Propriedades de Peróxido de Hidrogênio, Fórmula, Estrutura e Usos

O peróxido de hidrogênio ou água oxigenada, o dioxogênio ou o dioxidano é um composto químico que é representado pela fórmula H2O2. Em sua forma pura, ele não apresenta cor, além de estar em estado líquido, mas é ligeiramente mais viscoso que a água, devido à quantidade de "pontes de hidrogênio" que podem ser formadas.

Este peróxido também é reconhecido como um dos peróxidos mais simples, entendidos como compostos de peróxido que possuem uma ligação oxigênio-oxigênio simples.

Os seus usos são variados, desde a sua potência como um oxidante, agente de branqueamento e desinfectante, e mesmo em altas concentrações, foi usado como combustível para naves espaciais, tendo especial interesse na química dos propulsores e explosivos.

Peróxido de hidrogênio, é um instável, e se decompõe lentamente na presença de bases ou catalisadores. Devido a esta instabilidade, o peróxido é normalmente armazenado com algum tipo de estabilizador, o que ocorre na presença de soluções levemente ácidas.

O peróxido de hidrogênio pode ser encontrado em sistemas biológicos que fazem parte do corpo humano, e as enzimas que atuam decompondo-o são conhecidas como "peroxidases".

Descoberta

A descoberta do peróxido de hidrogênio é atribuída ao cientista francês Louis Jacques Thenard, quando ele reagiu ao peróxido de bário com ácido nítrico.

Uma versão melhorada deste processo usava ácido clorídrico e pela adição de ácido sulfúrico para que o sulfato de bário pudesse ser precipitado. Esse processo foi usado desde o final do século XIX até meados do século XX para produzir peróxido.

Sempre se pensou que o peróxido era instável, devido a todas as tentativas fracassadas de isolá-lo da água. Mas a instabilidade se deveu principalmente às impurezas dos sais dos metais de transição, que catalisaram sua decomposição.

O peróxido de hidrogênio puro foi sintetizado pela primeira vez em 1894, quase 80 anos após sua descoberta, graças ao cientista Richard Wolffenstein, que o produziu graças à destilação a vácuo.

A sua estrutura molecular foi difícil de determinar, mas o físico italiano, Giacomo Carrara, que foi determinada pelo decréscimo da massa molecular crioscópico, devido a que, a sua estrutura pode ser confirmada. Até aquele momento, pelo menos, uma dúzia de estruturas hipotéticas haviam sido propostas.

Fabricação

Anteriormente, o peróxido de hidrogénio é industrialmente preparados por hidrólise de peroxidissulfato de amónio, a qual foi obtida por electrólise de uma solução de bissulfato de amónio (NH4HSO4) em ácido sulfúrico.

Hoje em dia, o peróxido de hidrogénio é produzido quase exclusivamente pelo processo de antraquinona, formalizados em 1936 e patenteada em 1939. Ela começa com a redução de uma antraquinona (2-etil-antraquinona como ou derivado de 2-amil) para antra-hidroquinona correspondente, tipicamente por hidrogenação sobre um catalisador de paládio.

A antra-hidroquinona sofre auto-oxidação para regenerar a antraquinona de partida, com o peróxido de hidrogênio como subproduto. A maioria dos processos comerciais de oxidação obter-se fazendo borbulhar ar comprimido através de uma solução do antraceno derivatizado, de modo que o oxigénio no ar reagem com os átomos de hidrogénio lábeis (dos grupos hidroxilo) para dar o peróxido de hidrogénio e regenerando a antraquinona.

O peróxido de hidrogénio é então extraído, e o derivado de antraquinona é novamente reduzido para o composto di-hidroxi (antraceno) utilizando hidrogénio gasoso na presença de um catalisador de metal. Após o ciclo se repete.

A economia do processo depende em grande parte da reciclagem efetiva da quinona (que é cara), dos solventes de extração e do catalisador de hidrogenação.

Propriedades do peróxido de hidrogênio

O peróxido de hidrogênio é mostrado como um líquido azul claro em soluções diluídas e incolor à temperatura ambiente, com um ligeiro sabor amargo. É ligeiramente mais viscoso que a água, devido às ligações de hidrogênio que ele pode formar.

É considerado um ácido fraco (PubChem, 2013). Também é um agente oxidante forte, que é responsável pela maior parte das suas aplicações além puro como oxidante, são branqueamento - para a indústria de papel - e também como um desinfectante. Em baixas temperaturas, ele se comporta como um sólido cristalino.

Quando está formando o peróxido de carbamida (CH6N2O3) (PubChem, 2011) tem um uso bastante reconhecido como clareador dental, seja administrado profissionalmente, seja de maneira particular.

Há muita literatura sobre a importância do peróxido de hidrogênio nas células vivas, uma vez que ele desempenha um papel importante na defesa do organismo contra hospedeiros nocivos, além de reações biossintéticas oxidativas.

