Что способствует активизированию разложения пероксида водорода
Что способствует активизированию разложения пероксида водорода
Репетитор по Химии и Биологии
Главная • Биология • Химия • Резюме • Цены • Контакты 
| Химия | ||
| Программа | Конспекты | Контрольные работы |
Репетитор по Химии
Конспекты
С уважением,
доктор биологических наук,
ведущий научный сотрудник НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О.Отта
репетитор по химии и биологии
Соколов Дмитрий Игоревич
Пероксид (перекись) водорода
В довольно больших концентрациях (до нескольких процентах) Н2О2 может быть получена взаимодействием водорода в момент выделения с молекулярным кислородом. Пероксид водорода частично образуется также при нагревании до 2000 °С влажного кислорода, при прохождении тихого электрического разряда сквозь влажную смесь водорода с кислородом и при действии на воду ультрафиолетовых лучей или озона.
Теплота образование пероксида водорода.
Непосредственно определить теплоту образования пероксида водорода из элементов не удаётся. Возможность найти её косвенным путём даёт установленный Г. И. Гессом (1840 г.) закон постоянства сумм тепла: общий тепловой эффект ряда последовательных химических реакций равен тепловому эффекту любого другого ряда реакций с теми же самыми исходными веществами и конечными продуктами.
Строго говоря, закон Гесса следовало бы сформулировать, как «закон постоянства сумм энергий», потому что при химических превращениях энергия может выделяться или поглощаться не только в тепловой, но и как механическая, электрическая и др. Кроме того, предполагается, что рассматриваемые процессы протекают при постоянном давлении или постоянном объёме. Как правило, именно так и обстоит дело при химических реакциях, а все другие формы энергии могут быть пересчитаны на тепловую. Сущность этого закона особенно наглядно выявляется в свете следующей механической аналогии: общая работа, производимая опускающимся без трения грузом, зависит не от пути, а только от разности начальной и конечной высот. Подобным же образом общий тепловой эффект той или иной химической реакции определяется только разностью теплот образования (из элементов) её конечных продуктов и исходных веществ. Если всё эти величины известны, то для вычисления теплового эффекта реакции достаточно из суммы теплот образования конечных продуктов вычесть сумму теплот образования исходных веществ. Законом Гесса часто пользуются при вычислении теплот таких реакций, для которых прямое экспериментальное их определение трудно или даже невозможно.
В применении к Н2О2 расчёт можно провести на основе рассмотрения двух различных путей образования воды:
1. Пусть первоначально при соединении водорода и кислорода образуется пероксид водорода, который затем разлагается на воду и кислород. Тогда будем иметь следующие два процесса:
Тепловой эффект последней реакции легко определяется экспериментально. Складывая почленно оба уравнения и сокращая одиночные члены, получаем
2. Пусть при соединении водорода с кислородом непосредственно образуется вода, тогда имеем
Так как в обоих случаях и исходные вещества, и конечные продукты одинаковы, 2х + 196 = 573, откуда х = 188,5 кДж. Это и будет теплота образования моля пероксида водорода из элементов.
Пероксид водорода проще всего получать из пероксида бария (ВаО2), действуя на неё разбавленной серной кислотой:
При этом наряду с пероксидом водорода образуется нерастворимый в воде сульфат бария, от которого жидкость может быть отделена фильтрованием. Продаётся Н2О2 обычно в виде 3%- ного водного раствора.
Основным методом получения пероксида водорода является взаимодействие с водой надсерной кислоты (или некоторых её солей), легко протекающее по схеме:
Меньшее значение имеют некоторые новые методы (разложение органических пероксидных соединений и др.) и старый способ получения из ВаО2. Для хранения и перевозки больших количеств пероксида водорода наиболее пригодны ёмкости из алюминия (не ниже 99,6%-ной чистоты).
Пероксид водорода получают в промышленности при реакции с участием органических веществ, в частности, каталитическим окислением изопропилового спирта:
Ценным побочным продуктом этой реакции является ацетон.
