– (الاسم القديم بيروكسيد الهيدروجين)، وهو مركب من الهيدروجين والأكسجين H 2 يا 2 تحتوي على كمية قياسية من الأكسجين بنسبة 94% وزناً. في الجزيئات H 2 يا 2 يحتوي على مجموعات بيروكسيد ОО ( سم. البيروكسيدات) والتي تحدد إلى حد كبير خصائص هذا المركب.تم الحصول على بيروكسيد الهيدروجين لأول مرة في عام 1818 من قبل الكيميائي الفرنسي لويس جاك ثينارد (1777-1857) عن طريق معالجة بيروكسيد الباريوم مع حمض الهيدروكلوريك عالي التبريد: BaO 2 + 2HCl ® BaCl 2 + H2O2 . ويتم الحصول على بيروكسيد الباريوم عن طريق حرق معدن الباريوم. لعزل H من المحلول 2 يا 2 قام تينار بإزالة كلوريد الباريوم الناتج منه: BaCl 2 + Ag 2 SO 4 ® 2AgCl + BaSO 4 . لكي لا تستخدم ملح الفضة باهظ الثمن في المستقبل للحصول على H 2 يا 2 مستخدم حمض الكبريتيك: باو 2 + ح 2 SO 4 ® BaSO 4 + H 2 O 2 لأن كبريتات الباريوم تبقى في الرواسب. في بعض الأحيان تم استخدام طريقة أخرى: تم تمرير ثاني أكسيد الكربون إلى معلق BaO 2 في الماء: BaO 2 + H 2 O + CO 2 ® BaCO 3 + H 2 O 2 لأن كربونات الباريوم غير قابلة للذوبان أيضًا. هذه الطريقة اقترحها الكيميائي الفرنسي أنطوان جيروم بالارد (1802-1876) الشهير باكتشافه مادة جديدة. عنصر كيميائيالبروم (1826). كما تم استخدام طرق أكثر غرابة، على سبيل المثال، عمل التفريغ الكهربائي على خليط من 97٪ أكسجين و 3٪ هيدروجين عند درجة حرارة الهواء السائل (حوالي 190 درجة مئوية)، لذلك تم الحصول على محلول 87٪ من H 2 يا 2 . المركزة ح 2 يا 2 عن طريق تبخير المحاليل شديدة النقاء بعناية في حمام مائي عند درجة حرارة لا تزيد عن 70-75 درجة مئوية؛ بهذه الطريقة يمكنك الحصول على حل بنسبة 50٪ تقريبًا. لا يمكنك تسخينه أكثر من ذلك، وسوف يحدث تحلل H. 2 يا 2 لذلك تم تقطير الماء تحت ضغط منخفض، مع الاستفادة من الفرق القوي في ضغط البخار (وبالتالي في نقطة الغليان) H 2 يا و ح 2 يا 2 . لذلك، عند ضغط 15 ملم زئبق. أولاً، يتم تقطير الماء بشكل رئيسي، عند 28 ملم زئبقي. ودرجة حرارة 69.7 درجة مئوية، يتم تقطير بيروكسيد الهيدروجين النقي. طريقة أخرى للتركيز هي التجميد، لأنه عندما تتجمد المحاليل الضعيفة، لا يحتوي الثلج تقريبًا على H 2 يا 2 . وأخيرًا، من الممكن الجفاف عن طريق امتصاص بخار الماء مع حامض الكبريتيك في البرد تحت جرس زجاجي.

لاحظ العديد من الباحثين في القرن التاسع عشر الذين حصلوا على بيروكسيد الهيدروجين النقي مخاطر هذا المركب. لذلك، عندما حاولوا فصل N

2 يا 2 من الماء عن طريق استخلاصه من المحاليل المخففة مع ثنائي إيثيل الإيثر متبوعًا بتقطير الأثير المتطاير، وقد تنفجر المادة الناتجة أحيانًا دون سبب واضح. في إحدى هذه التجارب، حصل الكيميائي الألماني يو في بروهل على H 2 يا 2 التي كانت رائحتها مثل الأوزون وانفجرت عند لمسها بقضيب زجاجي غير منصهر. على الرغم من وجود كميات صغيرة من H 2 يا 2 (إجمالي 12 مل) كان الانفجار قويًا لدرجة أنه أحدث ثقبًا دائريًا في لوح الطاولة، ودمر محتويات درجها، وكذلك الزجاجات والأدوات الموجودة على الطاولة وبالقرب منها.الخصائص الفيزيائية. يختلف بيروكسيد الهيدروجين النقي كثيرًا عن محلول 3% المألوف من H 2 يا 2 الموجود في خزانة الأدوية المنزلية. أولًا، فهو أثقل من الماء بحوالي مرة ونصف (كثافته عند 20 درجة مئوية تبلغ 1.45 جم/سم3). 3). يتجمد H2O2 عند درجة حرارة أقل قليلاً من نقطة تجمد الماء عند سالب 0.41 درجة مئوية، ولكن إذا قمت بتبريد سائل نقي بسرعة، فإنه عادةً لا يتجمد، ولكنه يبرد بشكل فائق، ويتحول إلى كتلة زجاجية شفافة. الحلول ح 2 يا 2 تجمد عند درجة حرارة أقل بكثير: محلول 30% عند درجة حرارة 30 درجة مئوية تحت الصفر، ومحلول 60% عند درجة حرارة 53 درجة مئوية تحت الصفر. 2 يا 2 عند درجة حرارة أعلى من الماء العادي، عند 150.2 درجة مئوية. يبلل الزجاج H 2 يا 2 أسوأ من الماء، وهذا يؤدي إلى ظاهرة مثيرة للاهتمام أثناء التقطير البطيء للمحاليل المائية: فبينما يتم تقطير الماء من المحلول، فإنه كالعادة يتدفق من الثلاجة إلى جهاز الاستقبال على شكل قطرات؛ متى يبدأ في التقطير 2 يا 2 - يخرج السائل من الثلاجة على شكل تيار رفيع مستمر. على الجلد، يترك بيروكسيد الهيدروجين النقي ومحاليله المركزة بقعًا بيضاء ويسبب إحساسًا بالحرقان بسبب الحروق الكيميائية الشديدة.

