過酸化水素（H2O2）：構造、特性、用途、入手 - 化学 - 2025

過酸化水素は、化学式Hを有する無機化合物である₂ O ₂。とりわけ、それはこの化合物群の最も単純な過酸化物です。その構造式はHOOHで、この内部酸素化ブリッジはすべての過酸化物に特徴的です。

1818年にH ₂ O ₂は、ルイジャックテナールによって同定されました。不安定な化合物であり、光、熱、一部の金属にさらされると分解します。

過酸化水素の化学式

小傷の消毒、美白、水処理などに使用される非常に有用な化合物です。それは人間に有害な作用を及ぼす可能性がありますが、いくつかの有益な機能を実行する生物のすべての真核細胞に見られます。

過酸化水素は、フェノール、エタノール、ホルムアルデヒドなどの有害物質の酸化を引き起こし、肝臓や腎臓から排出されます。さらに、それは好中球およびマクロファージによって貪食された細菌の破壊に貢献します。

構造

分子

ボールアンドスティックモデルで表される過酸化水素分子。出典：Wikipedia経由のBenjah-bmm27。

上の画像は、H ₂ O ₂（HOOH）分子の構造を示しています。赤い球は酸素原子に対応し、白い球は水素原子に対応しています。分子が平坦ではなく、H原子が空間で重なり合っていない（互いに向かい合っていない）ことに注意してください。

興味深いことに、H ₂ O ₂は中央の単純な結合OOを回転させることが難しいため、これらのHの位置を交換することはできません。1つはダウンしませんが、もう1つはアップします。

どうして？2つの酸素原子には2つの自由電子ペアがあるため、合計8つの非常に近い電子が得られ、それらの負電荷により互いに反発します。

回転

しかし、OOリンクは、その環境との相互作用により、わずかな回転の影響を受けやすくなっています。

たとえば、コートを描くように人差し指を伸ばして他の親指を閉じた状態で2本の親指を合わせ、人差し指の一方が前を向いてもう一方が後ろを向くように親指を回すと、 H ₂ O _2の近似表現。

人体が人差し指のいずれかに触れると、この相互作用に応じて親指が回転します。ただし、上記の電子的反発により、すぐに元の位置に戻ります。したがって、これらの回転はこの分子の動的な側面を構成します。

分子間相互作用

液体状態では、H ₂ O ₂は水素結合（HOOH-O ₂ H ₂）を確立します。それ以外の場合、水の沸点と比較してその高沸点（150ºC）は説明されないためです。

気相に入ると、分子間距離が大きくなるだけでなく、衝突の場合に最初に水素原子が最初に接触するため、H ₂ O ₂分子はおそらくそのようなブリッジを形成できなくなります指モデルを使用して再度視覚化されます）。

一方、固相では、Hによって確立される平面の角度は90°です（人差し指を垂直に置きます）。ここで水素結合がさらに重要になり、H ₂ O ₂分子は正方晶構造の結晶に配置されます。

プロパティ

過酸化水素を入れたボトル。薬局では、3％m / vの濃度で達成されます。出典：Pixnio。

お名前

-過酸化水素

-ジオキシダン

-オキシダノール

-過酸

-O-ヒドロキシオール

-過酸化物

モル質量

34.0147 g / mol

外見

淡いブルー（濃縮）または無色の液体。水よりも少し粘稠で密度が高い。爆発する形で加熱すると分解するため、低温および減圧下で安全のために蒸留されます。

におい

シャープまたはオゾンのようなにおい。

味

苦い

密度

固体1.71 g / cm ³

その水溶液の密度はそれらの濃度に依存します。たとえば、27％では密度は1.10 g / cm ^3で、50％では密度は1.13 g / cm ^3です。

融点

-0.43ºC

沸点

150.2°C 過酸化水素は高温で分解するため、この値は外挿によって得られたものです。

水溶性

25ºCで混和性≥100 mg / mL

溶解度

エーテルやアルコールには溶けますが、石油エーテルには溶けません。多くの有機溶剤中で水と酸素に分解します。

オクタノール/水分配係数

ログP =-0.43

蒸気圧

30°Cで5 mmHg

解離定数

pKa = 11.72

pH

過酸化水素溶液はわずかに酸性です。たとえば、35％のpHは4.6です。しかし、90％に濃縮すると、pHは弱酸性になります：5.1。

屈折率（n

1,4061

粘度

20°Cで1,245 cPoise

熱容量

1,267 J / gK（ガス）

2,619 J / gK（液体）

気化熱

1,519 J / g K

安定

推奨条件下で安定しています。それは、アセトアニリドおよびスズ塩の添加によりさらに安定化されます。

腐食

腐食性

分解

光にさらされたり、酸化性物質や還元性物質が存在すると分解します。また、加熱すると分解します。それが分解すると、水と酸素を放出し、pHと温度の上昇によって、また酵素カタラーゼの存在によって促進されます。

