Что такое перекись водорода с точки зрения химика

Что такое перекись водорода с точки зрения химика

Наверное, не найдется среди читателей ни одного человека, который бы хоть раз в жизни не пользовался перекисью водорода, поэтому в ответ на вопрос: «Что собой представляет эта жидкость?», каждый сможет хотя бы описать ее – бесцветная, без запаха, почти как вода. В принципе, все это верно. Но мы в основном сталкиваемся с аптечным раствором перекиси водорода в концентрации 3%. Чистую перекись мало кто видел, не было надобности. В быту и в медицинских целях она никогда не используется.

Перекись водорода – очень близкая родственница воды, и по своей химической формуле отличается от нее только одним лишним атомом кислорода – Н₂О₂. Но этот лишний атом придает перекиси свойства, очень сильно отличающие ее от обычной воды.

Если посмотреть на структурную формулу перекиси водорода, мы увидим, что два атома кислорода соединены непосредственно друг с другом. Связь эта крайне непрочна, поэтому молекула перекиси неустойчива. Чистая, неразбавленная перекись водорода способна разлагаться на воду и кислород со взрывом. В разбавленных водных растворах она значительно устойчивее.

Молекула перекиси водорода не представляет собой линейную последовательность атомов водорода и кислорода. Связи между атомами водорода и кислорода расположены под прямым углом к связи между атомами кислорода, причем в нескольких вариантах. Графически молекулу перекиси можно изобразить так:

Такая структура молекулы перекиси водорода обусловливает ее нестабильность, что и используется как в промышленности, так и в медицине. В результате разрыва связей между атомами перекись водорода распадается на воду и кислород. Некоторые соединения металлов (например, меди, железа, марганца) действуют как катализаторы, то есть способствуют быстрейшему разложению перекиси водорода, причем даже в очень малых количествах. Поэтому при хранении перекиси для предотвращения ее распада (что происходит со взрывом) добавляются вещества-стабилизаторы.

Как и ближайшая химическая родственница вода, перекись водорода хорошо растворяет многие соли, с водой (а также со спиртом) смешивается в любых соотношениях. Следует отметить, что кислая среда препятствует распаду перекиси водорода, поэтому, опять же, при хранении больших объемов перекиси ее подкисляют серной или фосфорной кислотой (естественно, это касается только промышленного использования перекиси).

При нагревании или воздействии света разложение перекиси усиливается, хранить бутылочку с ней (чаще всего сейчас в аптеках перекись продают в прозрачных пластиковых флаконах) желательно в прохладном темном месте.

Отличается перекись водорода от воды и по своим физическим свойствам. Ее температура замерзания близка к воде, при 0,5 °С перекись превращается в лед. Причем, в отличие от воды, при этом сжимается, а не расширяется. При замерзании образуются белые кристаллы, и после размораживания перекись не теряет своих свойств. Закипает перекись при температуре 67 °С.

Перекись водорода – очень сильный окислитель, то есть она легко отдает свой лишний (по сравнению с более устойчивым соединением – водой) атом кислорода. Так, если капнуть чистой или высококонцентрированной перекисью на бумагу, опилки или иные горючие вещества, они воспламенятся (напомню, что огонь – это энергия, выделяющаяся при окислении). Именно это свойство – высокая степень окисления – и обусловливает широкое применение перекиси, прежде всего в промышленности. Большая часть производимой ежегодно перекиси (а это более 100 тысяч тонн) используется в химической промышленности и энергетике. Схематически формулу окислительного распада перекиси водорода можно изобразить так:

Н₂О₂ = Н₂О + О^– (на окисление).

Такая формула характерна для кислой среды. В щелочной среде формула будет выглядеть так:

Н₂О₂ = О₂ + 2Н⁺ (на восстановление).

Самым простым способом получения перекиси водорода является воздействие на пероксид бария (ВаО₂) разбавленной серной кислотой. В результате образуется перекись и нерастворимая в воде соль, удаляемая путем фильтрования. Но основную массу перекиси получают методом взаимодействия с водой надсерной кислоты (H₂S₂O₈) или некоторых ее солей.