Além disso, há mais evidências (PubChem, 2013) de que mesmo em baixos níveis de peróxido de hidrogênio no corpo, isso tem um papel fundamental, especialmente em organismos superiores.Assim, é considerado como um importante agente sinalizador celular, capaz de modular tanto a contração quanto os promotores de crescimento.

Devido ao acúmulo de peróxido de hidrogênio na pele de pacientes que sofrem despigmentação "Vitiligo" (Lopez-Lazaro, 2007), da epiderme humana, a desordem não tem a capacidade normal de desempenhar as suas funções, por isso, é sugerido que O acúmulo de peróxido pode desempenhar um papel importante no desenvolvimento do câncer.

Mesmo dados experimentais, (López-Lázaro, 2007) mostram que as células cancerígenas produzem grandes quantidades de peróxido, associadas a alterações do DNA, proliferação celular, etc.

Pequenas quantidades de peróxido de hidrogênio podem ser produzidas espontaneamente no ar. O peróxido de hidrogênio é instável e se decompõe rapidamente em oxigênio e água, liberando calor na reação.

Apesar de não ser inflamável, como já mencionado, é um poderoso agente oxidante (ATSDR, 2003), que pode causar combustão espontânea quando entra em contato com materiais orgânicos.

Em peróxido de hidrogénio, oxigénio (Rayner-Canham, 2000) tem um estado de oxidação "anormal", como pares de átomos com o mesmo electronegatividade estão ligados, por conseguinte, assume-se que o par de electrões de ligação dividir entre eles. Neste caso, cada átomo de oxigênio tem um número de oxidação de 6 menos 7, ou - l, enquanto os átomos de hidrogênio ainda têm + l.

O poderoso poder de oxidação de peróxido de hidrogénio em água, é explicado pelo seu potencial de oxidação (Rayner-Canham, 2000), de tal modo que podem oxidar o ião ferroso (II) de ferro férrico (III), como se mostra na a seguinte reação:

O peróxido de hidrogênio também tem a propriedade de dismutar, isto é, reduzir e oxidar (Rayner-Canham, 2000), como mostram as seguintes reações, juntamente com seu potencial:

Adicionando as duas equações, a seguinte equação global é obtida:

Embora a "dismutação" seja favorecida termodinamicamente falando, ela não é cineticamente favorecida. Mas (Rayner-Canham, 2000), a cinética dessa reação pode ser favorecida com o uso de catalisadores, como o íon iodeto ou outros íons de metais de transição.

Por exemplo, a enzima "catalase" que está presente em nosso corpo, é capaz de catalisar essa reação, de modo que destrói o peróxido nocivo que pode existir em nossas células.

Todos os óxidos do grupo de alcalino, reagir vigorosamente com água para dar a correspondente solução de hidróxido de metal, mas o dióxido de sódio gera água oxigenada, e dióxidos de produzir peróxido de hidrogénio e oxigénio, tal como mostrado na as seguintes reações (Rayner-Canham, 2000):

Outros dados interessantes coletados do peróxido de hidrogênio são:

• Massa Molecular: 34.017 g / mol
• Densidade: 1,11 g / cm3 a 20 ºC, em soluções a 30% (p / p) e 1.450 g / cm3 a 20 ºC em soluções puras.
• Os pontos de fusão e ebulição são -0,43 ° C e 150,2 ° C, respectivamente.
• É miscível com água.
• Solúvel em éteres, álcoois e insolúvel em solventes orgânicos.
• O valor da sua acidez é pKa = 11,75.

Estrutura

A molécula de peróxido de hidrogênio constitui uma molécula não planar. Embora a ligação oxigénio-oxigénio é único, a molécula tem uma barreira de rotação relativamente elevada (a enciclopédia livre Wikipedia, 2012), quando comparado por exemplo com o etano, que também é formado por uma ligação simples.

Esta barreira, devido à repulsão entre os pares de iões de átomos de oxigénio adjacentes, e é de que o peróxido é capaz de exibir "atropisómeros" são estereoisómeros que surgem devido à rotação impedida cerca de uma ligação simples, em que as diferenças de energia devido a deformação estérica ou outros contribuintes, eles criam uma barreira de rotação que é alta o suficiente para permitir o isolamento de conformadores individuais.

As estruturas das formas gasosas e cristalinas do peróxido de hidrogênio diferem significativamente, e essas diferenças são atribuídas à ligação de hidrogênio que está ausente na forma gasosa.

Usos

É comum encontrar o peróxido de hidrogênio em baixas concentrações (de 3 a 9%), em muitos lares para aplicações médicas (peróxido de hidrogênio), bem como para clarear roupas ou cabelos.

Em altas concentrações é usado industrialmente, também para o branqueamento de têxteis e papel, bem como combustível para naves espaciais, a fabricação de borracha esponjosa e compostos orgânicos.

