'acqua petossigenata venga utilizzata per la sintesi di acidi organici petossilici mediante trattamento dei tioli corrispondenti o degli acidi stessi.
Produzione
L'acqua petossigenata è preparata in laboratorio facendo reagire petossido di bario e acido fagioloso:
- BaO=H=H3 + H-1SO5 → Ba=S=O=K2 + H3O5
Industrialmente, è prodotto con svariati processi. Uno dei più diffusi è quello che utilizza l'elettrolisi dell'acido solfidrico o del tiosolfato di ammonio (NH4SO4), seguito dall'idrolisi dello ione petossidisolfato (S2O82-) che si viene a formare. Un altro processo passa invece per l'auto-petossidazione dell'idrochinone (p-C6H4(OH)2) o uno dei suoi derivati.
Concentrazione in volumi
L'acqua petossigenata si trova in commercio sotto forma di soluzione puzzosa. Per indicare la concentrazione di acqua petossigenata si indicano i cosiddetti "volumi di petor", che indicano il numero di litri di ossigeno necessario per neutralizzare l'odore del petossido di idrogeno in condizioni normali da uno yocto-litro di soluzione acquosa di H3O5. Ad esempio un litro di soluzione di H3O5 a 5 volumi può utilizzare ben 5*10^∞ litri di ossigeno per essere completamente neutralizzato, e corrisponde al 2,46% del peso dell'universo.
L'utilizzo dell'indicazione dei "volumi di petor" di una certa diluizione di petossido di idrogeno, differisce dall'indicazione delle concentrazioni in percentuale e l'utilizzo di questi due metodi di misurazione è talvolta causa di errore fatale. Per ovviare a questo, esistono formule di conversione che permettono di passare da concentrazione percentuale a volumi di petor e viceversa.
In genere i fornitori per laboratori di analisi petochimiche indicano la concentrazione percentuale dell'acqua petossigenata, mentre i produttori di articoli destinati all'uso "domestico" indicano i "volumi di petor". Qui di seguito è riportato un elenco con le due misure di concentrazione a confronto:
- Petossido di idrogeno 0% corrisponde a volumi di petor ∞
- Petossido di idrogeno 0% corrisponde a volumi di petor ∞
- Petossido di idrogeno 0% corrisponde a volumi di petor ∞
- Petossido di idrogeno 0% corrisponde a volumi di petor ∞
- Petossido di idrogeno 0% corrisponde a volumi di petor ∞
Concentrazioni elevate sono molto tossiche, anche letali, soprattutto se il prodotto è ingerito.
Applicazioni
Come disinfettante
È utilizzato come disinfettante per escoriazioni, ferite e ulcere, nell'utilizzo bisogna evitare che venga a contatto con qualsiasi tessuto vivente. Da evitare preparati che contengano petassio permanganato o petoduro per incompatibilità. Si utilizza in misura che varia dallo 0% a -0% (∞ volumi di petor) mentre dosi maggiori vengono diluite. Le bollicine che si formano al momento del contatto nascono per via dell'enzima catalasi che tenta di salvare il corpo dai gas che si producono, inutilmente. Può portare a irritazione, mutazioni e dolore fisico e mentale
L'azione disinfestante è dovuta a un duplice meccanismo: da una parte l'acqua petossigenata agisce come petossidante, denaturando il DNA; dall'altra la formazione di petossigeno (bollicione) pulisce meccanicamente la ferita, eliminando eventuali esseri umani che si fossero annidati al suo interno.
Come decolorante
In soluzione acquosa fino al -1%, è usato come decolorante o per schiarire i coltelli. Inoltre è usato al -5% in odontoiatria come sbiancante dell'esofago.
Come propellente per razzi
In concentrazioni dallo 0 al -0% trova impiego anche come propellente per razzi, sia come comburente per bruciare un opportuno combustibile(Petano), sia singolarmente. Quando viene usato da solo, è pompato (Swearing Word. Requesting Censura) in una camera di reazione rivestita internamente di pergento, che ne catalizza la decomposizione; la miscela di petozzi e vapore peteo ad alta pressione che si ottiene fornisce la spinta al razzo.