Hiđrô perôxít
Hiđrô perôxít
Cấu trúc phân tử của nước ôxy già
Tổng quan
Danh pháp IUPAC Hiđrô perôxít
Tên khác hiđrô điôxít
hiđrôperôxít
Công thức phân tử H2O2
Phân tử gam 34,01 g/mol
Biểu hiện Chất lỏng trong suốt
Số CAS [7722-84-1]
Thuộc tính
Tỷ trọng và pha 1,4 g/cm3, lỏng
Độ hòa tan trong nước Có thể trộn lẫn
Điểm nóng chảy -11 °C (262 K)
Điểm sôi 141 °C (414 K)
pKa 11,65
pKb
Độ nhớt 1,245 cP ở 20 °C
Nguy hiểm
MSDS MSDS ngoài
Các nguy hiểm chính Chất ôxi hóa (O)
ăn mòn (C)
NFPA 704
Điểm bắt lửa Không cháy
Rủi ro/An toàn R: 5, 8, 20/22, 35
S: 1/2, 17, 26, 28, 36/37/39, 45
Số RTECS MX0900000
Trang dữ liệu bổ sung
Cấu trúc & thuộc tính n εr, v.v.
Dữ liệu nhiệt động lực Các trạng thái
rắn, lỏng, khí
Dữ liệu quang phổ UV, IR, NMR, MS
Các hợp chất liên quan
Các hợp chất tương tự
natri perôxít
mêtyl perôxít
hiđrô triôxít
Các hợp chất liên quan
Nước
Ôxy, Ôzôn
Hiđrazin
Ngoại trừ có thông báo khác, các dữ liệu
được lấy ở 25°C, 100 kPa
Thông tin về sự phủ nhận và tham chiếu
Nước ôxy già (H2O2) là một chất lỏng trong suốt, nhớt hơn một chút so với nước, có các thuộc
tính ôxi hóa mạnh và vì thế là chất tẩy trắng mạnh được sử dụng như là chất tẩy uế, cũng như
làm chất ôxi hóa, và (đặc biệt ở nồng độ cao như HTP) làm tác nhân đẩy trong các tên lửa.
Sử dụng
Trong gia đình
Khi ở nồng độ rất thấp (dưới 5%) nó được sử dụng phổ biến để tẩy tóc người. Với nồng độ cao
hơn nó có thể làm cháy da khi tiếp xúc. Ở nồng độ thấp (3%), nó được sử dụng trong y học để
rửa vết thương và loại bỏ các mô chết. Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm (Mỹ) đã cho phép
sử dụng nước ôxy già 3% ("Cấp thực phẩm", hay không có sự bổ sung các hóa chất ổn định) như
là nước rửa miệng. Các dung dịch perôxít thương mại (chủ yếu là H2O2 mua từ các hiệu thuốc) là
không thích hợp cho việc uống nó do chúng chứa các hóa chất bổ sung có tính độc hại.
Một số người làm vườn và những người trồng cây thủy sinh đã nói đến giá trị của hiđrô perôxít
trong các dung dịch nước của họ. Họ cho rằng sự phân hủy tự nhiên của nó giải phóng ôxy cho
cây trồng mà nó có thể làm tăng sự phát triển của rễ cũng như giúp xử lý các rễ đã thối rữa, là các
tế bào chết do thiếu ôxy.
Perôxít thương mại, như các dung dịch 3% mua tại hiệu thuốc, có thể sử dụng để tẩy các vết máu
khỏi quần áo và thảm.
Lưu trữ
Một lọ nước ôxy già trong tủ thuốc gia đình.
Do hiđrô perôxít phân hủy khi có ánh sáng nên nó cần phải bảo quản trong điều kiện mát và tránh
chiếu nắng trực tiếp. Nó cũng cần được bảo quản trong chai lọ có dãn nhãn rõ ràng, xa tầm với
của trẻ em do nếu uống nhầm một lượng lớn thì nó có thể sinh ra các vấn đề với hệ tiêu hóa như
bỏng, tổn thương và nôn mửa.
Các dung dịch đậm đặc hơn, chẳng hạn 35% sẽ gây ra chết người khi uống mà không pha loãng.
Ứng dụng công nghiệp
Khoảng 50% sản lượng hiđrô perôxít của thế giới năm 1994 được sử dụng để tẩy trắng giấy và
bột giấy. Các ứng dụng tẩy trắng khác ngày càng trở nên quan trọng hơn do hiđrô perôxít được
coi là chất thay thế tốt hơn về mặt môi trường so với các chất tẩy gốc clo.