Сама по себе щелочная Среда не вызывает разложения пероксида водорода, но сильно способствует её каталитическому распаду. Напротив, кислотная среда этот распад затрудняет. Поэтому раствор Н2О2 часто подкисляют серной или фосфорной кислотой. Разложение пероксида водорода идёт быстрее при нагревании и на свету, поэтому хранить его следует в тёмном прохладном месте.
Подобно воде, пероксид водорода хорошо растворяет многие соли. С водой (также со спиртом) она смешивается в любых соотношениях. Разбавленный его раствор имеет неприятный «металлический» вкус. При действии на кожу крепких растворов получаются ожоги, причём обожженное место окрашивается в белый цвет.
Ниже сопоставлена растворимость некоторых солей в воде и пероксиде водорода при 0 °С (г на 100 г растворителя):
Из приведённых примеров видно, что при переходе от Н2О к Н2О2 происходит не простое смещение растворимости в ту или иную сторону, а проявляется его сильная зависимость от химической природы солей.
Характерный для пероксида водорода окислительный распад может быть схематически (в окислительно-восстановительных реакциях) изображён так:
Кислая среда более благоприятствует этому распаду, чем щелочная.
В реакции с нитритом калия соединение служит окислителем:
Значительно менее характерен для пероксида водорода восстановительный распад по схеме:
Щелочная среда более благоприятствует такому распаду, чем кислая.
При восстановлении Н2O2 образуется Н2O или ОН-, например :
При действии сильных окислителей H2O2 проявляет восстановительные свойства, выделяя свободный кислород:
Восстановительный распад пероксида водорода имеет место, например, в присутствии оксида серебра:
Аналогично, по существу, протекает его взаимодействие с озоном:
и с перманганатом калия в кислой среде:
Последняя реакция применяется для количественного определения пероксида водорода.
Пероксид водорода проявляет слабые кислотные свойства (К = 1,4×10−12), и поэтому диссоциирует по двум ступеням:
При её взаимодействии с гидроксидами некоторых металлов образуются соответствующие пероксиды, которые следует рассматривать как соли пероксида водорода. Так идёт реакция, например, с гидроксидом бария:
Соли пероксида водорода характеризуются наличием в молекулах пероксидной цепочки из двух атомов кислорода. У нормальных оксидов подобные цепочки не имеется. Например :
Путём изучения продуктов реакции с кислотами можно, таким образом, установить, является ли данное кислородное соединение пероксидом или оксидом.
Соли пероксида водорода являются наиболее обычными представителями пероксидов. Последние можно в общей формуле определить как химические соединения, содержащие непосредственно связанные друг с другом атомы кислорода. Обычные оксиды таких кислород-кислородных мостиков не содержат, чем принципиально и отличаются от пероксидов.
Более половины всего вырабатываемого пероксида водорода расходуется на отбелку различных материалов, проводимую обычно в очень разбавленных (0,1-1%) водных растворов Н2О2. Важное преимущество пероксида водорода перед другими окислителями заключается в «мягкости» действия, благодаря чему сам отбеливаемый материал почти не затрагивается, например, как отбеливатель на текстильном производстве и при изготовлении бумаги.
Очень концентрированные (80% и выше) водные растворы Н2О2 находят применение в качестве источников энергии и самостоятельно (с помощью катализаторов быстрого разложения Н2О2 из одного литра жидкого пероксида водорода можно получить около 5000 л нагретой до 700 °С смеси кислорода с водяным паром), и как окислитель реактивных топлив. Пероксид водорода применяется как окислитель в химических производствах, как исходное сырьё для получения пероксидных соединений, инициатор полимеризационных процессов, при изготовлении некоторых пористых изделий, для искусственного старения вин, крашения волос, вывода пятен и т. д.