في مقال مخصص لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين، لم يقارن تينارد هذه المادة بالشراب بنجاح كبير؛ ربما كان يقصد أن H النقي

2 يا 2 ، مثل شراب السكر، ينكسر الضوء بقوة. في الواقع، فإن معامل الانكسار لـ H 2 يا 2 (1.41) أكبر بكثير من الماء (1.33). ومع ذلك، إما نتيجة لسوء الفهم، أو بسبب الترجمة السيئة من الفرنسية، لا تزال جميع الكتب المدرسية تقريبًا تكتب أن بيروكسيد الهيدروجين النقي هو "سائل سميك وحلو"، بل وتفسر ذلك نظريًا من خلال تكوين روابط هيدروجينية. لكن الماء يشكل أيضًا روابط هيدروجينية. في الواقع، لزوجة N 2 يا 2 مثل الماء المبرد قليلاً (إلى حوالي 13 درجة مئوية)، لكن لا يمكن القول أن الماء البارد سميك مثل الشراب.رد فعل التحلل. يعتبر بيروكسيد الهيدروجين النقي مادة خطيرة للغاية، لأنه في ظل ظروف معينة من الممكن أن يتحلل بشكل متفجر: H 2 يا 2 ® ح 2 يا + 1/2 يا 2 إطلاق 98 كيلوجول لكل مول H 2 يا 2 (34 جم). هذه طاقة كبيرة جدًا: فهي أكبر من تلك التي يتم إطلاقها عند تكوين 1 مول من حمض الهيدروكلوريك أثناء انفجار خليط من الهيدروجين والكلور؛ يكفي أن يتبخر الماء تمامًا بمقدار 2.5 مرة أكثر مما يتشكل في هذا التفاعل. تعتبر المحاليل المائية المركزة لـ H خطيرة أيضًا 2 يا 2 ، في وجودها تشتعل العديد من المركبات العضوية بسهولة تلقائيًا، وعند الاصطدام يمكن أن تنفجر هذه المخاليط. لتخزين المحاليل المركزة، استخدم أوعية مصنوعة من الألومنيوم النقي بشكل خاص أو أوعية زجاجية مشمعة.

في كثير من الأحيان تواجه محلول أقل تركيزًا بنسبة 30٪ من H

2 يا 2 ، وهو ما يسمى بيرهيدرول، ولكن مثل هذا المحلول خطير أيضًا: فهو يسبب حروقًا على الجلد (عندما يعمل يتحول الجلد على الفور إلى اللون الأبيض بسبب تغير لون المواد الملونة)، وإذا دخلت الشوائب، فمن الممكن الغليان المتفجر. التحلل ح 2 يا 2 وحلولها، بما في ذلك المتفجرة، ناتجة عن العديد من المواد، على سبيل المثال، أيونات المعادن الثقيلة، والتي تلعب في هذه الحالة دور المحفز، وحتى جزيئات الغبار. 2 يا 2 يتم تفسير ذلك من خلال الطاردة القوية للحرارة للتفاعل، والطبيعة المتسلسلة للعملية، والانخفاض الكبير في طاقة التنشيط لتحلل H 2 يا 2 في وجود مواد مختلفة، كما يمكن الحكم على ذلك من خلال المعطيات التالية:تم العثور على إنزيم الكاتلاز في الدم. وبفضل ذلك فإن "بيروكسيد الهيدروجين" الصيدلاني "يغلي" من إطلاق الأكسجين عند استخدامه لتطهير إصبع مقطوع. تفاعل التحلل لمحلول مركز من H 2 يا 2 لا يستخدم البشر الكاتالاز فقط؛ رد الفعل هذا هو الذي يساعد الخنفساء القاذفة على محاربة الأعداء من خلال إطلاق تيار ساخن عليهم ( سم . المتفجرات). إنزيم آخر، البيروكسيديز، يعمل بشكل مختلف: فهو لا يتحلل H 2 يا 2 ولكن في وجوده تحدث أكسدة مواد أخرى ببيروكسيد الهيدروجين.

تلعب الإنزيمات التي تؤثر على تفاعلات بيروكسيد الهيدروجين دورًا مهمًا في حياة الخلية. يتم توفير الطاقة للجسم عن طريق تفاعلات الأكسدة التي تنطوي على الأكسجين القادم من الرئتين. في هذه التفاعلات، يتم تشكيل H بشكل وسطي

2 يا 2 ، وهو ضار بالخلية لأنه يسبب ضررا لا رجعة فيه للجزيئات الحيوية المختلفة. يعمل الكاتلاز والبيروكسيديز معًا لتحويل H 2 يا 2 في الماء والأكسجين.

رد فعل التحلل H

2 يا 2 غالبًا ما يتم ذلك عبر آلية سلسلة جذرية ( سم. ردود الفعل المتسلسلة)، في حين أن دور المحفز هو بدء الجذور الحرة. وهكذا، في خليط من المحاليل المائية من H 2 يا 2 و الحديد 2+ (ما يسمى بكاشف فنتون) يحدث تفاعل نقل الإلكترون من أيون الحديد 2+ لكل جزيء H 2 O 2 مع تكوين الحديد أيون 3+ وأنيون جذري غير مستقر للغاية . – ، والذي يتحلل على الفور إلى أنيون OH– وجذر الهيدروكسيل الحر OH. ( سم. الشوارد الحرة). سعادة راديكالي. نشيط جدا. إذا كان هناك مركبات عضوية في النظام، فمن الممكن حدوث تفاعلات مختلفة مع جذور الهيدروكسيل. وبالتالي، تتأكسد المركبات العطرية وأحماض الهيدروكسي (يتحول البنزين، على سبيل المثال، إلى الفينول)، ويمكن للمركبات غير المشبعة ربط مجموعات الهيدروكسيل بالرابطة المزدوجة: CH 2 = CHCH 2 أوه + 2 أوه. ® NOCH 2 CH(OH)CH 2 أوه، ويمكن أن تدخل في رد فعل البلمرة. في حالة عدم وجود الكواشف المناسبة، OH. يتفاعل مع H2O2 مع تكوين جذري أقل نشاطًا H O 2 . ، وهو قادر على تقليل أيونات الحديد 2+ ، الذي يغلق الدورة الحفزية: H 2 O 2 + Fe 2+ ® Fe 3+ + OH . + أوه أوه . + ح2أو2® ح 2 يا + ح 2 .

هو 2 . + الحديد 3+

® Fe 2+ + O 2 + H + ® H 2 O. في ظل ظروف معينة، من الممكن التحلل المتسلسل لـ H 2 يا 2 ، والتي يمكن تمثيل آلية مبسطة من خلال الرسم التخطيطي. + ح2أو2® ح 2 يا + ح 2 . 2 . +H2O2® ح2أوه+أو2+أوه . إلخ.

