هیدروژن پراکسید، آب اکسیژنه، طرز تهیه آزمایشگاهی

هیدروژن پراکسید یا آب‌اکسیژنه یک اکسنده است که به عنوان سفید کننده مورد استفاده قرار می گیرد. هیدروژن پراکسید را می توان ساده‌ترین پراکسید دانست. آب اکسیژنه خالص یک مایع ناروانی است که آبی کم رنگ می‌باشد و به سختی می‌توان آن را تهیه نمود. آب اکسیژنه‌ای که امروزه به اسم آب اکسیژنه رقیق فروخته می‌شود محلولی است از آب اکسیژنه در آب که مقدار بسیار جزیی از ان آب اکسیژنه است. که همانند آب، بی‌رنگ و بی‌بوست، تلخ مزه است و به مقدار کم اسیدی است. این مایع اکسید کننده یی قوی است. پراکسیدها مشتقات پراکسید هیدروژن هستند که در آنها به جای هر هیدروژن، یک فلز یک ظرفیتی و یا دو ظرفیتی وجود دارد. پراکسید فلزهای قلیایی و قلیایی خاکی با فرمول های ملکولی و هستند. اگر این ماده را تجزیه کنیم رادیکالهای OH آزاد می شود که بیش از چند ثانیه دوام نمی آورند و در این مدت با خاصیت شدید اکسیدکنندگی خود، مواد آلی و معدنی را اکسید می کند. بنابراین آب اکسیژنه به فرمول عمومی، ترکیبی است با خاصیت اسیدی ضعیف، که در محلول آبی سرد به آهستگی، و در اثر گرما سریعتر تجزیه شده، و به و تبدیل می شود.در واقع آب اکسیژنه به مرور تجزیه می شود. عمل تجزیه در محیط بازی سریعتر و در محیط اسیدی کندتر از محیط خنثی انجام می‌گیرد. اگر مدت طولانی آب اکسیژنه را ذخیره کنند،این احتمال وجود دارد که کاملا تجزیه و به آب تبدیل شود. گرد بعضی مواد عمل تخریب آب اکسیژنه تسریع می کند مانند گرد بی‌اکسید منگنز و گرد فلزات. ثابت دی الکتریک زیاد است؛ بنابراین: خالص و محلول آبی آن حلالهای یونی کننده خیلی خوبی هستند.ولی در هر حال قدرت حل کنندگی آن به دو علت محدود است: الف)قدرت اکسید کنندگی زیاد. ب)ناپایداری به راحتی در اثر گرما قبل از رسیدن به نقطه ی جوش (BP)تجزیه می شود. اما در کل تعیین نقطه ی جوش نرمال و یا طبیعی آن در فشار اتمسفری غیر ممکن است. نقطه ی جوش نرمال تخمین زده شده برای آن، 152 درجه سانتیگراد و نقطه ی ذوب نیز منهای 0.4 درجه سانتی گراد می باشد. آب اکسیژنه کریستال های منشوری را در دمای 2 درجه سانتی گراد زیر صفر تشکیل می دهد. آب اکسیژنه به عنوان یک اسید ضعیف در نظر گرفته می شود. اما با این حال، انیدرید نمی تواند لیتموس آبی را قرمز کند. در غیاب کاتالیزور سرعت تجزیه آب اکسیژنه بسیار ملایم است ولی در مقابل فلزاتی چون Pt، Ag و یا ترکیباتی چون MnO2 واکنش شدت می گیرد و به همین دلیل آب اکسیژنه را در ظروف غیر فلزی همراه با یک پایدار کننده مانند اوره نگهداری می کنند. برای پایدار کردن، آن را با موادی از قبیل اسید فسفریک، اسید سیتریک و گلیسرول که خاصیت ضد کاتالیزوری دارند، مخلوط می کنند. خاصیت اکسید کنندگی آب اکسیژنه به علت سهولت آزاد شدن یک اتم اکسیژن فعال است. عدد اکسایش اکسیژن در هیدروژن پراکسید، 1- می باشد، بنابراین آب اکسیژنه می تواند به که دارای عدد اکسایشی صفر است اکسید شود و یا به و یا که هر دو عدد اکسایشی شان 2- می باشد، نیز کاهش یابد. به همین دلیل آب اکسیژنه به صورت یک اکسید کننده و یا احیا کننده در محیط های اسیدی و بازی می تواند به کار رود. یکی از خواص آب اکسیژنه اثر میکروب کشی و بوبری ان است به طوری که اگر یک تکه کالباس قرمز را در ظرف محتوی آب اکسیژنه قرار دهیم بعد از چند روز محتویات ظرف کاملا بی‌بو است و بوی گندیده نمی‌دهد. آب اکسیژنه رنگها را نیز از بین می برد به