Применяется как ракетное топливо — в качестве окислителя или как однокомпонентное (с разложением на катализаторе). Используется в аналитической химии, в медицине, в качестве пенообразователя при производстве пористых материалов, в производстве дезинфицирующих и отбеливающих средств. В промышленности пероксид водорода также находит свое применение в качестве катализатора, гидрирующего агента, как эпоксидирующий агент при эпоксидировании олефинов. В медицине растворы пероксида водорода применяются как антисептическое средство. При контакте с поврежденной кожей и слизистыми пероксид водорода под влиянием фермента каталазы распадается с выделением кислорода, что способствует сворачиванию крови и создает неблагоприятные условия для развития микроорганизмов. Однако такое действие непродолжительно и обладает слабым эффектом. Тем не менее, пероксид водорода (аптечное название — перекись водорода, 3 %) применяется при первичной обработке ран (в том числе открытых). Перекись водорода очень эффективна для лечения небольших царапин, особенно у детей — она не «щиплет», не имеет запаха, бесцветна. Однако она может вызывать небольшое жжение в районе открытой раны. В пищевой промышленности растворы пероксида водорода применяются для дезинфекции технологических поверхностей оборудования, непосредственно соприкасающихся с продукцией. Кроме того, на предприятиях по производству молочной продукции, соков, растворы перекиси водорода используются для дезинфекции упаковки (технология «Тетра Пак»). Для технических целей пероксид водорода применяют в производстве электронной техники.
Несмотря на то, что пероксид водорода не токсичен, его концентрированные растворы при попадании на кожу, слизистые оболочки и в дыхательные пути вызывают ожоги. В больших концентрациях недостаточно чистый пероксид водорода может быть взрывоопасен. Опасен при приёме внутрь концентрированных растворов. Вызывает выраженные деструктивные изменения, сходные с действиями щелочей. Летальная доза 30%- го раствора пероксида водорода (пергидроля) — 50—100 мл.
Разложение пероксида водорода
Разложение пероксида водорода это процесс разделения молекулы пероксида водорода на воду и кислород, так как концентрированная перекись непрочное соединение, уже при комнатной температуре на свету разлагается по реакции (формула разложения пероксида водорода):
Каталитическое разложение пероксида водорода
Пероксид водорода весьма удобный объект для иллюстрации каталитического процесса, влияния различных катализаторов на скорость химической реакции.
Измерение объема кислорода, выделяющегося при разложении пероксида водорода, позволяет проводить этот опыт количественно, притом с достаточной степенью точности.
Активные вещества которые участвуют в интенсивном распаде молекулы пероксида водорода являются металлы переменной валентности (Fe, Сu, Мn, Со, Сr) и их соли.
Разложение пероксида водорода катализаторами сводится к увеличению электролитической диссоциации пероксида водорода, что содействует образованию свободного гидроксид – иона и ускорению распада пероксида водорода.
Разложение пероксида водорода обратимая или нет.
Экспериментально доказано, что добавление к перекиси катализатора приводит к полному разложения молекулы пероксида водорода на воду и кислород. Процесс разложения на прямую зависит от температуры вещества.
А также какой катализатор добавлен, также установлено, что на каталитический процесс разложения влияет добавление некоторых кислот и зависимость концентрации перекиси.
Лабораторное разложение перекиси водорода
Поэтому каталитическое разложение пероксида водорода удобный объект для научных исследований в области химической кинетики.
То, что было осуществлено в науке химии как нечто новое, может быть повторено на внеурочных и факультативных занятиях как интересные ученические исследования.
Pис. 2 Установка для количественного опыта разложения пероксида водорода:
1-колба для перегонки, 2 — пробирка с катализатором. 3 — чаша кристаллизационная, 4 — эвдиометр.
Во время проведения демонстрационных экспериментов следует знать о пероксиде водорода (обычно 3%-ном) как о веществе, которое подвергается бурному разложению под действием различных катализаторов.