تفاعلات التحلل H

2 يا 2 الذهاب في وجود المعادن المختلفة التكافؤ المتغير. عندما ترتبط بمركبات معقدة، فإنها غالبًا ما تعزز نشاطها بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، أيونات النحاس أقل نشاطًا من أيونات الحديد، ولكنها مرتبطة بمجمعات الأمونيا 2+ ، فهي تسبب تحللًا سريعًا لـ H 2 يا 2 . أيونات Mn لها تأثير مماثل 2+ ترتبط في مجمعات مع مركبات عضوية معينة. وبوجود هذه الأيونات كان من الممكن قياس طول سلسلة التفاعل. وللقيام بذلك، قمنا أولاً بقياس معدل التفاعل بمعدل إطلاق الأكسجين من المحلول. ثم تركيز منخفض جدًا (حوالي 10 5 mol/l) مثبط مادة تتفاعل بشكل فعال مع الجذور الحرة وبالتالي تكسر السلسلة. توقف إطلاق الأكسجين على الفور، ولكن بعد حوالي 10 دقائق، عندما تم استخدام كل المثبط، استؤنف مرة أخرى بنفس المعدل. بمعرفة معدل التفاعل ومعدل انتهاء السلسلة، من السهل حساب طول السلسلة، والذي تبين أنه يساوي 10 3 الروابط يحدد طول السلسلة الكبير الكفاءة العالية لتحلل H 2 يا 2 وذلك في ظل وجود المحفزات الأكثر فعالية والتي تولد الجذور الحرة بنسبة عالية. بالنسبة لطول السلسلة المشار إليه، معدل التحلل H 2 يا 2 في الواقع يزيد ألف مرة.

في بعض الأحيان يكون التحلل الملحوظ لـ H

2 يا 2 تسبب حتى آثارًا من الشوائب التي لا يمكن اكتشافها تقريبًا من الناحية التحليلية. وهكذا، تبين أن أحد المحفزات الأكثر فعالية هو محلول من معدن الأوسيميوم: وقد لوحظ تأثيره الحفاز القوي حتى عند التخفيف بنسبة 1:10. 9 ، أي. 1 جرام أوس لكل 1000 طن ماء. المحفزات النشطة هي محاليل غروانية للبلاديوم والبلاتين والإيريديوم والذهب والفضة، بالإضافة إلى الأكاسيد الصلبة لبعض المعادن MnO 2، كو 2 أو 3، بي بي أو 2 إلخ، والتي لا تتغير في حد ذاتها. يمكن أن يستمر التحلل بسرعة كبيرة. لذلك، إذا كان قليل من MnO 2 يسقط في أنبوب اختبار بمحلول 30٪ من H 2 يا 2 ، ينفجر عمود من البخار من أنبوب الاختبار مع دفقة من السائل. مع حلول أكثر تركيزا يحدث انفجار. يحدث التحلل بهدوء أكبر على سطح البلاتين. في هذه الحالة، يتأثر معدل التفاعل بشدة بحالة السطح. أجرى الكيميائي الألماني والتر سبرينج تجربة في نهاية القرن التاسع عشر. مثل هذه التجربة. في كوب بلاتيني تم تنظيفه ومصقوله جيدًا، تم تفاعل تحلل محلول 38% من H 2 يا 2 لم يذهب حتى عند تسخينه إلى 60 درجة مئوية. إذا قمت بعمل خدش بالكاد ملحوظ في قاع الكوب بإبرة، فإن المحلول البارد بالفعل (عند 12 درجة مئوية) يبدأ في إطلاق فقاعات الأكسجين في موقع الخدش، و عند تسخينها، يتم تعزيز التحلل بشكل ملحوظ في هذا المكان. إذا تم إدخال البلاتين الإسفنجي، الذي يحتوي على مساحة سطحية كبيرة جدًا، في مثل هذا المحلول، فمن الممكن أن يتحلل متفجرًا.

التحلل السريع لـ H

2 يا 2 يمكن استخدامه لإجراء تجربة محاضرة فعالة إذا تمت إضافة مادة خافضة للتوتر السطحي (صابون، شامبو) إلى المحلول قبل إضافة المحفز. وينتج عن الأكسجين المنطلق رغوة بيضاء غنية، تسمى "معجون أسنان الفيل".

تبدأ بعض المحفزات في التحلل غير المتسلسل لـ H

2 O 2، على سبيل المثال: H 2 O 2 + 2I + 2H + ® 2H 2 O + I 2 ® 2I + 2H + + O 2. يحدث أيضًا تفاعل غير متسلسل في حالة أكسدة أيونات الحديد 2+ في المحاليل الحمضية: 2FeSO 4 + ح 2 يا 2 + ح 2 SO 4 ® Fe 2 (SO 4) 3 + 2 H 2 O. نظرًا لأن المحاليل المائية تحتوي دائمًا تقريبًا على آثار لمحفزات مختلفة (يمكن للأيونات المعدنية الموجودة في الزجاج أيضًا تحفيز التحلل)، فإن محاليل H 2 يا 2 ، حتى المخففة، أثناء التخزين طويل الأمد، تتم إضافة مثبطات ومثبتات تربط أيونات المعادن. في هذه الحالة، يتم تحمض المحاليل قليلاً، لأن تأثير الماء النقي على الزجاج ينتج محلول قلوي ضعيف، مما يساهم في تحلل H 2 يا 2 . كل هذه الميزات من تحلل H 2 يا 2 السماح بحل التناقض. للحصول على H النقي 2 يا 2 من الضروري إجراء التقطير تحت ضغط منخفض، حيث أن المادة تتحلل عند تسخينها فوق 70 درجة مئوية وحتى، وإن كانت ببطء شديد، في درجة حرارة الغرفة (كما هو مذكور في الموسوعة الكيميائية، بمعدل 0.5٪ سنويًا). في هذه الحالة، كيف تم الحصول على درجة الغليان عند الضغط الجوي 150.2 درجة مئوية، والتي تظهر في نفس الموسوعة؟ عادة في مثل هذه الحالات يتم استخدام القانون الفيزيائي الكيميائي: يعتمد لوغاريتم ضغط بخار السائل خطيًا على درجة الحرارة العكسية (على مقياس كلفن)، لذلك إذا قمت بقياس ضغط البخار بدقة H 2 يا 2 في عدة درجات حرارة (منخفضة)، من السهل حساب درجة الحرارة التي سيصل فيها هذا الضغط إلى 760 ملم زئبق. وهذه هي نقطة الغليان في الظروف العادية.