همین علت تکه کالباس بعد از مدتی بی‌رنگ خواهد شد. فرمول شیمیایی H2O2 جرم مولی ‎ 34.0147 g/mol شکل ظاهری به رنگ ابی کم رنگ،محلولی بی مزه بوی کمی تند چگالی 1.110 g/cm3 (20 °C, 30-percent)1.450 g/cm3 (20 °C, pure)دمای ذوب ‎-0.43 °C, 273 K, 31 °F دمای جوش ‎150.2 °C, 423 K, 302 °F محلول در آب امتزاج محلول محلول در مواد نامحلول در مواد نفتی و اتری اسیدی 11.75 ضریب شکست 1.4061 گرانروی 1.245 cP (20 °C)قطب‌ها 2.26 D روش های تولید روش تهیه صنعتی آب اکسیژنه فرایند خود اکسایش: یکی از مشتقات آنتراکینون بر اثر واکنش با هیدروژن در مجاورت کاتالیزر پالادیم به آنتراهیدروکینون تبدیل می شود. با عبور هوا از این ماده، محلول پراکسید هیدروژن 20% وزنی به دست می آید. روش الکترولیز: از الکترولیز محلول اسید سولفوریک 50% وزنی یا محلول اسید سولفوریک و سولفات، پراکسو دی سولفات (و در نهایت از هیدرولیز آن پراکسید هیدروژن)در آند و هیدروژن در کاتد بدست می آید. H2SO4 H+ + HSO4- 2HSO4- --> H2S2O8 + 2e- H2S2O8 + H2O --> H2SO5 + H2SO4 H2SO5 + H2O --> H2SO4 + H2O2 پراکسید هیدروژن را در دمای بالا و فشار کم جداکرده و پس از تغلیظ سازی، محلول 30% وزنی بدست می آید. روش های دیگر: روش اول)با استفاده از باریم پراکسید، سولفوریک اسید 20%، باریم کربنات، یخ می توان اب اکسیژنه تهیه کرد به این ترتیب که در یک ارلن 25 میلی لیتر سولفوریک اسید 20% ریخته و بعد از سرد کردن (ارلن را در آب یخ می گذاریم)به تدریج 5 گرم BaO2 به آن اضافه می کنیم (ارلن باید کماکان در اب یخ باشد)در این حالت باریم سولفات ته نشین می شود. سپس به آن حدود یک گرم BaCO3 جامد اضافه کرده،سپس رسوب را صاف می کنیم. محلول زیر صافی همان آب اکسیژنه می باشد. روش دوم)این بار با استفاده از باریم پراکسید، سولفوریک اسید آب اکسیژنه تهیه می کنیم. سی گرم باریم پراکسید را در بشری بامقداری آب به صورت خمیر در می اوریم. در ارلن 60 میلی لیتر سولفوریک اسید 4 نرمال میریزیم و آنرا در یک تشت آب _یخ قرار داده تا کاملا سرد شود. به تدریج خمیر باریم پر اکسید را به آن اضافه می کنیم و مخلوط می کنیم. بعد از اتمام باریم پر اکسید رسوب را صاف می کنیم. محلول زیر صافی همان آب اکسیژنه است. روش سوم)با استفاده از باریم پراکسید و کپسول گاز آب اکسیژنه تهیه می کنیم. 10 گرم باریم پراسید را در ارلن در آب یخ به صورت معلق در می اوریم و به آن مقداری گاز کربن دی اکسید وارد می کنیم. رسوب را با صاف کردن از آب اکسیژنه جدا می کنیم. روش چهارم)با استفاده از فسفریک اسید، سدیم پراکسید ماده مورد نظر را تهیه می کنیم. به این صورت که در یک لوله آزمایش مقدار 10 میلی لیتر فسفریک اسید میریزیم و آنرا در ظرف آب یخ نگه می داریم. بعد از سرد شدن مقدار کمی سدیم پراکسید اضافه می کنیم. تاریخچه هیدروژن پر اکسید باید گفت روش های زیادی برای تهیه هیدروژن پراکسید وجود دارد. اما اینکه چه کسی در ابتدا این ماده را تولید کرده به تاریخچه ی این ماده برمی گردد. آب اکسیژنه در سال 1918 توسط تنارد (Thenard)کشف شده است. تنارد هیدروژن پراکسید را به صورت مقادیر ناچیز از واکنش نور خورشید بر روی آب دارای اکسیژن حل شده، بدست آورد. او متوجه شد که خواص شیمیایی به طور گسترده متفاوت از خواص شیمیایی آب است. منابع و پیوندها گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن cheresources.com tebyan.net britannica.com مجله علمی ویکی پی جی