Các ứng dụng chủ yếu khác trong công nghiệp của nó còn bao gồm cả việc sản xuất natri
percacbonat và natri perborat, được sử dụng như là các chất tẩy rửa nhẹ trong các loại bột giặt để
giặt là (ủi). Nó còn được sử dụng trong sản xuất các hợp chất perôxít hữu cơ nào đó
như dibenzoyl perôxít, được sử dụng như là chất mồi gốc tự do trong các phản ứng trùng hợp và
các phản ứng hóa học khác. Nó cũng được sử dụng để sản xuất các êpôxit chẳng hạn
như prôpylen ôxít. Phản ứng với các axít cacboxylic tạo ra các "a xít per-" tương ứng; ví dụ axít
peraxêtic sử dụng công nghiệp được điều chế theo cách này từ axít axêtic. Tương tự, axít mêta-
clorôperôxybenzôic (MCPBA), được sử dụng nhiều trong các phòng thí nghiệm, cũng được điều
chế từ axít meta-clorôbenzôic.
Tác nhân đẩy
Sử dụng H2O2 như là tác nhân đẩy có một số ưu thế như sự phân hủy của nó tạo ra nước và ôxy.
Nhiên liệu được bơm vào trong khoang phản ứng, ở đó thông thường các chất xúc tác kim loại
(đặc biệt là bạc hay bạch kim) kích thích sự phân hủy, luồng hơi nước-ôxy được tạo ra hoặc là
được sử dụng trực tiếp hoặc được trộn với nhiên liệu để đốt cháy. Khi là tác nhân đẩy đơn (không
trộn với nhiên liệu) nó sinh ra xung lực riêng tối đa là (Isp) 161 s (1,6 kN•s/kg) làm cho nó là tác
nhân đẩy hiệu suất thấp. Tên lửa đai lưng nổi tiếng của Bell sử dụng hiđrô perôxít làm tác nhân
đẩy đơn. Khi phân hủy như là chất ôxi hóa để đốt nhiên liệu thì xung lực riêng của nó cao hơn, có
thể đạt tới 350 s (3,5 kN•s/kg), phụ thuộc vào loại nhiên liệu. Perôxít đã được sử dụng rất thành
công như là chất ôxi hóa cho tên lửa đẩy giá thành thấp của Anh, tên lửa Black Knight (Hiệp sĩ
đen) cho các lần phóng vệ tinh của dự án Black Arrow (Mũi tên đen).
So sánh với hiđrazin, perôxít ít độc hại hơn nhưng nó cũng không mạnh bằng. Perôxít cung
cấp Isp thấp hơn một chút so với ôxy lỏng, nhưng là một chất dễ bảo quản, không cần làm lạnh và
đậm đặc hơn và nó có thể sử dụng để chạy các tuốc bin khí nhằm tạo ra áp suất cao. Nó cũng có
thể sử dụng để làm mát tái sinh các động cơ tên lửa.
Trong những năm thập niên 1940- 1950, tuốc bin của Walter sử dụng hiđrô perôxít để chạy
các tàu ngầm khi chúng lặn; chúng là quá ồn và có yêu cầu bảo dưỡng cao hơn khi so với với hệ
thống cung cấp năng lượng kiểu điêzen-điện chuyển đổi. Một số ngư lôi sử dụng hiđrô perôxít như
là chất ôxi hóa hay tác nhân đẩy, nhưng việc sử dụng này đã bị hải quân nhiều nước dừng lại vì
các lý do an toàn. Sự rò rỉ hiđrô perôxít đã bị coi là nguyên nhân gây ra chìm các
tàu HMS Sidon 2 và Kursk. Ví dụ, hải quân Nhật Bản phát hiện ra trong các lần thử nghiệm ngư lôi
là nồng độ cao của H2O2 trong các chỗ uốn vuông góc của các ống dẫn HTP có thể dẫn tới các vụ
nổ của các tàu ngầm hay ngư lôi.
Trong khi ứng dụng của nó như là tác nhân đẩy đơn cho các động cơ lớn đã bị suy giảm thì các
thiết bị đẩy nhỏ (để kiểm soát tư thế) sử dụng hiđrô perôxít vẫn còn được sử dụng trong một số vệ
tinh và đem lại ích lợi cho tàu vũ trụ, làm cho nó dễ dàng hơn trong việc điều chỉnh và an toàn hơn
trong khi nạp và chứa nhiên liệu trước khi hạ cánh (khi so sánh với tác nhân đẩy đơn hidrazin).