من الناحية النظرية، OH المتطرفين

. يمكن أن يتشكل أيضًا في غياب البادئين، نتيجة لتمزق رابطة OO الأضعف، لكن هذا يتطلب درجة حرارة عالية إلى حد ما. على الرغم من الطاقة المنخفضة نسبيًا لكسر هذه الرابطة في جزيء H 2 يا 2 (وهي تساوي 214 كيلو جول/مول، وهو أقل بمقدار 2.3 مرة من الرابطة HOH في جزيء الماء)، ولا تزال الرابطة OO قوية بما يكفي ليكون بيروكسيد الهيدروجين مستقرًا تمامًا في درجة حرارة الغرفة. وحتى عند نقطة الغليان (150 درجة مئوية) ينبغي أن تتحلل ببطء شديد. يظهر الحساب أنه عندماعند درجة الحرارة هذه، يجب أن يحدث التحلل بنسبة 0.5٪ أيضًا ببطء شديد، حتى لو كان طول السلسلة 1000 رابط. يتم تفسير التناقض بين الحسابات والبيانات التجريبية من خلال التحلل الحفزي الناجم عن أصغر الشوائب في السائل وجدران وعاء التفاعل. لذلك، تم قياس طاقة التنشيط لتحلل H من قبل العديد من المؤلفين 2 يا 2 دائما أقل بكثير من 214 كيلوجول/مول حتى "في غياب المحفز". في الواقع، محفز التحلل موجود دائمًا، سواء في شكل شوائب ضئيلة في المحلول أو في شكل جدران الوعاء، وهذا هو سبب تسخين H اللامائي 2 يا 2 أدى الغليان عند الضغط الجوي إلى حدوث انفجارات بشكل متكرر.

في ظل بعض الظروف، تحلل H

2 يا 2 يحدث هذا بشكل غير معتاد، على سبيل المثال، إذا قمت بتسخين محلول H 2 يا 2 في وجود يودات البوتاسيوم KIO 3 ، ثم في تركيزات معينة من الكواشف هناك رد فعل تذبذبيبينما يتوقف إطلاق الأكسجين بشكل دوري ثم يستأنف بفترة تتراوح من 40 إلى 800 ثانية.الخواص الكيميائية لـ H 2 يا 2 . بيروكسيد الهيدروجين حمض ولكنه ضعيف جدًا. ثابت التفكك H 2 يا 2 ح + + ح2و عند 25 درجة مئوية يساوي 2.410 12 ، وهو أقل بمقدار 5 أوامر من H 2 س أملاح متوسطة H2O2 تسمى الفلزات القلوية والفلزات القلوية الأرضية عادة بالبيروكسيدات ( سم. البيروكسيدات). عندما تذوب في الماء، فإنها تتحلل بالكامل تقريبًا: Na 2O2 + 2H2O®2NaOH + H2O2 . يتم تعزيز التحلل المائي عن طريق تحمض المحاليل. مثل حمض H 2 يا 2 تشكل أيضًا أملاحًا حمضية، على سبيل المثال، Ba(H2O 2) 2، هيدروكسيد الصوديوم 2 إلخ. الأملاح الحمضية أقل عرضة للتحلل المائي، ولكنها تتحلل بسهولة عند تسخينها، وتطلق الأكسجين: 2NaH2O 2 ® 2NaOH + يا 2 . تم إطلاق القلويات، كما في حالة H 2 يا 2 ، يعزز التحلل.

الحلول ح

2 يا 2 وخاصة المركزة منها لها تأثير مؤكسد قوي. وهكذا، تحت تأثير محلول 65٪ من H 2 يا 2 على الورق ونشارة الخشب وغيرها من المواد القابلة للاشتعال التي تشتعل فيها. تعمل المحاليل الأقل تركيزًا على إزالة لون العديد من المركبات العضوية، مثل النيلي. تحدث أكسدة الفورمالديهايد بشكل غير عادي: H 2 يا 2 لا يتم اختزاله إلى الماء (كالمعتاد)، ولكن إلى الهيدروجين الحر: 2HCHO + H 2 يا 2 ® 2НСООН + ح 2 . إذا تناولت محلول 30% من H 2 يا 2 ومحلول 40٪ من HCHO، ثم بعد التسخين الطفيف يبدأ تفاعل عنيف، حيث يغلي السائل ويتشكل رغوة. التأثير التأكسدي للمحاليل المخففة لـ H 2 يا 2 هو الأكثر وضوحا في بيئة حمضية، على سبيل المثال، H 2 O 2 + H 2 C 2 O 4 ® 2 H 2 O + 2CO 2 لكن الأكسدة ممكنة أيضًا في بيئة قلوية:نا + ح 2 يا 2 + هيدروكسيد الصوديوم® نا 2؛ 2 ك 3 + 3 ح 2 أو 2® 2KCrO 4 + 2KOH + 8H2O. أكسدة كبريتيد الرصاص الأسود إلى كبريتات بيضاء PbS+ 4H2O2® PbSO4 + 4H2 يمكن استخدامه لاستعادة لون الرصاص الأبيض المتغير في اللوحات القديمة. تحت تأثير الضوء تحدث الأكسدة و من حمض الهيدروكلوريك: H 2 O 2 + 2HCl ® 2H 2 O + Cl 2 . إضافة H2O2 للأحماض يزيد بشكل كبير من تأثيرها على المعادن. وهكذا، في خليط من H 2 يا 2 وتمييع H 2 سو 4 يذوب النحاس والفضة والزئبق. يتأكسد اليود في بيئة حمضية إلى حمض دوري HIO 3 ، ثاني أكسيد الكبريت إلى حامض الكبريتيك، الخ.

على نحو غير عادي، تحدث أكسدة ملح الصوديوم والبوتاسيوم لحمض الطرطريك (ملح روشيل) في وجود كلوريد الكوبالت كمحفز. أثناء التفاعل KOOC(CHOH)

2 COONa + 5H2O2® KHCO 3 + NaHCO 3 + 6H2O + 2CO2الوردي CoCl 2 يتغير لونه إلى اللون الأخضر بسبب تكوين مركب معقد مع الطرطرات، وهو أنيون حمض الطرطريك. مع استمرار التفاعل وأكسدة الطرطرات، يتم تدمير المركب ويتحول المحفز إلى اللون الوردي مرة أخرى. إذا تم استخدام كبريتات النحاس كمحفز بدلاً من كلوريد الكوبالت، فإن المركب الوسيط، اعتمادًا على نسبة الكواشف البادئة، سوف يكون ملونًا باللون البرتقالي أو الأخضر. بعد انتهاء التفاعل يتم استعادته لون ازرقكبريتات النحاس.

