Перекись водорода – химическое соединение с формулой H 2 O 2 . В чистом виде это очень бледно-голубая [5] жидкость , немного более вязкая , чем вода . Он используется в качестве окислителя , отбеливателя и антисептика , обычно в виде разбавленного раствора (3–6% по весу) в воде для потребительского использования и в более высоких концентрациях для промышленного использования. Концентрированная перекись водорода, или « высококачественная перекись », взрывоопасно разлагается при нагревании и используется как монотопливо , так и в качестве окислителя в ракетной технике . [6]
Перекись водорода — это активная форма кислорода и простейшая пероксид , соединение, имеющее одинарную связь кислород-кислород . Он медленно разлагается на воду и элементарный кислород под воздействием света и быстро в присутствии органических или реакционноспособных соединений. Обычно его хранят вместе со стабилизатором в слабокислом растворе в непрозрачной бутылке. Перекись водорода содержится в биологических системах, включая организм человека. Ферменты, которые используют или разлагают перекись водорода, классифицируются как пероксидазы .
Точка кипения H 2 O 2 была экстраполирована как 150,2 °C (302,4 °F), что примерно на 50 °C (90 °F) выше, чем у воды. На практике перекись водорода подвергается потенциально взрывному термическому разложению при нагревании до этой температуры. Его можно безопасно перегонять при более низких температурах и пониженном давлении. [7]
Перекись водорода образует устойчивые аддукты с мочевиной ( Перекись водорода — мочевина ), карбонатом натрия ( перкарбонат натрия ) и другими соединениями. [8] Кислотно-основной аддукт с оксидом трифенилфосфина является полезным «переносчиком» H 2 O 2 в некоторых реакциях.
Перекись водорода ( H 2 O 2 ) представляет собой неплоскую молекулу с (скрученной) симметрией C 2 ; Впервые это было показано Полем-Антуаном Жигером в 1950 году с помощью инфракрасной спектроскопии . [9] [10] Хотя связь O-O является одинарной , молекула имеет относительно высокий вращательный барьер : 386 см -1 (4,62 кДж / моль ) для вращения между энантиомерами через транс- конфигурацию и 2460 см -1. (29,4 кДж/моль) через цис- конфигурацию. [11] Предполагается, что эти барьеры возникают из-за отталкивания между неподеленными парами соседних атомов кислорода и диполярных эффектов между двумя связями O–H. Для сравнения, вращательный барьер для этана составляет 1040 см -1 (12,4 кДж/моль).
Двугранный угол между двумя связями O–H составляет примерно 100 °, что делает молекулу хиральной . Это самая маленькая и простая молекула, проявляющая энантиомерию . Было высказано предположение, что энантиоспецифические взаимодействия одного, а не другого могли привести к амплификации одной энантиомерной формы рибонуклеиновых кислот и, следовательно, к возникновению гомохиральности в мире РНК . [12]
Молекулярные структуры газообразной и кристаллической H 2 O 2 существенно различаются. Это различие объясняется эффектами водородной связи , которая отсутствует в газообразном состоянии. [13] Кристаллы H 2 O 2 тетрагональны с пространственной группой D. 4
4или P 4 1 2 1 2. [14]
В водных растворах перекись водорода образует эвтектическую смесь, температура замерзания которой снижается до -56 ° C; чистая вода имеет температуру замерзания 0 °C, а чистая перекись водорода -0,43 °C. Температура кипения одних и тех же смесей также понижена по сравнению со средним значением обеих температур кипения (125,1 °C). Это происходит при температуре 114°С. Эта температура кипения на 14 °C выше, чем у чистой воды, и на 36,2 °C ниже, чем у чистой перекиси водорода. [15]
Перекись водорода чаще всего доступна в виде водного раствора. Потребителям он обычно доступен в аптеках в концентрациях 3 и 6 % масс. Концентрации иногда описывают в терминах объема образующегося газообразного кислорода; один миллилитр 20-объемного раствора при полном разложении выделяет двадцать миллилитров газообразного кислорода. Для лабораторного использования наиболее распространены 30%-ные растворы. Также доступны товарные сорта от 70% до 98%, но из-за того, что растворы с содержанием перекиси водорода более 68% могут полностью превращаться в пар и кислород (при этом температура пара увеличивается по мере увеличения концентрации выше 68%). эти сорта потенциально гораздо более опасны и требуют особого ухода в специально отведенных местах хранения. Покупатели обычно должны разрешить проверку коммерческим производителям.