С этой целью в демонстрационные пробирки приливают по 30 мл раствора пероксида водорода и в каждый вносят одно из следующих веществ: оксид марганца (IV), оксид железа (III), активированный уголь, раствор перманганата калия, раствор хлорида железа (III), раствор дихромата калия, кусочек сырого мяса, содержащий фермент каталазу, находящуюся обычно в крови млекопитающих и человека.
Наблюдают за выделением пузырьков газа. Выделение кислорода подтверждают тлеющей лучинкой. Демонстрационные пробирки размещают в штативе с подсветом.
Количественный опыт каталитического разложения пероксида водорода может быть осуществлен в установке, показанной на рисунке 2.
Для собирания газа можно использовать промышленный эвдиометр, имеющий градуировку. Различную скорость образования кислорода можно наблюдать в приборе, описание которого дано В. С. Полосиным, с использованием двух медицинских шприцев, а также с помощью установки для проецирования опытов на экран.
Активность катализатора
Для сравнение можно взять пероксид водорода с одинаковой массовой долей Н2О2 (например, 3%) и два катализатора, например, раствор, содержащий комплексный ион [Сu(NН3)4] 2+ и каталазу крови. Полуколичественные опыты для определения активности различных катализаторов разработал Г. П. Хомченко.
Рис. 3. Определение активности различных катализаторов:
1 — пробирка с пероксидом водорода, 2 — колба с катализатором, 3 — стеклянная трубка с пробкой, 4 — Г образная газоотводная трубка, 5 — колба с водой, 6 — сифон, 7 — стакан с водой, 8 — зажимы.
Опыт разложение пероксида водорода
Рекомендуется проводить опыты в следующей последовательности:
По количеству выделившегося кислорода располагают испытанные катализаторы в порядке возрастания их каталитической активности.
Физические свойства пероксида водорода Н2О2
Сильный окислитель. Мол. массе 34,01; коэф. рефр. 1,4067 при 25 °С; плотн. 1448 кг/м3; т. кил 69,7 °С при 3,72 кПа и 80,2 °С при 6,25 кПа. Смешивается в любых соотношениях с водой.
Концентрированный раствор может взрываться. Для раствора пероксида водорода низкой концентрации возможно саморазложение при воздействии тепла.
В присутствии органической пыли или веществ, действующих каталитически (металлы, соли металлов).
Хранить растворы пероксида водорода в темном прохладном месте. В присутствии Н2О2 средства тушения обильные струи воды.
Можно ли получить перекись водорода из водорода и кислорода
Можно ли получить Н2О2 непосредственным взаимодействием водорода и кислорода? В реакции взаимодействия водорода с кислородом образуется пероксид водорода в качестве промежуточного продукта при горении водорода:
Так как температура горения водорода очень высока перекись водорода сразу же разлагается на воду и кислород:
Для определения образования перекиси водорода можно воспользоваться кусочком льда. Для этого нужно направить водородное пламя на кусок льда.
В образующейся воде можно обнаружить следы пероксида водорода. Также пероксид водорода можно получить при действии атомарного водорода на кислород.
Непосредственным взаимодействием водорода и кислорода пероксид водорода невыгодно получать ни в лаборатории, ни в промышленности.
Статья на тему Разложение пероксида водорода
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей
Научно-исследовательская работа «Сравнение активности катализаторов разложения перекиси водорода»
XXV Cтавропольская краевая открытая научная конференция школьников
Секция: Химия и химические технологии
« Сравнение активности катализаторов разложения перекиси
Нагайка Алина Вадимовна
10 класс, МБОУ СОШ № 8
Место выполнения работы:
г. Невинномысск, ул. 30 лет Победы, 6
Толкачёва Татьяна Вячеславовна,
учитель биологи и химии МБОУ СОШ № 8,
Глава 1. Экологическая опасность сточных вод пищевой промышленности.
1. 1 Сточные воды пищевой промышленности…….…………………………..4
1. 2 Влияние сточных вод на состояние водоемов.……………………………5
1. 3 Влияние загрязненных природных вод на здоровье человека …… ………5
1. 4 Методы очистки сточных вод………………………………………………5
1.4.4 Физико-химический метод …………………………………………….8
Глава 2 . Методы, материалы и методика исследований .