يتفاعل بيروكسيد الهيدروجين بشكل مختلف تمامًا في وجود عوامل مؤكسدة قوية، بالإضافة إلى المواد التي تطلق الأكسجين بسهولة. في مثل هذه الحالات ن

2 يا 2 يمكن أن يعمل أيضًا كعامل اختزال مع الإطلاق المتزامن للأكسجين (ما يسمى بالتحلل الاختزالي لـ H 2 يا 2 )، على سبيل المثال: 2KMnO4 + 5H2O2 +3H2SO4® ك 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O؛

حج 2 يا + ح 2 يا 2

® 2Ag + H2O + O2 ; O 3 + H 2 O 2 ® H 2 O + 2O 2 ; ® NaCl + H2O + O2 . التفاعل الأخير مثير للاهتمام لأنه ينتج جزيئات الأكسجين المثارة التي تنبعث منها مضان برتقالي ( سم. الكلور نشط). وبالمثل، يتم إطلاق الذهب المعدني من محاليل أملاح الذهب، ويتم الحصول على الزئبق المعدني من أكسيد الزئبق، وما إلى ذلك. هذه خاصية غير عادية 2 يا 2 يسمح، على سبيل المثال، بإجراء أكسدة هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (II)، ومن ثم، عن طريق تغيير الظروف، استعادة منتج التفاعل إلى المركب الأصلي باستخدام نفس الكاشف. يحدث التفاعل الأول في بيئة حمضية، والثاني في بيئة قلوية:2 ك 4 + ح 2 س 2 + ح 2 سو 4® 2 ك 3 + ك 2 سو 4 + 2 ح 2 أو؛

2K3 + H2O2 + 2KOH

® 2 ك 4 + 2 ح 2 أو + أو 2.("الشخصية المزدوجة" ن 2 يا 2 سمح لأحد مدرسي الكيمياء بمقارنة بيروكسيد الهيدروجين مع بطل القصة للكاتب الإنجليزي الشهير ستيفنسون الحالة الغريبة للدكتور جيكل والسيد هايد، تحت تأثير التركيبة التي اخترعها، يمكنه تغيير شخصيته بشكل كبير، والتحول من رجل نبيل محترم إلى مهووس متعطش للدماء.)الحصول على H2O2.جزيئات H2O2 يتم الحصول عليها دائمًا بكميات صغيرة أثناء احتراق وأكسدة المركبات المختلفة. عند حرق ح 2 يا 2 يتشكل إما عن طريق استخلاص ذرات الهيدروجين من المركبات البادئة بواسطة جذور الهيدروبيروكسيد المتوسطة، على سبيل المثال: H O 2 . + CH 4 ® H 2 O 2 + CH 3 . أو نتيجة لإعادة تركيب الجذور الحرة النشطة: 2OH. ® ح 2 س 2 , ح . + ولكن 2 . ® ح2أو2 . على سبيل المثال، إذا تم توجيه لهب الأكسجين والهيدروجين نحو قطعة من الجليد، فإن الماء المذاب سيحتوي على كميات ملحوظة من H 2 يا 2 ، تشكلت نتيجة لإعادة تركيب الجذور الحرة (في لهب جزيء H 2 يا 2 تتفكك على الفور). يتم الحصول على نتيجة مماثلة عند حرق الغازات الأخرى. التعليم ن 2 يا 2 يمكن أن يحدث أيضًا في درجات حرارة منخفضة نتيجة لعمليات الأكسدة والاختزال المختلفة.

في الصناعة، لم يعد يتم إنتاج بيروكسيد الهيدروجين بطريقة تينارا من بيروكسيد الباريوم، ولكن يتم استخدامه بشكل أكبر. الأساليب الحديثة. واحد منهم هو التحليل الكهربائي لمحاليل حمض الكبريتيك. في هذه الحالة، عند الأنود، تتأكسد أيونات الكبريتات إلى أيونات الكبريتات: 2SO

4 2 2ه ® س 2 أو 8 2 . ثم يتم تحلل حمض الكبريتيك: H 2 S 2 O 8 + 2 H 2 O ® H 2 O 2 + 2 H 2 SO 4 . عند الكاثود، كالعادة، يحدث تطور الهيدروجين، لذلك يتم وصف التفاعل الكلي بالمعادلة 2H 2 يا ® ح 2 يا 2 + ح 2 . لكن الطريقة الحديثة الرئيسية (أكثر من 80٪ من الإنتاج العالمي) هي أكسدة البعض مركبات العضويةعلى سبيل المثال، إيثيلانثر هيدروكينون، مع الأكسجين الجوي في مذيب عضوي، بينما H 2 يا 2 والأنثراكينون المقابل، والذي يتم بعد ذلك اختزاله مرة أخرى باستخدام الهيدروجين الموجود في المحفز ليتحول إلى أنثراهيدروكينون. تتم إزالة بيروكسيد الهيدروجين من الخليط بالماء وتركيزه بالتقطير. يحدث تفاعل مماثل عند استخدام كحول الأيزوبروبيل (يحدث مع التكوين الوسيط للهيدروبيروكسيد): (CH 3) 2 CHOH + O 2 ® (CH 3) 2 C(UN) OH ® (CH 3) 2 CO + H 2 O 2 . إذا لزم الأمر، يمكن أيضًا تقليل الأسيتون الناتج إلى كحول الأيزوبروبيل.تطبيق H 2 O 2. ويستخدم بيروكسيد الهيدروجين على نطاق واسع، ويصل إنتاجه العالمي إلى مئات الآلاف من الأطنان سنويا. يتم استخدامه لإنتاج البيروكسيدات غير العضوية، كمؤكسد لوقود الصواريخ، في التركيبات العضوية، لتبييض الزيوت والدهون والأقمشة والورق، لتنقية المواد شبه الموصلة، لاستخراج المعادن الثمينة من الخامات (على سبيل المثال، اليورانيوم عن طريق تحويل شكله غير القابل للذوبان إلى مادة قابلة للذوبان)، لمعالجة مياه الصرف الصحي. في الطب، حلول N 2 يا 2 يستخدم للشطف والتشحيم في الأمراض الالتهابية للأغشية المخاطية (التهاب الفم والتهاب الحلق) لعلاج الجروح القيحية. في حالات تخزين العدسات اللاصقة، يتم أحيانًا وضع أجزاء صغيرة جدًا في الغطاء. عدد كبير منمحفز البلاتين. للتطهير، يتم ملء العدسات في مقلمة بمحلول 3٪ من H 2 يا 2 لكن بما أن هذا المحلول مضر للعين، يتم قلب المقلمة بعد فترة. في هذه الحالة، يقوم المحفز الموجود في الغطاء بتحليل H 2 يا 2 للمياه النظيفة والأكسجين.

في يوم من الأيام كان من المألوف تبييض الشعر باستخدام "البيروكسيد"، أما الآن فهناك مركبات أكثر أمانًا لتلوين الشعر.