Перекись водорода имеет несколько структурных аналогов с расположением связей H m X−XH n (для сравнения также показана вода). Он имеет самую высокую (теоретическую) температуру кипения в этом ряду (X = O, S, N, P). Его температура плавления также довольно высока и сравнима с температурой плавления гидразина и воды, при этом только гидроксиламин кристаллизуется значительно легче, что свидетельствует об особенно прочных водородных связях. Дифосфан и сероводород имеют лишь слабые водородные связи и мало похожи по химическому составу на перекись водорода. Структурно все аналоги имеют схожие искаженные структуры из-за отталкивания между соседними неподеленными парами .
Перекись водорода образуется в результате различных биологических процессов, опосредованных ферментами .
Перекись водорода была обнаружена в поверхностных, подземных и атмосферных водах . Он образуется при освещении воды. [ нужна цитация ] Морская вода содержит от 0,5 до 14 мкг/л перекиси водорода, а пресная вода содержит от 1 до 30 мкг/л. [16] Концентрации в воздухе составляют от 0,4 до 4 мкг/м 3 и варьируются на несколько порядков в зависимости от таких условий, как время года, высота над уровнем моря, дневной свет и содержание водяного пара. В ночном воздухе сельской местности она составляет менее 0,014 мкг/м 3 , а в умеренном фотохимическом смоге - от 14 до 42 мкг/м 3 . [17]
Количество перекиси водорода в биологических системах можно определить с помощью флуорометрического анализа . [18]
Иногда говорят, что Александр фон Гумбольдт был первым, кто сообщил о первом синтетическом пероксиде, пероксиде бария , в 1799 году как побочном продукте его попыток разложить воздух, хотя это оспаривается из-за двусмысленной формулировки фон Гумбольдта. [19] Девятнадцать лет спустя Луи Жак Тенар признал, что это соединение можно использовать для получения ранее неизвестного соединения, которое он описал как eau oxygénée («насыщенная кислородом вода»), впоследствии известного как перекись водорода. [20] [21] [22]
В улучшенной версии процесса Тенара использовалась соляная кислота с последующим добавлением серной кислоты для осаждения побочного продукта сульфата бария . Этот процесс использовался с конца 19 века до середины 20 века. [23]
Отбеливающий эффект пероксидов и их солей на натуральные красители был известен со времен экспериментов Тенара в 1820-х годах, но первые попытки промышленного производства пероксидов потерпели неудачу. Первый завод по производству перекиси водорода был построен в 1873 году в Берлине . Открытие синтеза перекиси водорода электролизом серной кислоты привело к появлению более эффективного электрохимического метода. Впервые он был коммерциализирован в 1908 году в Вайсенштайне , Каринтия , Австрия. Антрахиноновый процесс , который используется до сих пор, был разработан в 1930-х годах немецким химическим производителем IG Farben в Людвигсхафене . Возросший спрос и усовершенствование методов синтеза привели к увеличению годового производства перекиси водорода с 35 000 тонн в 1950 году до более 100 000 тонн в 1960 году и до 300 000 тонн к 1970 году; к 1998 году он достиг 2,7 миллиона тонн. [16]
Первые попытки получить чистую перекись водорода не увенчались успехом. Безводную перекись водорода впервые получили методом вакуумной перегонки . [24]
Определение молекулярной структуры перекиси водорода оказалось очень трудным. В 1892 году итальянский физико-химик Джакомо Каррара (1864–1925) определил его молекулярную массу методом понижения температуры замерзания , что подтвердило, что его молекулярная формула — H 2 O 2 . [25] H 2 O=O казался столь же возможным, как и современная структура, и уже в середине 20-го века по крайней мере полдюжины гипотетических изомерных вариантов двух основных вариантов, казалось, согласовывались с имеющимися доказательствами. . [26] В 1934 году английский физик-математик Уильям Пенни и шотландский физик Гордон Сазерленд предложили молекулярную структуру перекиси водорода, которая была очень похожа на принятую в настоящее время. [27] [28]