2. 1 Методы и материалы исследований ………………… …………………….. 9
2. 2 М етодика исследований ………… ………………………………………….9
2. 3 Результаты исследования…………………..………………… ……………10
С каждым годом все острее встает проблема взаимоотношений человека с окружающей средой. Развитие промышленности, стремительное освоение некогда заповедных районов в ряде случаев нанесли природе неисправимый ущерб. Сброс промышленных сточных вод приводит к загрязнению естественных водоемов. Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши.
Цель моей работы: сравнить активность катализаторов разложения перекиси водорода.
В соответствии с целью исследования я поставила перед собой следующие задачи:
— Ознакомиться с литературой и информацией, выложенной на сайтах в Интернете
— Определить скорость разложения перекиси водорода в присутствии некоторых катализаторов
— Дать практические рекомендации по использованию катализаторов разложения перекиси водорода для окисления органических веществ, содержащихся в стоках пищевой промышленности.
Мною были использованы следующие методы исследования:
— Изучение литературы и информации, выложенной на сайтах в Интернете
— Сравнительный анализ активности катализаторов разложения перекиси водорода
Глава 1. Экологическая опасность сточных вод пищевой промышленности.
1. 1 Сточные воды пищевой промышленности
Сточные воды предприятий пищевой промышленности разнообразны как по компонентному составу, так и по концентрации, и представляют собой сложную физико-химическую систему, в которой наряду с растворенными веществами содержатся частицы различной степени дисперсности. Помимо взвешенных веществ, стоки предприятий содержат значительное количество растворенных веществ, удаление которых возможно только химическим или биохимическим путем. Помимо фазово-дисперсного состава сточной воды и общего содержания примесей важнейшей ее характеристикой является химическая природа и концентрация компонентов-загрязнителей. Подавляющее большинство сточных вод пищевых предприятий в качестве основных загрязнителей содержит органические вещества естественного происхождения [9]
1. 2. Влияние сточных вод на состояние водоемов
Загрязняющие вещества, поступая в природные воды, вызывают изменение физических свойств среды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава, в частности, появления в ней вредных веществ; появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне; сокращение в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ загрязнения; появление новых бактерий, в том числе и болезнетворных.
В состав органических загрязнителей входят главным образом углерод, водород, кислород и азот. Окисление этих элементов обуславливают многие неблагоприятные ситуации, создающиеся в загрязненных реках и озерах.
При попадании органических веществ со сточными водами концентрация растворенного кислорода уменьшается. Это вызвано окислением органических веществ бактериями или простейшими. Естественное перемешивание воды с воздухом в принципе способно возместить удаленный кислород, однако это происходит не сразу [ 8].
1. 3 Влияние загрязненных природных вод на здоровье человека
Значение воды для поддержания здоровья населения на высоком уровне обусловлено той ролью, которую она играет для удовлетворения физиологических и гигиенических потребностей, а также рекреационных целей ( c мотри приложение 1. Влияние загрязненных природных вод на здоровье человека).
1. 4. Методы очистки сточных вод
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленные сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очисткой сточных вод называется их обработка с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Методы очистки можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
1.4.1 Механическая очистка
1.4.2 Химический метод
Этот метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых – до 25%.
1.4.3 Биологический метод
1. 4. 4 Физико-химический метод
Выводы по первой главе
Подавляющее большинство сточных вод пищевых предприятий в качестве основных загрязнителей содержит органические вещества естественного происхождения, что ведет к сокращению в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ, появлению новых бактерий, в том числе и болезнетворных. Из-за загрязнения природных вод они оказываются непригодными для питья, купания, водного спорта и технических нужд. Особо пагубно оно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и другие организмы, которые заболевают и гибнут в больших количествах. Для очистки сточных вод может использоваться пероксид водорода. Интенсифицировать этот процесс можно, используя различные катализаторы.