في وجود بعض الأملاح، يشكل بيروكسيد الهيدروجين نوعًا من "المركز" الصلب، وهو أكثر ملاءمة للنقل والاستخدام. لذا، إذا أضفت H إلى محلول مشبع مبرد جدًا من بورات الصوديوم (البوراكس)

2 يا 2 في وجود بلورات شفافة كبيرة من بيروكسوبورات الصوديوم Na 2 [(بو2)2(ياه)4 ]. تستخدم هذه المادة على نطاق واسع لتبييض الأقمشة وكأحد مكونات المنظفات. الجزيئات ح 2 يا 2 ، مثل جزيئات الماء، قادرة على اختراق التركيب البلوري للأملاح، وتشكيل شيء مثل الهيدرات البلورية البيروكسوهيدرات، على سبيل المثال، K 2 CO 3 3H 2 O 2، Na 2 CO 3 1.5 H 2 يا؛ يُعرف المركب الأخير باسم "بيرسول".

ما يسمى "هيدروبيريت" CO (NH

2) 2 ح 2 س 2 هو مركب كلاثرات يحتوي على جزيئات H 2 يا 2 في فراغات الشبكة البلورية لليوريا.

في الكيمياء التحليلية، يمكن استخدام بيروكسيد الهيدروجين لتحديد بعض المعادن. على سبيل المثال، إذا تمت إضافة بيروكسيد الهيدروجين إلى محلول كبريتات تيتانيل ملح التيتانيوم (IV)، يصبح المحلول برتقاليًا لامعًا بسبب تكوين حمض البرتيتانيك:

TiOSO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 ® ح 2 + ح 2 س.عديم اللون موليبدات أيون MoOيتأكسد 4 2 بواسطة H 2 O 2 إلى أنيون بيروكسيد برتقالي اللون بشكل مكثف. المحلول المحمض لثنائي كرومات البوتاسيوم في وجود H 2 يا 2 يشكل حمض البيركروميك: K2Cr2O7 + H2SO4 + 5H2O2® ح 2 كروم 2 يا 12 + ك 2 سو 4 + 5 ح 2O الذي يتحلل بسرعة كبيرة: H 2Cr2O12+3H2SO4® الكروم 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O + 4O 2. إذا أضفنا هاتين المعادلتين نحصل على تفاعل اختزال ثاني كرومات البوتاسيوم مع بيروكسيد الهيدروجين:ك 2 كروم 2 يا 7 + 4 ح 2 SO 4 + 5 ح 2 يا 2® الكروم 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 9H 2 O + 4O 2.يمكن استخلاص حمض البيركروميك من محلول مائي مع الأثير (وهو أكثر ثباتًا في محلول الأثير منه في الماء). تتحول الطبقة الأثيرية إلى اللون الأزرق المكثف.

ايليا لينسون

الأدب دولجوبلوسك بكالوريوس، تينياكوفا إي. توليد الجذور الحرة وردود أفعالها. م. الكيمياء، 1982
كيمياء وتكنولوجيا بيروكسيد الهيدروجين. ل.، الكيمياء، 1984

الماء (أكسيد الهيدروجين) - ثنائي مركب غير عضويبالصيغة الكيميائية H 2 O. يتكون جزيء الماء من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة، متصلة ببعضها البعض الرابطة التساهمية.

بيروكسيد الهيدروجين.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

البدنية و الخواص الكيميائيةيتم تحديد الماء من خلال التركيب الكيميائي والإلكتروني والمكاني لجزيئات H 2 O.

تكون ذرات H وO في جزيء H 2 0 في حالات الأكسدة المستقرة، +1 و-2، على التوالي؛ لذلك، لا يُظهر الماء مواد مؤكسدة أو تقليل الخصائص. يرجى ملاحظة: في هيدريدات المعادن، يكون الهيدروجين في حالة الأكسدة -1.

يحتوي جزيء H 2 O على بنية زاويّة. روابط H-O قطبية جدًا. توجد شحنة سالبة زائدة على ذرة O، وشحنة موجبة زائدة على ذرات H. بشكل عام، جزيء H 2 O قطبي، أي. ثنائي القطب. وهذا ما يفسر حقيقة أن الماء مذيب جيد للمواد الأيونية والقطبية.

يؤدي وجود شحنات زائدة على ذرات H وO، وكذلك أزواج الإلكترون المنفردة على ذرات O، إلى تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئات الماء، ونتيجة لذلك تتحد في روابط. إن وجود هؤلاء الشركاء يفسر ارتفاع قيم MP بشكل غير طبيعي. إلخ. كيب. ماء.

جنبا إلى جنب مع تكوين روابط الهيدروجين، فإن نتيجة التأثير المتبادل لجزيئات H 2 O على بعضها البعض هو التأين الذاتي:
في جزيء واحد انقسام غير متجانس للقطب اتصالات O-N، ويرتبط البروتون المتحرر بذرة الأكسجين في جزيء آخر. أيون الهيدرونيوم الناتج H 3 O + هو في الأساس أيون هيدروجين مائي H + H 2 O، لذلك يتم تبسيط معادلة التأين الذاتي للماء على النحو التالي:

ح 2 يا ↔ ح + + أوه -

ثابت تفكك الماء صغير جدًا:

يشير هذا إلى أن الماء يتفكك قليلاً إلى أيونات، وبالتالي فإن تركيز جزيئات H 2 O غير المنفصلة يكون ثابتًا تقريبًا:

في الماء النقي [H + ] = [OH - ] = 10 -7 مول/لتر. وهذا يعني أن الماء عبارة عن إلكتروليت مذبذب ضعيف جدًا، ولا يُظهر أي خصائص حمضية أو قاعدية إلى حد ملحوظ.
ومع ذلك، فإن الماء له تأثير مؤين قوي على الشوارد الذائبة فيه. تحت تأثير ثنائيات أقطاب الماء، تتحول الروابط التساهمية القطبية في جزيئات المواد الذائبة إلى روابط أيونية، ويتم ترطيب الأيونات، وتضعف الروابط بينها، مما يؤدي إلى تفكك التحليل الكهربائي. على سبيل المثال:
حمض الهيدروكلوريك + H2O - H3O + + Cl -

(إلكتروليت قوي)

(أو بدون مراعاة الترطيب: HCl → H + + Cl -)

CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO - + H + (إلكتروليت ضعيف)

(أو CH 3 COOH ↔ CH 3 COO - + H +)

وفقًا لنظرية برونستد-لوري للأحماض والقواعد، يُظهر الماء في هذه العمليات خصائص القاعدة (متقبل البروتون). ووفقاً لنفس النظرية، يعمل الماء كحمض (مانح للبروتون) في التفاعلات، على سبيل المثال، مع الأمونيا والأمينات:

NH 3 + H 2 O ↔ NH 4 + + OH -

CH 3 NH 2 + H 2 O ↔ CH 3 NH 3 + + OH -

تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تنطوي على الماء

I. التفاعلات التي يلعب فيها الماء دور عامل مؤكسد

هذه التفاعلات ممكنة فقط مع عوامل اختزال قوية قادرة على تقليل أيونات الهيدروجين الموجودة في جزيئات الماء لتحرير الهيدروجين.

