Perossido di idrogeno

Il perossido di idrogeno è un composto chimico con la formula H2O2. Nella sua forma pura è un liquido azzurro, leggermente più viscoso dell'acqua. Il perossido di idrogeno è il perossido più semplice (un composto con un legame singolo ossigeno-ossigeno). È usato come ossidante, candeggina e antisettico. Il perossido di idrogeno concentrato, o "perossido di prova elevata", è una specie reattiva dell'ossigeno ed è stato utilizzato come propellente nei razzi. La chimica è dominata dalla natura del legame instabile del perossido.

Il perossido di idrogeno è instabile e si decompone lentamente in presenza di luce. A causa della sua instabilità, il perossido di idrogeno viene solitamente conservato con uno stabilizzante in una soluzione debolmente acida in una bottiglia di colore scuro. Il perossido di idrogeno si trova nei sistemi biologici, compreso il corpo umano. Gli enzimi che utilizzano o decompongono il perossido di idrogeno sono classificati come perossidasi.

Proprietà

Il punto di ebollizione di H2O2 è stato estrapolato a 150,2 ° C (302,4 ° F), circa 50 ° C (90 ° F) superiore all'acqua. In pratica, il perossido di idrogeno subisce una decomposizione termica potenzialmente esplosiva quando riscaldato a questa temperatura. Può essere distillato in sicurezza a temperature inferiori a pressione ridotta.

Il perossido di idrogeno (H2O2) è una molecola non planare con simmetria C2 (ruotata); questo è stato dimostrato per la prima volta da Paul-Antoine Giguère nel 1950 utilizzando la spettroscopia a infrarossi. Sebbene il legame O-O sia un legame singolo, la molecola ha una barriera rotazionale relativamente alta di 2460 cm -1 (29,45 kJ / mol); In confronto, la barriera rotazionale per l'etano è 1040 cm -1 (12,5 kJ / mol). L'aumento della barriera è attribuito alla repulsione tra le coppie solitarie degli atomi di ossigeno adiacenti e si traduce in perossido di idrogeno che mostra atropisomerismo.

Le strutture molecolari dell'H2O2 gassoso e cristallino sono significativamente differenti. Questa differenza è attribuita agli effetti del legame idrogeno, che è assente allo stato gassoso. I cristalli di H2O2 sono tetragonali con il gruppo spaziale D44P4121.

Soluzione acquosa

Nelle soluzioni acquose, il perossido di idrogeno differisce dalla sostanza pura a causa degli effetti del legame idrogeno tra l'acqua e le molecole di perossido di idrogeno. Il perossido di idrogeno e l'acqua formano una miscela eutettica e mostrano una depressione del punto di congelamento a -56 ° C; l'acqua pura ha un punto di congelamento di 0 ° C e l'acqua ossigenata pura di -0,43 ° C. Anche il punto di ebollizione delle stesse miscele è ridotto rispetto alla media di entrambi i punti di ebollizione (125,1 ° C). Si verifica a 114 ° C. Questo punto di ebollizione è di 14 ° C superiore a quello dell'acqua pura e 36,2 ° C inferiore a quello dell'acqua ossigenata pura.

Applicazioni

-Appare

Circa il 60% della produzione mondiale di perossido di idrogeno viene utilizzata per lo sbiancamento della pasta e della carta. La seconda grande applicazione industriale è la produzione di percarbonato di sodio e perborato di sodio, che vengono utilizzati come agenti sbiancanti delicati nei detersivi per bucato. Il percarbonato di sodio, un addotto di carbonato di sodio e perossido di idrogeno, è l'ingrediente attivo in prodotti per bucato come OxiClean e Tide detersivo per bucato. Una volta sciolto in acqua, rilascia perossido di idrogeno e carbonato di sodio. Da sole, queste candeggine sono efficaci solo a temperature di lavaggio di 60 ° C (140 ° F) o superiori e sono quindi spesso utilizzate in combinazione con attivatori di candeggina, che facilitano la pulizia a temperature più basse.

-Produzione di composti organici

Viene utilizzato nella produzione di vari perossidi organici, con il dibenzoil perossido che è un esempio di volume elevato. Viene utilizzato nelle polimerizzazioni, come agente sbiancante per farina e come trattamento per l'acne. I perossiacidi, come l'acido peracetico e l'acido meta-cloroperossibenzoico, sono anche prodotti con perossido di idrogeno.

