Перекись водорода — это химическое соединение с формулой H 2 O 2 . В чистом виде это очень бледно-голубая [5] жидкость , которая немного более вязкая, чем вода . Она используется как окислитель , отбеливатель и антисептик , обычно в виде разбавленного раствора (3–6% по весу) в воде для бытового использования и в более высоких концентрациях для промышленного использования. Концентрированная перекись водорода, или « высокотемпературная перекись », разлагается со взрывом при нагревании и использовалась как монотопливо и окислитель в ракетной технике . [6]
Перекись водорода — это активная форма кислорода и простейший пероксид , соединение, имеющее одинарную связь кислород-кислород . Он медленно разлагается на воду и элементарный кислород под воздействием света и быстро в присутствии органических или реактивных соединений. Обычно его хранят со стабилизатором в слабокислом растворе в непрозрачной бутылке. Перекись водорода встречается в биологических системах, включая организм человека. Ферменты, которые используют или разлагают перекись водорода, классифицируются как пероксидазы .
Температура кипения H 2 O 2 была экстраполирована как 150,2 °C (302,4 °F), примерно на 50 °C (90 °F) выше, чем у воды. На практике перекись водорода будет подвергаться потенциально взрывоопасному термическому разложению , если нагреть ее до этой температуры. Ее можно безопасно перегонять при более низких температурах и пониженном давлении. [7]
Перекись водорода образует стабильные аддукты с мочевиной ( перекись водорода-мочевина ), карбонатом натрия ( перкарбонатом натрия ) и другими соединениями. [8] Кислотно-основной аддукт с оксидом трифенилфосфина является полезным «носителем» для H 2 O 2 в некоторых реакциях.
Перекись водорода ( H2O2 ) — неплоская молекула с (скрученной) симметрией C2 ; это впервые показал Поль-Антуан Жигер 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 обусловлены отталкиванием между неподеленными парами соседних атомов кислорода и дипольными эффектами 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, равный приблизительно 100°, делает молекулу хиральной . Это самая маленькая и простая молекула, проявляющая энантиомерию . Было высказано предположение, что энантиоспецифические взаимодействия одной, а не другой, 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 являются тетрагональными с пространственной группой D 4
4или П 4 1 2 1 2. [14]
В водных растворах перекись водорода образует эвтектическую смесь, демонстрируя понижение точки замерзания вплоть до -56 °C; чистая вода имеет точку замерзания 0 °C, а чистая перекись водорода -0,43 °C. Температура кипения тех же смесей также понижена по отношению к среднему значению обеих точек кипения (125,1 °C). Она достигается при 114 °C. Эта точка 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 раствора в воде. Для потребителей она обычно доступна в аптеках в концентрациях 3 и 6 % по весу . Концентрации иногда описываются в терминах объема образующегося газообразного кислорода; один миллилитр 20-объемного раствора образует двадцать миллилитров газообразного кислорода при полном разложении. Для лабораторного использования наиболее распространены 30% растворы по весу. Также доступны коммерческие марки от 70% до 98%, но из-за возможности растворов более 68% перекиси водорода полностью превращаться в пар и кислород (при этом температура пара увеличивается по мере увеличения концентрации выше 68%) эти марки потенциально гораздо более опасны и требуют особого ухода в специальных местах хранения. Покупатели, как правило, должны разрешить инспекцию коммерческим производителям.
Перекись водорода имеет несколько структурных аналогов с расположением связей H m X−XH n (вода также показана для сравнения). Она имеет самую высокую (теоретическую) температуру кипения в этом ряду (X = O, S, N, P). Ее температура плавления также довольно высока, будучи сравнимой с температурой плавления гидразина и воды, и только гидроксиламин кристаллизуется значительно легче, что указывает на особенно сильную водородную связь. Дифосфан и дисульфид водорода демонстрируют только слабую водородную связь и имеют мало химического сходства с перекисью водорода. Структурно все аналоги принимают похожие перекошенные структуры из-за отталкивания между соседними неподеленными парами .
Перекись водорода вырабатывается в результате различных биологических процессов, опосредованных ферментами .