2. 1. Методы и материалы исследований
По сравнению с другими окислителями, применяемыми в технологии очистки воды, пероксид водорода обладает рядом преимуществ ( c мотри приложение 2. Преимущество пероксида водорода в практике очистки производственных сточных вод). Пероксид водорода — сильный окислитель. Процесс окисления органических веществ пероксидом водорода можно интенсифицировать введением различных катализаторов; повышением температуры до значений > 50 0 С; одновременной обработкой кислородсодержащим газом при повышенной температуре.
Пероксид водорода в водных растворах медленно разлагается. Разложение пероксида водорода ускоряется в присутствии катализатора.
Измеряется скорость разложения пероксида водорода при комнатной температуре в присутствии различных катализаторов [ 15 ]. Скорость реакции обратно пропорциональна времени ее протекания. Последнее определяется как разность между временем окончания и начала выделения пузырьков газа. О бъем кислорода
определяют газометрически. Эксперимент выполняют на специальной установке [ 13 ]. Я заменила реакционный сосуд, рекомендованный в методике, на сосуд Ландольта, что позволило мне избежать потерь кислорода при реакции (смотри приложение 4. Рисунок 1).
Для ускорения разложения перекиси водорода я предлагаю использовать оксид марганца ( IV ) и перманганат калия. Результаты моей работы можно использовать для очистки сточных вод пищевой промышленности и демонстраций на уроках химии при изучении темы «Скорость химических реакций».
Лоренц В.И. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. Киев, 1972. – 188 с.
Львович М.И. Вода и жизнь. – М: Мысль, 1986. – 254 с.
Влияние загрязненных природных вод на здоровье человека.
Преимущество пероксида водорода в практике очистки производственных сточных вод.
По сравнению с другими окислителями, применяемыми в технологии очистки воды, пероксид водорода обладает следующими достоинствами: экологической чистотой (отсутствием вторичного загрязнения воды продуктами восстановления реагента); возможностью использования в широком диапазоне температур и значений рН среды; высокой селективностью окисления различных примесей сточных вод; хорошей растворимостью в воде; высокой стабильностью товарных растворов окислителя при хранении; простотой аппаратурного оформления процессов очистки воды. Вследствие своих преимуществ пероксид водорода получил широкое распространение в практике очистки производственных сточных вод. Наиболее часто он используется для обезвреживания соединений серы: сероводорода и сульфидов, сульфитов, тиосульфатов и прочих. Сероводород весьма токсичный компонент сточных вод, способен к биохимическому окислению кислородом воздуха с образованием серной кислоты, что приводит к коррозии бетона и металлов. Присутствие сероводорода в очищенных сточных водах, сбрасываемых в водоемы, по санитарно-гигиеническим соображениям не допускается. Не менее токсичны такие соединения серы, как органические и неорганические сульфиды, меркаптаны, тионаты. Пероксид водорода используется для их обезвреживания.
По отношению к сероводороду и сульфидам пероксид водорода является селективным окислителем, что обусловлено относительно быстрым протеканием реакции окисления соединений серы и химической инертностью пероксида водорода к аммонийным и многим органическим соединениям, обычно встречающимся в сточных водах, и выгодно отличает его от других окислителей. Обезвреживание сероводорода в бытовых водах следует проводить в напорных сетях и в протяженных самотечных коллекторах.
Пероксид водорода используется также для обезвреживания цианистых соединений, нитритов и хлора.
В нашей стране для обезвреживания цианистых соединений обычно используют хлор и хлорсодержащие реагенты. Однако такое обеззараживание имеет существенные недостатки: необходимость поддержания высоких значений рН и невозможность использования этих реагентов при высоких концентрациях цианидов из-за опасности выделения токсичных продуктов хлорирования (хлорцианидов). Пероксид водорода таких недостатков не имеет. Он взаимодействует с цианидами с образованием цианатов, которые затем разлагаются на аммиак и диоксид углерода. При низкой концентрации цианидов (менее 100 мг/л) могут потребоваться катализаторы, лучшим из которых является медь в ионной форме, используемая в количестве 5—10 мг-иона на 1 л сточных вод. Остаточное содержание цианидов обычно не превышает 0,1 мг/л.