1) التفاعل مع المعادن

أ) في الظروف العادية، يتفاعل H2O فقط مع الفجوة. والأرض القلوية. المعادن:

2Na + 2H + 2O = 2NaOH + H 0 2

Ca + 2H + 2O = Ca(OH) 2 + H 0 2

ب) عند درجات الحرارة المرتفعة يتفاعل H2O مع بعض المعادن الأخرى، مثلاً:

Mg + 2H + 2O = Mg(OH) 2 + H 0 2

3Fe + 4H + 2O = Fe2O4 + 4H02

ج) Al و Zn يزيحان H2 من الماء في وجود القلويات:

2Al + 6H + 2O + 2NaOH = 2Na + 3H 0 2

2) التفاعل مع المواد غير المعدنية ذات EO المنخفض (تحدث التفاعلات في ظل ظروف قاسية)

C + H + 2 O = CO + H 0 2 ("غاز الماء")

2P + 6H + 2O = 2HPO3 + 5H02

في وجود القلويات، يزيح السيليكون الهيدروجين من الماء:

Si + H + 2 O + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + 2H 0 2

3) التفاعل مع هيدريدات المعادن

NaH + H + 2 O = NaOH + H 0 2

CaH 2 + 2H + 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 0 2

4) التفاعل مع أول أكسيد الكربون والميثان

CO + H + 2 O = CO 2 + H 0 2

2CH 4 + O 2 + 2H + 2 O = 2CO 2 + 6H 0 2

وتستخدم التفاعلات صناعيا لإنتاج الهيدروجين.

ثانيا. التفاعلات التي يلعب فيها الماء دور عامل الاختزال

هذه التفاعلات ممكنة فقط مع عوامل مؤكسدة قوية جدًا قادرة على أكسدة الأكسجين CO CO -2، وهو جزء من الماء، لتحرير الأكسجين O 2 أو بيروكسيد الأنيونات 2-. وفي حالة استثنائية (في التفاعل مع F 2)، يتكون الأكسجين مع co o. +2.

1) التفاعل مع الفلور

2F 2 + 2H 2 O -2 = O 0 2 + 4HF

2F 2 + H 2 O -2 = O +2 F 2 + 2HF

2) التفاعل مع الأكسجين الذري

ح 2 س -2 + س = ح 2 س - 2

3) التفاعل مع الكلور

عند ارتفاع T يحدث تفاعل عكسي

2Cl 2 + 2H 2 O -2 = O 0 2 + 4HCl

ثالثا. تفاعلات الأكسدة داخل الجزيئات - اختزال الماء.

تحت تأثير التيار الكهربائيأو ارتفاع درجة الحرارة، يمكن أن يتحلل الماء إلى الهيدروجين والأكسجين:

2H + 2 O -2 = 2H 0 2 + O 0 2

التحلل الحراري هو عملية عكسية؛ درجة التحلل الحراري للماء منخفضة.

تفاعلات الترطيب

I. ترطيب الأيونات. ترتبط الأيونات المتكونة أثناء تفكك الشوارد في المحاليل المائية بعدد معين من جزيئات الماء وتوجد على شكل أيونات رطبة. تشكل بعض الأيونات روابط قوية مع جزيئات الماء بحيث يمكن أن توجد هيدراتها ليس فقط في المحلول، ولكن أيضًا في الحالة الصلبة. وهذا ما يفسر تكوين الهيدرات البلورية مثل CuSO4 · 5H 2 O، FeSO 4 · 7H 2 O، وما إلى ذلك، بالإضافة إلى المجمعات المائية: CI 3، Br 4، إلخ.

ثانيا. أكاسيد الترطيب

ثالثا. ترطيب المركبات العضوية التي تحتوي على روابط متعددة

تفاعلات التحلل المائي

I. التحلل المائي للأملاح

التحلل المائي العكسي:

أ) عن طريق الكاتيون الملح

Fe 3+ + H 2 O = FeOH 2+ + H +; (البيئة الحمضية. الرقم الهيدروجيني

ب) وفقا لأنيون الملح

CO 3 2- + H 2 O = HCO 3 - + OH -؛ (البيئة القلوية. الرقم الهيدروجيني> 7)

ج) بواسطة الكاتيون والأنيون من الملح

NH 4 + + CH 3 COO - + H 2 O = NH 4 OH + CH 3 COOH (بالقرب من البيئة المحايدة)

التحلل المائي الذي لا رجعة فيه:

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S

ثانيا. التحلل المائي للكربيدات المعدنية

Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 ↓ + 3CH 4 نيتاني

CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 الأسيتيلين

ثالثا. التحلل المائي للسيليسيسيدات والنيتريدات والفوسفيدات

Mg 2 Si + 4H 2 O = 2Mg(OH) 2 ↓ + SiH 4 سيلاني

Ca3N2 + 6H2O = ZCa(OH)2 + 2NH3 أمونيا

Cu 3 P 2 + 6H 2 O = 3Сu(OH) 2 + 2РН 3 فوسفين

رابعا. التحلل المائي للهالوجينات

Cl 2 + H 2 O = حمض الهيدروكلوريك + حمض الهيدروكلوريك

Br2 + H2O = HBr + HBrO

V. التحلل المائي للمركبات العضوية

الطبقات المواد العضوية	منتجات التحلل المائي (العضوية)
الهالوكانات (هاليدات الألكيل)
هاليدات أريل
ثنائي الهالوكانات	الألدهيدات أو الكيتونات
كحولات معدنية
هاليدات الحمض الكربوكسيلي	الأحماض الكربوكسيلية
أنهيدريدات الحمض الكربوكسيلي	الأحماض الكربوكسيلية
الأثيرات المعقدة للأحماض الكربوكسيلية	الأحماض الكربوكسيلية والكحولات
	الجلسرين والأحماض الكربوكسيلية العالية
ثنائي والسكريات	السكريات الأحادية
الببتيدات والبروتينات	أحماض ألفا الأمينية
احماض نووية

2. اكتب المعادلة الحركية للتفاعل: 2H2 + O2 = 2H2O. 3. كم مرة يزداد معدل التفاعل إذا كان معامل درجة الحرارة 3 وزادت درجة الحرارة بمقدار 30 درجة؟ 4. عندما تزيد درجة الحرارة بمقدار 40 درجة، يزداد معدل التفاعل 16 مرة. تحديد معامل درجة الحرارة.