Перекись водорода была обнаружена в поверхностных водах, в грунтовых водах и в атмосфере . Она также может образовываться, когда вода подвергается воздействию ультрафиолетового света. [16] Морская вода содержит от 0,5 до 14 мкг/л перекиси водорода, а пресная вода содержит от 1 до 30 мкг/л. [17] Концентрации в воздухе составляют около 0,4 до 4 мкг/м 3 , варьируясь на несколько порядков в зависимости от таких условий, как сезон, высота, дневной свет и содержание водяного пара. В ночном воздухе сельской местности она составляет менее 0,014 мкг/м 3 , а в умеренном фотохимическом смоге она составляет от 14 до 42 мкг/м 3 . [18]
Количество перекиси водорода в биологических системах можно определить с помощью флуориметрического анализа . [19]
Иногда говорят, что Александр фон Гумбольдт был первым, кто сообщил о первой синтетической перекиси, перекиси бария , в 1799 году как о побочном продукте его попыток разложить воздух, хотя это оспаривается из-за двусмысленной формулировки фон Гумбольдта. [20] Девятнадцать лет спустя Луи Жак Тенар понял, что это соединение можно использовать для приготовления ранее неизвестного соединения, которое он описал как eau oxygénée («вода, насыщенная кислородом») — впоследствии известного как перекись водорода. [21] [22] [23]
Улучшенная версия процесса Тенара использовала соляную кислоту , а затем добавляла серную кислоту для осаждения побочного продукта сульфата бария . Этот процесс использовался с конца 19-го века до середины 20-го века. [24]
Отбеливающий эффект перекисей и их солей на натуральные красители был известен со времен экспериментов Тенара в 1820-х годах, но ранние попытки промышленного производства перекисей потерпели неудачу. Первый завод по производству перекиси водорода был построен в 1873 году в Берлине . Открытие синтеза перекиси водорода электролизом с серной кислотой представило более эффективный электрохимический метод. Он был впервые коммерциализирован в 1908 году в Вайсенштайне , Каринтия , Австрия. Процесс антрахинона , который используется до сих пор, был разработан в 1930-х годах немецким производителем химикатов IG Farben в Людвигсхафене . Возросший спрос и усовершенствования методов синтеза привели к росту 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 млн тонн. [17]
Ранние попытки получения чистой перекиси водорода не увенчались успехом. Безводная перекись водорода была впервые получена методом вакуумной перегонки . [25]
Определение молекулярной структуры перекиси водорода оказалось очень сложным. В 1892 году итальянский физико-химик Джакомо Каррара (1864–1925) определил ее молекулярную массу методом понижения температуры замерзания , что подтвердило, что ее молекулярная формула — H 2 O 2 . [26] H 2 O=O казалось таким же возможным, как и современная структура, и еще в середине 20-го века по крайней мере полдюжины гипотетических изомерных вариантов двух основных вариантов, казалось, согласовывались с имеющимися доказательствами. [27] В 1934 году английский физик-математик Уильям Пенни и шотландский физик Гордон Сазерленд предложили молекулярную структуру для перекиси водорода, которая была очень похожа на принятую в настоящее время. [28] [29]
В 1994 году мировое производство H 2 O 2 составляло около 1,9 млн тонн и выросло до 2,2 млн в 2006 году, [30] большая часть которого имела концентрацию 70% или меньше. В том году объем 30% H 2 O 2 продавался примерно за 0,54 долл. США / кг , что эквивалентно 1,50 долл. США/кг (0,68 долл. США/ фунт ) на «100% основе». [31] [ необходимо разъяснение ]
Сегодня перекись водорода производится почти исключительно с помощью антрахинонового процесса , который был первоначально разработан BASF в 1939 году. Он начинается с восстановления антрахинона ( такого как 2-этилантрахинон или производное 2-амила) до соответствующего антрагидрохинона, как правило, путем гидрирования на палладиевом катализаторе . В присутствии кислорода антрагидрохинон затем подвергается автоокислению : лабильные атомы водорода гидроксильных групп переходят в молекулу кислорода, образуя перекись водорода и регенерируя антрахинон. Большинство коммерческих процессов достигают окисления путем барботирования сжатого воздуха через раствор антрагидрохинона, при этом перекись водорода затем извлекается из раствора, а антрахинон возвращается обратно для последовательных циклов гидрирования и окисления. [31] [32]
Чистая реакция для процесса, катализируемого антрахиноном, следующая: [31]
Экономичность процесса во многом зависит от эффективной переработки экстракционных растворителей, катализатора гидрирования и дорогостоящего хинона .