В 1994 году мировое производство H 2 O 2 составляло около 1,9 миллиона тонн и выросло до 2,2 миллиона в 2006 году, [29] большая часть которого находилась в концентрации 70% или менее. В том же году 30%-ная H 2 O 2 продавалась по цене около 0,54 доллара США / кг , что эквивалентно 1,50 доллара США/кг (0,68 доллара США/ фунт ) на «100% основе» [ нужны разъяснения ] . [30]
Сегодня перекись водорода производится почти исключительно с помощью антрахинонового процесса , который первоначально был разработан компанией BASF в 1939 году. Он начинается с восстановления антрахинона ( такого как 2-этилантрахинон или 2-амильное производное) до соответствующего антрагидрохинона, обычно путем Гидрирование на палладиевом катализаторе . В присутствии кислорода антрагидрохинон затем подвергается автоокислению : подвижные атомы водорода гидроксильных групп переходят на молекулу кислорода с образованием перекиси водорода и регенерацией антрахинона. В большинстве коммерческих процессов окисление достигается путем барботирования сжатым воздухом через раствор антрагидрохинона, при этом перекись водорода затем извлекается из раствора, а антрахинон возвращается обратно для последовательных циклов гидрирования и окисления. [30] [31]
Конечная реакция процесса, катализируемого антрахиноном, такова: [30]
Экономика процесса во многом зависит от эффективной переработки растворителей для экстракции, катализатора гидрирования и дорогого хинона .
Перекись водорода когда-то получали в промышленных масштабах путем гидролиза персульфата аммония :
Сам [NH 4 ] 2 S 2 O 4 был получен электролизом раствора бисульфата аммония ( [NH 4 ]HSO 4 ) в серной кислоте . [32]
Небольшие количества образуются в результате электролиза, фотохимии , электрической дуги и родственных методов. [33]
Коммерчески жизнеспособный путь получения перекиси водорода посредством реакции водорода с кислородом способствует образованию воды, но его можно остановить на стадии перекиси. [34] [35] Одним из экономических препятствий было то, что прямые процессы дают разбавленный раствор, нерентабельный для транспортировки. Ни один из них еще не достиг той точки, когда его можно было бы использовать для синтеза в промышленных масштабах.
Перекись водорода примерно в 1000 раз более сильная кислота, чем вода. [36]
Перекись водорода диспропорционируется с образованием воды и кислорода с ΔH o –2884,5 кДж / кг [37] и ΔS 70,5 Дж /(моль·К):
Скорость разложения увеличивается с повышением температуры, концентрации и pH . H 2 O 2 неустойчив в щелочных условиях. Разложение катализируется различными окислительно-восстановительными ионами или соединениями, включая большинство переходных металлов и их соединений (например, диоксид марганца ( MnO 2 ), серебро и платина ). [38]
Окислительно -восстановительные свойства перекиси водорода зависят от pH. В кислых растворах H 2 O 2 является мощным окислителем .
Сульфит ( SO2-3) окисляется до сульфата ( SO2-4).
В щелочных условиях перекись водорода является восстановителем. Когда H 2 O 2 действует как восстановитель, также образуется газообразный кислород . Например, перекись водорода восстановит гипохлорит натрия и перманганат калия , что является удобным методом получения кислорода в лаборатории:
Кислород, образующийся из перекиси водорода и гипохлорита натрия , находится в синглетном состоянии .
Щелочная перекись водорода обычно является восстановителем, но превращает Mn(II) в диоксид:
В родственной реакции перманганат калия восстанавливается до Mn 2+ кислой H 2 O 2 : [5]
В качестве окислителя часто используют перекись водорода . Показательным является окисление тиоэфиров до сульфоксидов : [39] [40]
Щелочная перекись водорода используется для эпоксидирования электронодефицитных алкенов, таких как производные акриловой кислоты , [41] и для окисления алкилборанов в спирты , второй стадии гидроборирования-окисления . Это также основной реагент в процессе окисления Дакина .