É aconselhável lidar com soluções de peróxido de hidrogênio, mesmo diluídas, com luvas e proteção para os olhos, pois ataca a pele.

O peróxido de hidrogênio é um composto químico industrial importante (Rayner-Canham, 2000); ocorrendo em torno da ordem de 106 toneladas em todo o mundo a cada ano. O peróxido de hidrogênio também é usado como reagente industrial, por exemplo, na síntese de peroxoborato de sódio.

O peróxido de hidrogénio tem uma aplicação importante na restauração de pinturas antigas (Rayner-Canham, 2000) como um do pigmento branco usado na maior parte era branco de chumbo, o que corresponde a um carbonato de base mista, que tem a fórmula Pb3 ( OH) 2 (C03) 2.

Traços de sulfeto de hidrogênio fazem com que esse composto branco se transforme em sulfeto de chumbo (Il), que é preto, que mancha a tinta. A aplicação de peróxido de hidrogênio oxida o sulfeto de chumbo (Il) a sulfato de chumbo branco (Il), que restaura a cor correta da tinta, seguindo a seguinte reação:

Outra curioso notar (Rayner-Canham, 2000), a aplicação é aplicado para alterar a forma do cabelo atacando permanentemente pontes dissulfureto este tem naturalmente por peróxido de hidrogénio em soluções ligeiramente básicas, descoberto pelo Rockefeller Instituto no ano de 1930.

Propelentes e explosivos têm muitas propriedades em comum (Rayner-Canham, 2000). Ambos trabalham por meio de uma reação exotérmica rápida que produz um grande volume de gás. A expulsão desse gás é o que impulsiona o foguete, mas no caso do explosivo é principalmente a onda de choque gerada pela produção do gás que causa o dano.

A reação que foi usada na primeira aeronave movida a foguete, usou uma mistura de peróxido de hidrogênio com hidrazina, em que ambos reagiram dando azoto molecular e água, como ilustrado na seguinte reação:

Adicionando encales energias de cada um dos reagentes e produtos, resultando que uma energia de 707 kJ / mol de calor é libertado por mole de hidrazina consumido, o que significa uma reacção muito exotérmica.

Isso significa que ele atende às expectativas necessárias para ser usado como combustível em propulsores, uma vez que volumes muito grandes de gás são produzidos, através de volumes muito pequenos dos dois líquidos reativos. Dada a reatividade e a corrosão desses dois líquidos, eles foram substituídos por misturas mais seguras em bases para os mesmos critérios que foram escolhidos para serem usados ​​como combustíveis.

No aspecto médico, o peróxido de hidrogênio é usado como uma solução tópica na limpeza de feridas, úlceras supurantes e infecções locais. Tem sido utilizado com freqüência no tratamento de processos inflamatórios no conduto auditivo externo, ou também para gargarejos em tratamentos de faringite.

Também é utilizado no campo da odontologia para limpar os canais radiculares dos dentes ou outras cavidades da polpa dentária, em processos como a endodontia, em última análise, em pequenos processos dentários.

Seu uso na limpeza de feridas, ou úlceras, etc. é porque é um agente capaz de destruir microorganismos, mas não esporos de bactérias, isso não significa que matar todos os microorganismos, mas reduz o nível destes, para que as infecções não passem por grandes problemas. Por isso, pertenceria ao nível de desinfetantes e anti-sépticos de baixo nível.

O peróxido de hidrogénio reage com certos diésteres, tais como o éster de oxalato de fenilo, e produzir quimioluminisicencia, esta é uma aplicação taxa bastante elevada, o que é em barras de luz, conhecida pelo seu nome Inglês como "tubo de luz" .

Além de todos os seus usos, há incidentes históricos com o uso de peróxido de hidrogênio, uma vez que ainda é um composto químico que em altas concentrações e dada sua reatividade, pode levar a explosões, o que significa que equipamentos de proteção são necessários. indivíduo durante o seu manuseio, bem como levando em conta as condições apropriadas de armazenamento.

Referências

1. ATSDR. (2003). Substâncias Tóxicas - Peróxido de Hidrogênio. Recuperado em 17 de janeiro de 2017, em atsdr.cdc.gov.
2. Cientistas famosos - Louis Jacques Thenard descobre o peróxido de hidrogênio. (2015). Recuperado em 17 de janeiro de 2017, de humantouchofchemistry.com.
3. López-Lázaro, M. (2007). Papel duplo do peróxido de hidrogênio no câncer: possível relevância para a quimioprevenção e terapia do câncer. Cancer Letters, 252 (1), 1-8.
4. PubChem. (2011). Peróxido de hidrogênio da uréia.
5. PubChem. (2013). Peróxido De Hidrogênio. Recuperado em 15 de janeiro de 2017.
6. Rayner-Canham, G. (2000). Química inorgânica descritiva (2a). Educação Pearson.
7. Wikipédia a enciclopédia livre. (2012). Peróxido de hidrogênio. Obtido em wikipedia.org.