Перекись водорода когда-то получали в промышленных масштабах путем гидролиза персульфата аммония :
[NH 4 ] 2 S 2 O 8 был получен электролизом раствора бисульфата аммония ( [NH 4 ]HSO 4 ) в серной кислоте . [33]
Небольшие количества образуются при электролизе, фотохимии , электрической дуге и связанных с ними методах. [34]
Коммерчески выгодный путь получения перекиси водорода через реакцию водорода с кислородом благоприятствует производству воды, но может быть остановлен на стадии перекиси. [35] [36] Одним из экономических препятствий было то, что прямые процессы дают разбавленный раствор, нерентабельный для транспортировки. Ни один из них еще не достиг точки, когда его можно использовать для синтеза в промышленных масштабах.
Перекись водорода примерно в 1000 раз сильнее как кислота, чем вода. [37]
Перекись водорода диспропорционирует с образованием воды и кислорода с Δ H o = –2884,5 кДж / кг [38] и Δ S = 70,5 Дж/(моль·К):
Скорость разложения увеличивается с ростом температуры, концентрации и pH . H 2 O 2 нестабильна в щелочных условиях. Разложение катализируется различными окислительно-восстановительно-активными ионами или соединениями, включая большинство переходных металлов и их соединений (например, диоксид марганца ( MnO 2 ), серебро и платину ). [39]
Окислительно -восстановительные свойства перекиси водорода зависят от pH. В кислых растворах H 2 O 2 является сильным 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, полученный из перекиси водорода и гипохлорита натрия, находится в синглетном состоянии .
Перекись водорода также восстанавливает оксид серебра до серебра :
Хотя щелочная перекись водорода обычно является восстановителем, она преобразует Mn(II) в диоксид:
В родственной реакции перманганат калия восстанавливается до Mn 2+ под действием кислой H 2 O 2 : [5]
Перекись водорода часто используется в качестве окислителя . Показательным является окисление тиоэфиров с образованием сульфоксидов , например, превращение тиоанизола в метилфенилсульфоксид : [40] [41]
Щелочная перекись водорода используется для эпоксидирования электронодефицитных алкенов, таких как производные акриловой кислоты , [42] и для окисления алкилборанов в спирты , второй этап гидроборирования-окисления . Это также основной реагент в процессе окисления Дакина .
Перекись водорода — слабая кислота, образующая гидроперекиси или пероксидные соли со многими металлами.
Он также преобразует оксиды металлов в соответствующие пероксиды . Например, при обработке перекисью водорода хромовая кислота ( CrO3 и H2SO4 ) образует синюю перекись CrO( O2 ) 2 .
Аэробное окисление глюкозы в присутствии фермента глюкозооксидазы производит перекись водорода. Превращение дает глюконолактон : [43]
Супероксиддисмутазы (СОД) — это ферменты , способствующие диспропорционированию супероксида на кислород и перекись водорода. [44]
Пероксисомы — это органеллы, которые встречаются практически во всех эукариотических клетках. [45] Они участвуют в катаболизме очень длинноцепочечных жирных кислот , разветвленных цепочечных жирных кислот , D -аминокислот , полиаминов и биосинтезе плазмалогенов и эфирных фосфолипидов , которые встречаются в мозге и легких млекопитающих. [46] Они вырабатывают перекись водорода в процессе, катализируемом флавинадениндинуклеотидом (ФАД): [47]
Перекись водорода возникает в результате распада аденозинмонофосфата , что приводит к образованию гипоксантина . Затем гипоксантин окислительно катаболизируется сначала в ксантин , а затем в мочевую кислоту , и реакция катализируется ферментом ксантиноксидазой : [48]
Распад гуанозинмонофосфата приводит к образованию ксантина в качестве промежуточного продукта, который затем таким же образом преобразуется в мочевую кислоту с образованием перекиси водорода. [48]
Каталаза , другой пероксисомальный фермент, использует эту H2O2 для окисления других субстратов, включая фенолы , муравьиную кислоту, формальдегид и спирт , посредством реакции перекисного окисления :
таким образом, устраняется ядовитая перекись водорода.