表面張力

20°Cで80.4ダイン/ cm

反応性

H ₂ O ₂は、第一鉄（Fe ²⁺）から第二鉄（F ³⁺）への酸性溶液中で酸化剤として機能します。また、亜硫酸イオン（SO ₃ ^2-）を硫酸イオン（SO ₄ ^2-）に酸化します。

また、塩基性溶液の存在下で還元剤として機能し、酸素を放出して次亜塩素酸ナトリウム（NaOCl）と過マンガン酸カリウム（KMnO ₄）を還元します。

用途

ホワイトニング

過酸化水素は、製紙業界でパルプおよび紙の漂白に使用され、年間生産量のほとんどを消費しています。

消毒剤

過酸化水素は、小さな傷、擦り傷、火傷の感染を防ぐための穏やかな消毒剤です。それはうがい薬としても使用され、口内炎または歯肉炎の存在による口の軽い刺激を和らげるために使用されます。

また、表面、冷蔵庫の内部、水を消毒し、水システムや冷却塔での過剰な細菌の増殖と戦うためにも使用されます。過酸化水素は遊離酸素ラジカルを放出し、汚染物質を分解します。

洗剤

過酸化水素は、過炭酸ナトリウムを含む洗濯用漂白洗剤の製造に使用されます。この化合物は、炭酸ナトリウムと過酸化水素の複合体で、水に溶解すると成分に分離します。

化粧品用途

薄められた過酸化水素は染まる前の毛の漂白で使用されます。歯を白くするためにも、自家製の歯磨き粉の一部としても使用されます。

推進剤

過酸化水素は、二液式ロケットの単元推進薬または酸化成分として使用されます。分解して酸素と水を放出し、推進剤としての使用を可能にしました。

それは、前記分解を促進する触媒の存在下で反応セルに送り込まれる。この間、高温の水蒸気が発生します。

隙間から蒸気が排出されると、衝撃が発生します。1940年に建造されたV-80潜水艦は、過酸化水素から生成された酸素をタービンで使用していました。ウォルターのタービンシステムと呼ばれる。

入手

当初、過酸化水素は、過硫酸アンモニウムの加水分解、または重硫酸アンモニウム、NH ₄ HSO _4の電気分解によって工業的に得られました。

過酸化水素は現在、アントラキノンの使用により工業的に得られている。プロセスは、水素化、濾過、酸化、抽出、精製の4つの段階で実行されます。

水素化

アルキルアントロキノンは、アルミナと少量の触媒（パラジウム）を搭載した水素化装置に水素ガスを通すことで水素化されます。永続的に攪拌しながら、温度を45℃に保ちます。

アルキルドロキノンは、アルキルアントラヒドロキノンおよびテトラヒドロアルキルアントラヒドロキノンに変換され、後者は、以下の手順の便宜のために選択される。

濾過

水素化アントラキノンを含有する溶液を濾過して、含有する可能性のある微量の触媒を除去する。

酸化

濾過された溶液は、空気を通過させることにより酸化され、低純度の過酸化水素を形成します。

抽出と精製

過酸化水素溶液は、液液抽出カラムを通過します。水がカラムを流れ、過酸化水素溶液がカラムにポンプで送られます。

水は、過酸化水素濃度が25〜35％w / wで抽出器の底に達します。その後、真空蒸留により、過酸化水素濃度が30％まで精製されます。最後に安定して保管されます。

リスク

過酸化水素の燃焼。ソース：Bobjgalindo

過酸化水素は腐食剤なので、皮膚に触れると一時的な白化に加えて激しい刺激を引き起こします（上の画像）。また、目の損傷、かゆみ、発疹、発赤、水疱を引き起こす可能性があります。

吸入すると、鼻、喉、肺に刺激を与えます。一方、繰り返し曝露すると、気管支炎、咳、痰、息切れを引き起こす可能性があります。そしてそれが十分ではなかったかのように、それはまた頭痛、めまい、吐き気、嘔吐を引き起こします。

過酸化水素への重度の曝露は、肺水腫として知られる肺に液体を蓄積させる可能性があります-肺の浮腫-迅速な医療処置を必要とする深刻な状態。

労働安全衛生局（OSHA）は、8時間シフトでの作業環境における1 ppmの過酸化水素の最大許容値を確立しました。ただし、変異原性化合物であるため、暴露は最小限にとどめる必要があります。

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