Перекись водорода — слабая кислота, образующая гидроперекись или перекисные соли со многими металлами.
Он также превращает оксиды металлов в соответствующие пероксиды. Например, хромовая кислота ( CrO 3 и H 2 SO 4 ) при обработке перекисью водорода образует синий пероксид CrO(O 2 ) 2 .
Аэробное окисление глюкозы в присутствии фермента глюкозооксидазы приводит к образованию перекиси водорода. В результате преобразования образуется глюконолактон : [42]
Супероксиддисмутазы (СОД) – это ферменты , которые способствуют диспропорционированию супероксида на кислород и перекись водорода. [43]
Пероксисомы — это органеллы , обнаруженные практически во всех эукариотических клетках. [44] Они участвуют в катаболизме жирных кислот с очень длинной цепью , жирных кислот с разветвленной цепью , D -аминокислот , полиаминов , а также в биосинтезе плазмалогенов , эфирных фосфолипидов , которые обнаруживаются в мозге и легких млекопитающих. [45] Они производят перекись водорода в процессе, катализируемом флавинадениндинуклеотидом (FAD): [46]
Перекись водорода образуется при распаде аденозинмонофосфата с образованием гипоксантина . Гипоксантин затем окислительно катаболизируется сначала до ксантина , а затем до мочевой кислоты , и реакция катализируется ферментом ксантиноксидазой : [47]
При разложении гуанозинмонофосфата в качестве промежуточного продукта образуется ксантин, который затем таким же образом превращается в мочевую кислоту с образованием перекиси водорода. [47]
Каталаза , другой пероксисомальный фермент, использует эту H 2 O 2 для окисления других субстратов, включая фенолы , муравьиную кислоту , формальдегид и спирт , посредством реакции перекисного окисления:
таким образом устраняя ядовитую перекись водорода в процессе.
Эта реакция важна для клеток печени и почек, где пероксисомы нейтрализуют различные токсичные вещества, попадающие в кровь. Таким образом, часть этанола , который пьют люди, окисляется до ацетальдегида . [48] Кроме того, когда в клетке накапливается избыток H 2 O 2 , каталаза превращает его в H 2 O посредством этой реакции:
Глутатионпероксидаза , селенофермент, также катализирует диспропорционирование перекиси водорода.
Реакция Fe 2+ и перекиси водорода лежит в основе реакции Фентона , в результате которой образуются гидроксильные радикалы , имеющие значение в биологии:
Реакция Фентона объясняет токсичность перекисей водорода, поскольку гидроксильные радикалы быстро и необратимо окисляют все органические соединения, включая белки , мембранные липиды и ДНК . [49] Перекись водорода является важным источником окислительного повреждения ДНК в живых клетках. Повреждение ДНК включает образование 8-оксо-2'-дезоксигуанозина среди многих других измененных оснований, а также разрывы цепей, межцепочечные сшивки и повреждение дезоксирибозы. [50] Взаимодействие с Cl¯ перекисью водорода также приводит к хлорированию оснований ДНК. [50] Гидроксильные радикалы легко повреждают жизненно важные клеточные компоненты, особенно митохондрии . [51] [52] [53] Это соединение является основным фактором, участвующим в свободнорадикальной теории старения , основанной на его легком превращении в гидроксильный радикал .
Яйца морского ежа вскоре после оплодотворения сперматозоидом выделяют перекись водорода. Затем он преобразуется в гидроксильные радикалы (HO•), которые инициируют радикальную полимеризацию , которая окружает яйца защитным слоем полимера .