Эта реакция важна в клетках печени и почек, где пероксисомы нейтрализуют различные токсичные вещества, попадающие в кровь. Часть этанола, который пьют люди, окисляется до ацетальдегида таким образом. [49] Кроме того, когда в клетке накапливается избыток H 2 O 2 , каталаза преобразует его в H 2 O посредством этой реакции:
Глутатионпероксидаза , селенофермент, также катализирует диспропорционирование перекиси водорода.
Реакция Fe2 + и перекиси водорода лежит в основе реакции Фентона , в результате которой образуются гидроксильные радикалы , имеющие важное биологическое значение:
Реакция Фентона объясняет токсичность перекисей водорода, поскольку гидроксильные радикалы быстро и необратимо окисляют все органические соединения, включая белки , мембранные липиды и ДНК . [50] Перекись водорода является существенным источником окислительного повреждения ДНК в живых клетках. Повреждение ДНК включает образование 8-оксо-2'-дезоксигуанозина среди многих других измененных оснований, а также разрывы нитей, межнитевые сшивки и повреждение дезоксирибозы. [51] Взаимодействуя с Cl¯, перекись водорода также приводит к хлорированию оснований ДНК. [51] Гидроксильные радикалы легко повреждают жизненно важные клеточные компоненты, особенно компоненты митохондрий . [ 52] [53] [54] Это соединение является основным фактором, вовлеченным в свободнорадикальную теорию старения , основанную на его легком превращении в гидроксильный радикал .
Яйца морского ежа вскоре после оплодотворения сперматозоидом вырабатывают перекись водорода. Затем она преобразуется в гидроксильные радикалы (HO•), которые инициируют радикальную полимеризацию , которая окружает яйца защитным слоем полимера .
Жук-бомбардир смешивает гидрохинон и перекись водорода, что приводит к бурной экзотермической химической реакции с образованием кипящей, неприятно пахнущей жидкости, которая частично становится газом ( мгновенное испарение ) и выбрасывается через выпускной клапан с громким хлопающим звуком. [55] [56] [57]
В качестве предполагаемой сигнальной молекулы перекись водорода может регулировать широкий спектр биологических процессов. [58] [59] По крайней мере одно исследование пыталось связать выработку перекиси водорода с раком. [60]
Около 60% мирового производства перекиси водорода используется для отбеливания целлюлозы и бумаги . [30] Второе крупное промышленное применение — производство перкарбоната натрия и пербората натрия , которые используются в качестве мягких отбеливателей в моющих средствах для стирки . Типичное преобразование:
Перкарбонат натрия, который является аддуктом карбоната натрия и перекиси водорода, является активным ингредиентом в таких средствах для стирки, как OxiClean и стиральный порошок Tide . При растворении в воде он выделяет перекись водорода и карбонат натрия. [24] Сами по себе эти отбеливающие вещества эффективны только при температуре стирки 60 °C (140 °F) или выше и поэтому часто используются в сочетании с активаторами отбеливания , которые облегчают очистку при более низких температурах.
Перекись водорода также использовалась в качестве отбеливателя муки , а также средства для отбеливания зубов и костей .