-Disinfettante

Il perossido di idrogeno viene utilizzato in alcuni processi di trattamento delle acque reflue per rimuovere le impurità organiche. Nel processo di ossidazione avanzata, la reazione di Fenton produce il radicale idrossile (OH) altamente reattivo. Questo degrada i composti organici, compresi quelli che sono solitamente robusti, come i composti aromatici o alogenati. Può anche ossidare i composti contenenti zolfo nei rifiuti; il che è utile in quanto generalmente riduce il loro odore.

Il perossido di idrogeno può essere utilizzato per sterilizzare una varietà di superfici, compresi gli strumenti chirurgici, e può essere utilizzato come vapore (VHP) per la sterilizzazione della camera. H2O2 ha un ampio spettro di attività contro virus, batteri, lieviti e spore batteriche. In generale, si osserva una maggiore attività contro i batteri Gram positivi rispetto ai batteri Gram negativi; tuttavia, la presenza di catalasi o altre perossidasi in questi organismi può aumentare la tolleranza in presenza di concentrazioni inferiori. Livelli di concentrazione inferiori (3%) agiscono contro la maggior parte delle spore; concentrazioni più elevate (dal 7 al 30%) e tempi di contatto più lunghi miglioreranno l'attività di uccisione delle spore.

Il perossido di idrogeno è visto come un'alternativa ecologica alle candeggine a base di cloro perché si scompone in ossigeno e acqua ed è ampiamente riconosciuto come un antimicrobico sicuro dagli Stati Uniti. Food and Drug Administration (FDA).

Il perossido di idrogeno può essere usato per curare l'acne, sebbene il perossido di benzoile sia un trattamento più comune.

-Utilizzi di nicchia

Il perossido di idrogeno ha diversi usi domestici, principalmente come agente detergente e disinfettante.

Capelli sbiancanti

Per decolorare i capelli umani è stata utilizzata H2O2 diluita (tra l'1,9% e il 12%) miscelata con ammoniaca acquosa. La proprietà sbiancante della sostanza chimica dà il nome al termine "perossido biondo". Il perossido di idrogeno viene utilizzato anche per lo sbiancamento dei denti. Può essere trovato nella maggior parte dei dentifrici sbiancanti. Il perossido di idrogeno ha mostrato risultati positivi per quanto riguarda la leggerezza dei denti e le cromie. Agisce ossidando i pigmenti colorati sullo smalto dove il colore dei denti può schiarirsi. Il perossido di idrogeno può essere mescolato con bicarbonato di sodio e sale per creare un dentifricio fatto in casa.

-Bastoncini luminosi

Il perossido di idrogeno reagisce con alcuni diesteri, come l'estere di fenil ossalato (cyalume), per produrre chemiluminescenza; questa applicazione è più comune sotto forma di bastoncini luminosi.

Orticoltura

Alcuni giardinieri e utenti di idroponica sostengono l'uso di una soluzione debole di perossido di idrogeno nelle soluzioni acquose. La decomposizione spontanea rilascia ossigeno che promuove lo sviluppo delle radici di una pianta e aiuta a curare il marciume radicale (morte cellulare delle radici per mancanza di ossigeno) e una varietà di altri parassiti.

-Fishkeeping

Il perossido di idrogeno è utilizzato in acquacoltura per controllare la mortalità causata da vari microbi. Nel 2019, la FDA degli Stati Uniti lo ha approvato per il controllo della saprolegniasi in tutti i pesci di acqua fredda e in tutti i pesci giovani e adulti di acqua fredda e calda, per il controllo della malattia colonnare esterna nei pesci di acqua calda e per il controllo di Gyrodactylus spp. nei salmonidi d'allevamento d'acqua dolce. Test di laboratorio condotti dagli allevatori di pesce hanno dimostrato che il comune perossido di idrogeno domestico può essere tranquillamente utilizzato per ossigenare i piccoli pesci. Il perossido di idrogeno rilascia ossigeno attraverso la decomposizione quando esposto a catalizzatori come il biossido di manganese