Жук -бомбардир соединяет гидрохинон и перекись водорода, что приводит к бурной экзотермической химической реакции с образованием кипящей жидкости с неприятным запахом, которая частично превращается в газ ( мгновенное испарение ) и выбрасывается через выпускной клапан с громким хлопком. [54] [55] [56]
В качестве предполагаемой сигнальной молекулы перекись водорода может регулировать широкий спектр биологических процессов. [57] [58]
По крайней мере, одно исследование также попыталось связать выработку перекиси водорода с раком. [59]
Около 60% мирового производства перекиси водорода используется для отбеливания целлюлозы и бумаги . [29] Вторым крупным промышленным применением является производство перкарбоната натрия и пербората натрия , которые используются в качестве мягких отбеливателей в стиральных порошках . Репрезентативное преобразование:
Перкарбонат натрия, который представляет собой аддукт карбоната натрия и перекиси водорода, является активным ингредиентом таких средств для стирки, как OxiClean и стиральный порошок Tide . При растворении в воде выделяет перекись водорода и карбонат натрия. [23] Сами по себе эти отбеливатели эффективны только при температуре стирки 60 °C (140 °F) или выше, поэтому их часто используют в сочетании с активаторами отбеливания , которые облегчают чистку при более низких температурах.
Перекись водорода также использовалась в качестве отбеливателя муки и средства для отбеливания зубов и костей .
Он используется в производстве различных органических пероксидов, примером которых является пероксид дибензоила . [60] Пероксикислоты , такие как надуксусная кислота и метахлорпероксибензойная кислота, также производятся с использованием перекиси водорода. Перекись водорода использовалась для создания взрывчатых веществ на основе органических пероксидов , таких как пероксид ацетона . Используется в качестве инициатора полимеризации . Перекись водорода реагирует с некоторыми диэфирами , такими как фенилоксалатный эфир (циалум), с образованием хемилюминесценции ; это приложение чаще всего встречается в виде светящихся палочек .
Реакция с бурой приводит к образованию пербората натрия — отбеливателя, используемого в стиральных порошках:
Перекись водорода используется в некоторых процессах очистки сточных вод для удаления органических примесей. При продвинутой окислительной обработке реакция Фентона [61] [62] дает высокореакционноспособный гидроксильный радикал (•OH). Это разрушает органические соединения, в том числе те, которые обычно устойчивы, такие как ароматические или галогенированные соединения . [63] Он также может окислять соединения серы , присутствующие в отходах; что полезно, поскольку обычно уменьшает их запах. [64]
Перекись водорода может использоваться для стерилизации различных поверхностей, [65] включая хирургические инструменты, [66] и может применяться в виде пара ( VHP ) для стерилизации помещений. [67] H 2 O 2 демонстрирует эффективность широкого спектра против вирусов, бактерий, дрожжей и бактериальных спор. [68] [69] В целом, более высокая активность наблюдается в отношении грамположительных , чем грамотрицательных бактерий; однако присутствие каталазы или других пероксидаз в этих организмах может повысить толерантность в присутствии более низких концентраций. [70] Более низкие уровни концентрации (3%) действуют против большинства спор; более высокие концентрации (от 7 до 30%) и более длительное время контакта улучшат спороцидную активность. [69] [71]
Перекись водорода рассматривается как экологически безопасная альтернатива отбеливателям на основе хлора , поскольку она разлагается с образованием кислорода и воды, а Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) обычно признает ее безопасной в качестве противомикробного средства . [72]
H 2 O 2 высокой концентрации называют «перекисью высокого качества» (HTP). Его можно использовать либо как монотопливо (не смешивая с топливом), либо как окислительный компонент двухкомпонентной ракеты . Использование в качестве монотоплива основано на разложении перекиси водорода с концентрацией 70–98% на пар и кислород. Пропеллент закачивается в реакционную камеру, где катализатор, обычно серебряный или платиновый экран, запускает разложение, образуя пар с температурой более 600 ° C (1100 ° F), который выбрасывается через сопло , создавая тягу . Монотопливо H 2 O 2 дает максимальный удельный импульс ( I sp ) 161 с (1,6 кН·с /кг). Пероксид был первым основным монотопливом, принятым для использования в ракетах. Гидразин в конечном итоге заменил монотопливные двигатели на перекиси водорода, главным образом из-за увеличения удельного импульса в вакууме на 25%. [73] Гидразин (токсичный) и перекись водорода (менее токсичные [ACGIH TLV 0,01 и 1 ppm соответственно]) являются единственными двумя монотопливами (кроме холодных газов), которые получили широкое распространение и использовались в двигательных и энергетических установках. [ нужна ссылка ] Bell Rocket Belt , системы управления реакцией для X-1 , X-15 , «Кентавра» , «Меркурия» , «Маленького Джо» , а также турбонасосные газогенераторы для X-1, X-15, «Юпитера», «Редстоуна» и Викинг использовал перекись водорода в качестве монотоплива. [74] Двигатели РД -107 (используются с 1957 года по настоящее время) в ракетах серии Р-7 разлагают перекись водорода для питания турбонасосов.