Он используется в производстве различных органических пероксидов , причем дибензоилпероксид является примером большого объема. [61] Пероксикислоты , такие как перуксусная кислота и мета -хлорпероксибензойная кислота, также производятся с использованием пероксида водорода. Пероксид водорода использовался для создания взрывчатых веществ на основе органических пероксидов , таких как пероксид ацетона . Он используется в качестве инициатора при полимеризации . Пероксид водорода реагирует с некоторыми диэфирами , такими как фенилоксалатный эфир (циалюм), для получения хемилюминесценции ; это применение 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. В передовой окислительной обработке реакция Фентона [62] [63] дает высокореактивный гидроксильный радикал (•OH). Это разрушает органические соединения, включая те, которые обычно являются прочными, такие как ароматические или галогенированные соединения . [64] Он также может окислять соединения на основе серы , присутствующие в отходах; что полезно, поскольку это обычно уменьшает их запах. [65]
Перекись водорода может использоваться для стерилизации различных поверхностей, [66] включая хирургические инструменты, [67] и может быть использована в виде пара ( VHP ) для стерилизации помещений. [68] H 2 O 2 демонстрирует широкий спектр эффективности против вирусов, бактерий, дрожжей и бактериальных спор. [69] [70] В целом, большая активность наблюдается против грамположительных, чем грамотрицательных бактерий; однако присутствие каталазы или других пероксидаз в этих организмах может повысить толерантность в присутствии более низких концентраций. [71] Более низкие уровни концентрации (3%) будут работать против большинства спор; более высокие концентрации (от 7 до 30%) и более длительное время контакта улучшат спорицидную активность. [70] [72]
Перекись водорода рассматривается как экологически безопасная альтернатива отбеливателям на основе хлора , поскольку она разлагается с образованием кислорода и воды, и Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) признает ее безопасным антимикробным средством . [73]
Высококонцентрированный H 2 O 2 называют «высокотемпературным пероксидом» (HTP). Его можно использовать как монотопливо ( не смешанное с топливом), так и в качестве окислителя двухкомпонентной ракеты . Использование в качестве монотоплива использует преимущество разложения 70–98%-ной концентрации пероксида водорода на пар и кислород. Топливо закачивается в реакционную камеру, где катализатор, обычно серебряный или платиновый экран, запускает разложение, производя пар при температуре более 600 °C (1100 °F), который выбрасывается через сопло , создавая тягу . Монотопливо H 2 O 2 производит максимальный удельный импульс ( I sp ) 161 с (1,6 кН·с /кг). Пероксид был первым основным монотопливом, принятым для использования в ракетных приложениях. Гидразин в конечном итоге заменил монотопливные приложения пероксида водорода в двигателях, в первую очередь из-за 25%-ного увеличения вакуумного удельного импульса. [74] Гидразин (токсичный) и перекись водорода (менее токсичная [ACGIH TLV 0,01 и 1 ppm соответственно]) являются единственными двумя монотопливами (кроме холодных газов), которые были широко приняты и использованы для двигателей и энергетических установок. [ необходима ссылка ] Ракетный пояс Bell , системы управления реакцией для X-1 , X-15 , Centaur , Mercury , Little Joe , а также газогенераторы турбонасосов для X-1, X-15, Jupiter, Redstone и Viking использовали перекись водорода в качестве монотоплива. [75] Двигатели РД-107 (используются с 1957 года по настоящее время) в серии ракет Р-7 разлагают перекись водорода для питания турбонасосов.
В двухкомпонентном топливе H 2 O 2 разлагается для 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, хранится и некриогенна и может быть легче использована для привода газовых турбин для создания высокого давления с использованием эффективного замкнутого цикла . Она также может использоваться для регенеративного охлаждения ракетных двигателей. Пероксид очень успешно использовался в качестве окислителя в немецких ракетных двигателях времен Второй мировой войны (например, T-Stoff , содержащий стабилизатор оксихинолин, как для внешней монотопливной ускорительной системы Walter HWK 109-500 Starthilfe RATO , так и для серии ракетных двигателей Walter HWK 109-509, используемых для Me 163 B), чаще всего использовался с C-Stoff в самовоспламеняющейся гиперголической комбинации, а также для недорогих британских пусковых установок Black Knight и Black Arrow . В настоящее время HTP используется на суборбитальных ракетах ILR-33 AMBER [76] и Nucleus [77] .
В 1940-х и 1950-х годах турбина, разработанная Hellmuth Walter KG , использовала перекись водорода для использования на подводных лодках в подводном положении; было обнаружено, что она слишком шумная и требует слишком много обслуживания по сравнению с дизель-электрическими системами. Некоторые торпеды использовали перекись водорода в качестве окислителя или топлива. Ошибка оператора при использовании торпед с перекисью водорода была названа одной из возможных причин затопления HMS Sidon и русской подводной лодки Kursk . [78] SAAB Underwater Systems производит Torpedo 2000. Эта торпеда, используемая шведским флотом , приводится в действие поршневым двигателем, приводимым в движение HTP в качестве окислителя и керосином в качестве топлива в двухкомпонентной системе. [79] [80]
Перекись водорода имеет различные бытовые применения, в первую очередь как чистящее и дезинфицирующее средство.