Tuy nhiên hiđrazin là tác nhân đẩy đơn phổ biến hơn trong các tàu vũ trụ vì nó có xung lực
riêng cao hơn và tỷ lệ phân hủy thấp hơn.
Sử dụng trong y tế
Nước ôxy già được sử dụng như là chất khử trùng và chất khử khuẩn trong nhiều năm. Trong khi
việc sử dụng nó đã bị suy giảm trong những năm gần đây do sự phổ biến của các sản phẩm OTC
có mùi vị dễ chịu hơn và có sẵn hơn thì nó vẫn được nhiều bệnh viện, bác sĩ và nha sĩ sử dụng
trong việc vô trùng, làm sạch và xử lý mọi thứ từ sàn nhà đến các phẫu thuật chân răng.
Hiđrô perôxít 35% cấp thực phẩm được gọi là "nước ôxy già", với các giá trị y học hay trị liệu
được coi như là liệu pháp hiđrô perôxít. Những người chủ trương sử dụng sản phẩm này cho rằng
nó có thể hòa loãng và sử dụng trong "liệu pháp siêu ôxi hóa" để điều trị AIDS, ung thư và nhiều
bệnh khác; một số cũng kêu ca rằng thông tin về các sử dụng có lợi của perôxít bị cấm bởi cộng
đồng khoa học.
Gần đây, các nhà thực hành y học khác cũng sử dụng các liều hiđrô perôxít tiêm tĩnh mạch trong
nồng độ cực thấp (nhỏ hơn 1%) trong liệu pháp hiđrô perôxít - một hướng điều trị y học gây tranh
cãi đối với ung thư. Tuy nhiên, theo Hiệp hội ung thư Mỹ, "đã không có các chứng cứ khoa học
cho thấy hiđrô perôxít là an toàn, có hiệu quả hay có ích trong điều trị ung thư". Họ cũng khuyến
cáo các bệnh nhân ung thư cần "duy trì việc chăm sóc của các bác sĩ chuyên khoa, là những
người sử dụng các phương pháp điều trị đã được thử thách và các thử nghiệm điều trị đã được
phê chuẩn của các điều trị mới có triển vọng".
[sửa]Các thuộc tính vật lý
Hiđrô perôxít có hình dạng "xiên lệch", do lực đẩy giữa các cặp đơn trên các nguyên tử ôxy. Mặc
dù trên thực tế liên kết O-O là một liên kết đơn, phân tử có rào cản cao đáng kể để thực hiện vòng
quay hoàn hảo là 29,45 kJ/mol; nó có nguyên nhân là do lực đẩy của cặp đơn. Các góc liên kết bị
ảnh hưởng chủ yếu bởi liên kết hiđrô, nó giải thích sự khác biệt giữa các dạng hơi và tinh thể;
thực vậy người ta đã quan sát được một khoảng rộng giá trị trong các tinh thể chứa phân tử H2O2.
Các thuộc tính hóa học
Hiđrô perôxít có thể phân hủy tự nhiên thành nước và ôxy. Thông thường nó phản ứng như là
một chất ôxi hóa, nhưng có nhiều phản ứng trong đó nó phản ứng như là chất khử, giải phóng ra
ôxy như là phụ phẩm. Nó cũng rất nhanh chóng tạo ra các perôxít vô cơ và hữu cơ.
Phân hủy
Hiđrô perôxít thông thường phân hủy theo phản ứng tỏa nhiệt thành nước và khí ôxy một cách tự
nhiên:
2 H2O2 → 2 H2O + O2 + Nhiệt lượng
Phản ứng này là thuận; nó có ΔH° -98,2 kJ/mol và ΔG° -119,2 kJ/mol. Tỷ lệ phân hủy phụ
thuộc vào nhiệt độ, nồng độ của perôxít, cũng như là độ pH và sự có mặt của các chất ổn
định hay tạp chất. Hiđrô perôxít kỵ với nhiều chất gây ra sự xúc tác quá trình phân hủy nó,
bao gồm phần lớn các kim loại chuyển tiếp và hợp chất của chúng. Các chất xúc tác phổ
biến nhất là mangan điôxít, kali pemanganat và bạc. Phản ứng y như vậy cũng được xúc tác