В двухкомпонентных топливах H 2 O 2 разлагается с образованием окисления горящего топлива. В зависимости от топлива могут быть достигнуты удельные импульсы до 350 с (3,5 кН·с/кг). Перекись, используемая в качестве окислителя, дает несколько более низкий I sp , чем жидкий кислород, но она плотная, легко хранится, некриогенна, и ее легче использовать для привода газовых турбин для создания высоких давлений с использованием эффективного замкнутого цикла . Его также можно использовать для регенеративного охлаждения ракетных двигателей. Перекись очень успешно использовалась в качестве окислителя в немецких ракетных двигателях времен Второй мировой войны (например, T-Stoff , содержащий оксихинолиновый стабилизатор, как для монотопливной ускорительной системы Walter HWK 109-500 Starthilfe RATO с внешними гондолами, так и для ракеты Walter HWK 109-509. серия двигателей, используемая для Me 163 B), чаще всего используется с C-Stoff в самовоспламеняющейся гиперголической комбинации, а также для недорогих британских пусковых установок Black Knight и Black Arrow . В настоящее время ПВТ используется на суборбитальных ракетах ИЛР-33 «АМБЕР» [75] и «Нуклеус» [76] .
В 1940-х и 1950-х годах турбина , разработанная Хельмутом Вальтером К.Г., использовала перекись водорода для использования на подводных лодках под водой; Было обнаружено, что он слишком шумен и требует слишком большого обслуживания по сравнению с дизель-электрическими системами. В некоторых торпедах в качестве окислителя или топлива использовалась перекись водорода. В качестве возможных причин гибели авианосца " Сидон " и российской подводной лодки "Курск" названа ошибка оператора при применении перекисьводородных торпед . [77] Компания SAAB Underwater Systems производит Torpedo 2000. Эта торпеда, используемая ВМС Швеции , приводится в движение поршневым двигателем, работающим на HTP в качестве окислителя и керосина в качестве топлива в двухкомпонентной системе. [78] [79]
Перекись водорода находит различное применение в быту, в первую очередь в качестве чистящего и дезинфицирующего средства.
Разбавленная H 2 O 2 (от 1,9% до 12%), смешанная с водным раствором аммиака, использовалась для отбеливания человеческих волос . Отбеливающая способность этого химического вещества дала название фразе « пероксидный блондин ». [80] Перекись водорода также используется для отбеливания зубов . Его можно найти в большинстве отбеливающих зубных паст. Перекись водорода показала положительные результаты в отношении параметров светлоты зубов и насыщенности цвета. [81] Он действует путем окисления цветных пигментов на эмали , в результате чего оттенок зуба может стать светлее. [ необходимо дальнейшее объяснение ] Перекись водорода можно смешать с пищевой содой и солью, чтобы приготовить домашнюю зубную пасту. [82]
Перекись водорода реагирует с кровью как отбеливатель, поэтому, если пятно крови свежее или не слишком старое, обильное применение перекиси водорода, при необходимости более чем однократное применение, полностью отбелит пятно. Примерно через две минуты после нанесения кровь должна полностью вытереться. [83] [84]
Перекись водорода можно использовать для лечения прыщей [85] , хотя перекись бензоила является более распространенным методом лечения.