Разбавленная H 2 O 2 (от 1,9% до 12%), смешанная с водным раствором аммиака, использовалась для отбеливания человеческих волос . Отбеливающие свойства этого химического вещества дали название фразе « пероксидный блонд ». [81] Перекись водорода также используется для отбеливания зубов . Ее можно найти в большинстве отбеливающих зубных паст. Перекись водорода показала положительные результаты, касающиеся светлоты зубов и параметров оттенка хрома. [82] Она работает путем окисления цветных пигментов на эмали , где оттенок зуба может стать светлее. [ необходимо дополнительное объяснение ] Перекись водорода можно смешать с пищевой содой и солью, чтобы сделать домашнюю зубную пасту. [83]
Перекись водорода реагирует с кровью как отбеливающее средство, и поэтому, если пятно крови свежее или не слишком старое, обильное применение перекиси водорода, если необходимо, более чем одно применение, полностью отбелит пятно. Примерно через две минуты применения кровь должна быть прочно вытерта. [84] [85]
Перекись водорода может использоваться для лечения акне , [86] хотя более распространенным методом лечения является перекись бензоила .
Использование разбавленной перекиси водорода в качестве очищающего средства для полости рта было рассмотрено академически, чтобы определить ее полезность при лечении гингивита и зубного налета . Хотя есть положительный эффект по сравнению с плацебо, был сделан вывод, что хлоргексидин является гораздо более эффективным лечением. [87]
Некоторые садоводы и пользователи гидропоники выступают за использование слабого раствора перекиси водорода в поливочных растворах. Его спонтанное разложение высвобождает кислород, который усиливает развитие корней растений и помогает лечить корневую гниль (клеточную гибель корней из-за недостатка кислорода) и множество других вредителей. [88] [89]
Для общего полива используется концентрация около 0,1%. Для противогрибкового действия ее можно увеличить до одного процента. [90] Тесты показывают, что листва растений может безопасно переносить концентрации до 3%. [91]
Перекись водорода используется в аквакультуре для контроля смертности, вызванной различными микробами. В 2019 году FDA США одобрило ее для контроля сапролегниоза у всех холодноводных рыб и всех мальков и взрослых холодноводных и тепловодных рыб, для контроля внешнего заболевания колумнариоз у тепловодных рыб и для контроля Gyrodactylus spp. у лососевых, выращиваемых в пресной воде. [92] Лабораторные испытания, проведенные рыбоводами, показали, что обычную бытовую перекись водорода можно безопасно использовать для обеспечения кислородом мелких рыб. Перекись водорода выделяет кислород путем разложения при воздействии катализаторов, таких как диоксид марганца .
Перекись водорода может использоваться в сочетании с источником УФ-излучения для удаления желтизны с белого или светло-серого акрилонитрил-бутадиен-стирольного (АБС) пластика для частичного или полного восстановления исходного цвета. В ретрокомпьютерной среде этот процесс обычно называют retrobright .
Правила различаются, но низкие концентрации, такие как 5%, широко доступны и легальны для покупки в медицинских целях. Большинство безрецептурных растворов перекиси 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 реагировать бурно. [93] В то время как концентрации до 35% производят только «белые» пузырьки кислорода на коже (и некоторую резкую боль), которые исчезают с кровью в течение 30–45 минут, концентрации 98% растворяют бумагу. Однако концентрации всего лишь 3% могут быть опасны для глаз из-за выделения кислорода внутри глаза. [94]
Высококонцентрированные потоки перекиси водорода, обычно более 40%, следует считать опасными, поскольку концентрированная перекись водорода соответствует определению окислителя DOT в соответствии с правилами США при попадании в окружающую среду. Отчетное количество (RQ) Агентства по охране окружающей среды для опасных отходов D001 составляет 100 фунтов (45 кг) или приблизительно 10 галлонов США (38 л) концентрированной перекиси водорода.