Процесс обезвреживания нитрит – содержащих сточных вод пероксидом водорода применяется в качестве альтернативного процессу обработки гипохлоритом натрия, который может образовывать устойчивые к биохимическому окислению токсичные хлорпроизводные, что ограничивает его применение. Пероксид водорода взаимодействует со всеми формами свободного хлора, но, в то время, как хлор и хлорноватистая кислота реагируют медленно, гипохлориты разрушаются очень быстро. Поэтому дехлорирование пероксидом водорода рекомендуется проводить при рН ≈ 7 – 9. В этом случае гипохлорит-ионы являются преобладающей формой присутствующего активного хлора. Пероксид водорода очень медленно взаимодействует со связанным активным хлором (в виде хлораминов), поэтому если связанный активный хлор является преобладающей формой остаточного хлора, то дехлорирование пероксидом водорода не рекомендуется.
Отдельной областью применения пероксида водорода является очистка воды от растворов соединений тяжелых металлов, где используются как окислительные, так и восстановительные свойства этого реагента. Упомянутые соединения токсичны для большинства форм жизни водоемов, что вызывает необходимость обезвреживания содержащих их сточных вод. Кроме того, применение пероксида водорода позволяет регенерировать технологам растворы, содержащие ценные компоненты, например, соли серебра. Это дает возможность повысить экономическую эффективность основных производств, процессов, поскольку стоимость регенерирующих компонентов значительно превышает затраты на используемый реагент.
Пероксид водорода применяют для обезвреживания различных органических соединений при очистке производственных сточных вод. Наиболее часто используют процессы окисления формальдегида, гидрохинона и фенолов.
Некоторые названные выше обезвреживаемые соединения являются сильными восстановителями (сероводород, сульфаты, формальдегид и др.). Для них пероксид водорода может быть использован в качестве реагента – окислителя без катализаторов. Однако иногда его окислительный потенциал оказывается недостаточным (окисление цианидов, гидрохинона, фенола, красителей, ПАВ). В качестве катализаторов часто применяют соли железа и меди. Композиция из пероксида водорода и соли железа, известная под названием реагента Фентона, используется для окисления фенолов, меркаптанов, ПАВ, красителей. При этом образуются активные частицы с высоким окислительным потенциалом.
К достоинствам технологических схем с использованием в качестве реагента-окислителя пероксида водорода относится также возможность автоматизации процесса с использованием датчиков окислительно-восстановительного потенциала. Присутствие остаточных концентраций пероксида водорода в очищенной воде способствует процессам последующей аэробной биологической очистки [ 10 ].
Свойства перекиси водорода
Оба атома кислорода находятся в промежуточной степени окисления −1, что и обуславливает способность пероксидов выступать как в роли окислителей, так и восстановителей. Наиболее характерны для них окислительные свойства:
При взаимодействии с сильными окислителями пероксид водорода выступает в роли восстановителя, окисляясь до атомарного кислорода:
Однако очень чистый пероксид водорода вполне устойчив.
Пероксид водорода проявляет слабые кислотные свойства (К = 1,4·10 −12 ), и поэтому диссоциирует по двум ступеням:
Пероксид водорода может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Например, при взаимодействии с оксидом серебра он является восстановителем:
В реакции с нитритом калия соединение служит окислителем:
При восстановлении Н2O2 образуется Н2O или ОН-, например:
При действии сильных окислителей H2O2 проявляет восстановительные свойства, выделяя свободный кислород:
Окисление органических соединений пероксидом водорода, (например, сульфидов и
тиолов ) целесообразно проводить в среде уксусной кислоты [14].