Использование разбавленной перекиси водорода в качестве очищающего средства для полости рта было рассмотрено в научных кругах с целью определить ее полезность при лечении гингивита и зубного налета . Хотя существует положительный эффект по сравнению с плацебо, был сделан вывод, что хлоргексидин является гораздо более эффективным средством лечения. [86]
Некоторые садоводы и пользователи гидропоники выступают за использование слабого раствора перекиси водорода в поливочных растворах. Его спонтанное разложение выделяет кислород, который улучшает развитие корней растения и помогает лечить корневую гниль (гибель клеток корня из-за недостатка кислорода) и множество других вредителей. [87] [88]
Для общей концентрации при поливе используется около 0,1%, и ее можно увеличить до одного процента для противогрибкового действия. [89] Испытания показывают, что листва растений может безопасно переносить концентрации до 3%. [90]
Перекись водорода используется в аквакультуре для борьбы со смертностью , вызываемой различными микробами. В 2019 году FDA США одобрило его для борьбы с сапролегниозом у всех холодноводных рыб, а также у всех сеголетков и взрослых холодноводных и тепловодных рыб, для борьбы с внешним заболеванием колумнарис у тепловодных рыб, а также для борьбы с Gyrodactylus spp. у лососевых рыб, выращиваемых в пресной воде. [91] Лабораторные испытания, проведенные рыбоводами, показали, что обычную бытовую перекись водорода можно безопасно использовать для обеспечения кислородом мелких рыб. Перекись водорода выделяет кислород при разложении, когда она подвергается воздействию катализаторов, таких как диоксид марганца .
Перекись водорода можно использовать в сочетании с источником ультрафиолетового света для удаления пожелтения с белых или светло-серых акрилонитрил-бутадиен-стирольных (АБС) пластиков и частичного или полного восстановления исходного цвета. В сфере ретрокомпьютеров этот процесс обычно называют ретроярким .
Нормативы различаются, но низкие концентрации, например 5%, широко доступны и легальны для использования в медицинских целях. Большинство растворов перекиси, отпускаемых без рецепта, не подходят для приема внутрь. Более высокие концентрации могут считаться опасными и обычно сопровождаются паспортом безопасности (SDS). В высоких концентрациях перекись водорода является агрессивным окислителем и разъедает многие материалы, включая кожу человека. В присутствии восстановителя высокие концентрации H 2 O 2 будут бурно реагировать. [92] В то время как концентрации до 35% производят только «белые» пузырьки кислорода в коже (и некоторую колющую боль), которые исчезают с кровью в течение 30–45 минут, концентрации 98% растворяют бумагу. Однако концентрация всего 3% может быть опасна для глаз из-за выделения кислорода внутри глаза. [93]
Потоки перекиси водорода с высокой концентрацией, обычно выше 40 %, следует считать опасными, поскольку концентрированная перекись водорода соответствует определению окислителя DOT в соответствии с правилами США, если она попадает в окружающую среду. Подотчетное количество (RQ) EPA для опасных отходов D001 составляет 100 фунтов (45 кг) или примерно 10 галлонов США (38 л) концентрированной перекиси водорода.