Перекись водорода следует хранить в прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении и вдали от любых легковоспламеняющихся или горючих веществ. Ее следует хранить в контейнере из нереактивных материалов, таких как нержавеющая сталь или стекло (другие материалы, включая некоторые виды пластика и алюминиевые сплавы, также могут быть подходящими). [95] Поскольку она быстро разрушается под воздействием света, ее следует хранить в непрозрачном контейнере, а фармацевтические препараты обычно выпускаются в коричневых бутылках, которые блокируют свет. [96]
Перекись водорода, как в чистом виде, так и в разбавленном, может представлять несколько рисков, главным из которых является то, что она образует взрывоопасные смеси при контакте с органическими соединениями. [97] Дистилляция перекиси водорода при нормальном давлении очень опасна. Она едкая, особенно в концентрированном виде, но даже растворы бытовой концентрации могут вызывать раздражение глаз, слизистых оболочек и кожи. [98] Проглатывание растворов перекиси водорода особенно опасно, так как при разложении в желудке выделяется большое количество газа (в десять раз больше объема 3%-ного раствора), что приводит к внутреннему вздутию живота. Вдыхание более 10% может вызвать сильное раздражение легких. [99]
При значительном давлении паров (1,2 кПа при 50 °C) [100] пары перекиси водорода потенциально опасны. Согласно US NIOSH, предел немедленной опасности для жизни и здоровья (IDLH) составляет всего 75 ppm. [101] Управление по охране труда и промышленной гигиене США (OSHA) установило допустимый предел воздействия в 1,0 ppm, рассчитанный как 8-часовое средневзвешенное по времени значение (29 CFR 1910.1000, таблица Z-1). [97] Американская конференция государственных промышленных гигиенистов (ACGIH) классифицировала перекись водорода как «известный канцероген для животных с неизвестным воздействием на людей». [102] На рабочих местах, где существует риск воздействия опасных концентраций паров, следует использовать непрерывные мониторы для перекиси водорода. Информация об опасностях перекиси водорода доступна в OSHA [97] и в ATSDR. [103]
Исторически перекись водорода использовалась для дезинфекции ран, отчасти из-за ее низкой стоимости и быстрой доступности по сравнению с другими антисептиками . [104]
Существуют противоречивые данные о влиянии перекиси водорода на заживление ран. Некоторые исследования показывают пользу, в то время как другие исследования показывают задержки и торможение заживления. [105] Его использование для домашнего лечения ран, как правило, не рекомендуется. [106] 1,5–3% перекиси водорода используется в качестве дезинфицирующего средства в стоматологии, особенно при эндодонтическом лечении вместе с гипохлоритом и хлоргексидином, а 1–1,5% также полезен для лечения воспаления третьих моляров (зубов мудрости). [107]
Практикующие альтернативную медицину выступают за использование перекиси водорода при различных заболеваниях, включая эмфизему , грипп , СПИД и, в частности, рак . [108] Нет никаких доказательств эффективности, а в некоторых случаях это оказалось смертельным. [109] [110] [111] [112]
Эффективность и безопасность терапии перекисью водорода с научной точки зрения сомнительны. Перекись водорода вырабатывается иммунной системой, но тщательно контролируется. 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, посредством окислительного стресса , процесса, который также был предложен в качестве причины рака. [113] Утверждения о том, что терапия перекисью водорода увеличивает клеточный уровень кислорода, не были поддержаны. Ожидается, что вводимые количества обеспечат очень мало дополнительного кислорода по сравнению с тем, который доступен при обычном дыхании. Также трудно повысить уровень кислорода вокруг раковых клеток внутри опухоли, поскольку кровоснабжение, как правило, плохое, ситуация, известная как гипоксия опухоли .
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. [109] Прием перекиси водорода в концентрации 35% или выше был расценен как причина многочисленных случаев газовой эмболии, приведших к госпитализации. В этих случаях для лечения эмболии использовалась гипербарическая оксигенотерапия . [114]
Внутривенная инъекция перекиси водорода была связана с несколькими смертельными случаями. [115] [111] [112] Американское онкологическое общество заявляет, что «нет никаких научных доказательств того, что перекись водорода является безопасным, эффективным или полезным средством лечения рака». [110] Более того, эта терапия не одобрена Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США.
Я внимательно проверил соответствующую публикацию Гумбольдта, но не смог найти однозначного доказательства этого предположения; описание исходных материалов («Alaun-Erden» или «schwere Erden») было слишком неточным, чтобы понять, какие 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