Перекись водорода следует хранить в прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении, вдали от легковоспламеняющихся и горючих веществ. Его следует хранить в контейнере, изготовленном из нереакционноспособных материалов, таких как нержавеющая сталь или стекло (также могут подойти другие материалы, включая некоторые пластмассы и алюминиевые сплавы). [94] Поскольку он быстро разрушается под воздействием света, его следует хранить в непрозрачном контейнере, а фармацевтические препараты обычно продаются в коричневых флаконах, которые блокируют свет. [95]
Перекись водорода, как в чистом, так и в разбавленном виде, может представлять собой ряд рисков, основной из которых заключается в том, что при контакте с органическими соединениями она образует взрывоопасные смеси. [96] Перегонка перекиси водорода при нормальном давлении очень опасна. Он также вызывает коррозию, особенно в концентрированном виде, но даже растворы бытовой концентрации могут вызвать раздражение глаз, слизистых оболочек и кожи. [97] Глотание растворов перекиси водорода особенно опасно, так как при разложении в желудке выделяется большое количество газа (в десять раз больше, чем 3%-ный раствор), что приводит к внутреннему вздутию живота. Вдыхание более 10% может вызвать серьезное раздражение легких. [98]
При значительном давлении пара (1,2 кПа при 50 °C) [99] пары перекиси водорода потенциально опасны. По данным NIOSH США, предел непосредственной опасности для жизни и здоровья (IDLH) составляет всего 75 частей на миллион. [100] Управление по охране труда США (OSHA) установило допустимый предел воздействия 1,0 ppm, рассчитанный как средневзвешенное по времени 8-часовое значение (29 CFR 1910.1000, таблица Z-1). [96] Перекись водорода также была классифицирована Американской конференцией правительственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH) как «известный канцероген для животных с неизвестным воздействием на человека». [101] На рабочих местах, где существует риск воздействия опасных концентраций паров, следует использовать устройства непрерывного мониторинга перекиси водорода. Информацию об опасностях перекиси водорода можно получить в OSHA [96] и ATSDR. [102]
Исторически перекись водорода использовалась для дезинфекции ран, отчасти из-за ее низкой стоимости и быстрой доступности по сравнению с другими антисептиками . [103]
Существуют противоречивые данные о влиянии перекиси водорода на заживление ран. Некоторые исследования обнаруживают пользу, в то время как другие исследования обнаруживают задержки и замедление заживления. [104] Его использование для домашнего лечения ран обычно не рекомендуется. [105] 1,5–3% перекись водорода используется в качестве дезинфицирующего средства в стоматологии, особенно при эндодотическом лечении вместе с гипохлоритом и хлоргексидином, а 1–1,5% также полезна для лечения воспалений третьих моляров (зубов мудрости). [106]
Практикующие альтернативную медицину выступают за использование перекиси водорода при различных заболеваниях, включая эмфизему , грипп , СПИД и, в частности , рак . [107] Доказательств эффективности нет, а в некоторых случаях это оказалось фатальным. [108] [109] [110] [111]
Как эффективность, так и безопасность терапии перекисью водорода сомнительны с научной точки зрения. Перекись водорода вырабатывается иммунной системой, но тщательно контролируемым образом. Клетки, называемые фагоцитами, поглощают патогены, а затем используют перекись водорода для их уничтожения. Перекись токсична как для клетки, так и для патогена, поэтому она хранится в специальном отсеке, называемом фагосомой . Свободная перекись водорода повреждает любую ткань, с которой сталкивается, в результате окислительного стресса — процесса, который также считается причиной рака. [112] Утверждения о том, что терапия перекисью водорода повышает уровень кислорода в клетках, не получили подтверждения. Ожидается, что введенные количества дадут очень мало дополнительного кислорода по сравнению с тем, который можно получить при обычном дыхании. Также трудно повысить уровень кислорода вокруг раковых клеток внутри опухоли, поскольку кровоснабжение имеет тенденцию быть плохим, такая ситуация известна как опухолевая гипоксия .
Большие пероральные дозы перекиси водорода в концентрации 3% могут вызвать раздражение и образование волдырей во рту, горле и животе, а также боль в животе, рвоту и диарею. [108] Проглатывание перекиси водорода в концентрации 35% или выше считается причиной многочисленных случаев газовой эмболии, приводящих к госпитализации. В этих случаях для лечения эмболий применяли гипербарическую оксигенотерапию . [113]
Внутривенная инъекция перекиси водорода была связана с несколькими смертельными случаями. [114] [110] [111] Американское онкологическое общество заявляет, что «нет никаких научных доказательств того, что перекись водорода является безопасным, эффективным или полезным средством лечения рака». [109] Кроме того, терапия не одобрена FDA США.
Я внимательно проверил соответствующую публикацию Гумбольдта, но не смог найти однозначного доказательства этого предположения;
описание исходных материалов («Алаун-Эрден» или «швере Эрден») было слишком неточным, чтобы понять, какие именно химические эксперименты он проводил.
Перекись водорода была открыта в 1818 году французским химиком Луи-Жаком Тенаром, который назвал ее eau oxygénée (вода, насыщенная кислородом).
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )Библиография