الصورة 12 من العرض التقديمي "سرعة رد الفعل"لدروس الكيمياء حول موضوع "ردود الفعل"

الأبعاد: 960 × 720 بكسل، التنسيق: jpg. لتحميل الصورة مجانا درس الكيمياء، انقر بزر الماوس الأيمن على الصورة ثم انقر فوق "حفظ الصورة باسم ...". لعرض الصور في الدرس، يمكنك أيضًا تنزيل العرض التقديمي بأكمله "Reaction Speed.ppt" مع جميع الصور في أرشيف مضغوط مجانًا. حجم الأرشيف هو 15 كيلو بايت.

تنزيل العرض التقديمي

تفاعلات

"سرعة رد الفعل" - العوامل المؤثرة على السرعة. ماذا درسنا؟ تأثير تركيز المواد المتفاعلة (للأنظمة المتجانسة) الصف الثالث. درجة حرارة. ما الذي يحدد معدل ردود الفعل؟ 2. اكتب المعادلة الحركية للتفاعل: 2H2 + O2 = 2H2O. وجود المحفزات أو المثبطات. حل المشاكل. المحفزات والحفز.

"قانون حفظ كتلة المواد" - 1673. قانون حفظ كتلة المواد. فِهرِس. يوضح الفهرس عدد الذرات في وحدة صيغة المادة. مثل بويل، أجرى العالم الروسي تجارب على معوجات مختومة. 1789 عام المدرسة الثانويةرقم 36 يحمل اسم كازيبيك بي. روبرت بويل. معامل في الرياضيات او درجة. 5n2o. 1748 صيغة كيميائية. أهداف الدرس: تعليمية - إثبات قانون حفظ كتلة المواد تجريبياً.

"التحولات الإشعاعية" - معالم التاريخ. لا هو عدد النوى المشعة في الوقت الأولي. زمن الاضمحلال. قانون الاضمحلال الإشعاعي. خبرة. ما هو نصف الحياة؟ نصف عمر T. بحث رذرفورد. الاستنتاج من القواعد. تخضع ذرات المادة المشعة لتعديلات تلقائية. خلفية لأبحاث النشاط الإشعاعي.

"العمل العملي للتفاعلات الكيميائية" - PPG. H2 – غاز عديم اللون والرائحة وأخف من الهواء. 4) يتحول لون Black CuO إلى اللون الأحمر، ويتشكل H2O على جدران أنبوب الاختبار. أنابيب الإختبار. 2) ينفجر H2 النقي بضجة باهتة، وH2 بالشوائب - صوت نباح. 3kcns+feci3=3kci+fe(cns)3 تبادل. الذكاء الاصطناعي+HCI. النحاس. استبدال Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2. مصباح الكحول. وقد لوحظت علامات التفاعلات الكيميائية.

"ردود الفعل" - ظهور الرائحة. إعطاء أفكار أولية حول تفاعل كيميائي. إطلاق الغاز. المعدات: محاليل - حمض الهيدروكلوريك وماء الجير، قطعة من الرخام. فحص العمل في المنزل. أعط أمثلة على المواد المعقدة؟ دور الكيمياء في حياة الإنسان. تشكيل الرواسب. إطلاق أو امتصاص الحرارة.

"نظرية التفكك الإلكتروليتي" - جميع المواد البسيطة وجميع الأكاسيد وبعض الأحماض والقواعد والأملاح. سفانتي أرينيوس. المواد في المحاليل. المواد التي لها روابط قطبية أيونية وتساهمية. نظرية التفكك الكهربائي (ED). الموقف الثاني من TED. المواد ذات الروابط التساهمية: اتجاه ثنائيات أقطاب الماء؟الترطيب؟ التأين؟ التفكك.

هناك 28 عرضا في المجموع

إن صيغة أساس الحياة - الماء - معروفة جيداً. يتكون جزيئه من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة، والتي تكتب بالرمز H2O. إذا كان هناك ضعف كمية الأكسجين، فسيتم الحصول على مادة مختلفة تماما - H2O2. ما هو وكيف ستختلف المادة الناتجة عن الماء "النسبي"؟

H2O2 - ما هي هذه المادة؟

دعونا ننظر إليها بمزيد من التفصيل. H2O2 هي تركيبة بيروكسيد الهيدروجين، نعم هي نفسها التي تستخدم لعلاج الخدوش، لونها أبيض. بيروكسيد الهيدروجين H2O2 - علمي.

للتطهير، استخدم محلول بيروكسيد ثلاثة في المئة. وفي حالته النقية أو المركزة فإنه يسبب حروقاً كيميائية للجلد. يُطلق على محلول بيروكسيد بنسبة ثلاثين بالمائة اسم بيرهيدرول. في السابق، كان يستخدم في مصففي الشعر لتبييض الشعر. كما يتحول الجلد المحترق إلى اللون الأبيض.

الخواص الكيميائية لـ H2O2

بيروكسيد الهيدروجين هو سائل عديم اللون ذو طعم "معدني". وهو مذيب جيد ويذوب بسهولة في الماء والأثير والكحول.

عادة ما يتم تحضير محاليل البيروكسيد بنسبة ثلاثة وستة بالمائة عن طريق تخفيف محلول بنسبة ثلاثين بالمائة. عند تخزين H2O2 المركز، تتحلل المادة مع إطلاق الأكسجين، لذلك لا ينبغي تخزينها في حاويات محكمة الإغلاق لتجنب الانفجار. ومع انخفاض تركيز البيروكسيد، يزداد ثباته. أيضًا، لإبطاء تحلل H2O2، يمكنك إضافة مواد مختلفة إليه، على سبيل المثال، حمض الفوسفوريك أو الساليسيليك. لتخزين المحاليل ذات التركيز العالي (أكثر من 90 بالمائة)، تتم إضافة بيروفوسفات الصوديوم إلى البيروكسيد، مما يعمل على استقرار حالة المادة، كما يتم استخدام أوعية الألومنيوم.

يمكن أن يكون H2O2 عاملًا مؤكسدًا وعامل اختزال في التفاعلات الكيميائية. ومع ذلك، في كثير من الأحيان يظهر بيروكسيد خصائص مؤكسدة. يعتبر البيروكسيد حمضًا ولكنه ضعيف جدًا. تسمى أملاح بيروكسيد الهيدروجين بيروكسيدات.

كوسيلة لإنتاج الأكسجين

يحدث تفاعل تحلل H2O2 عندما تتعرض المادة لدرجة حرارة عالية (أكثر من 150 درجة مئوية). ونتيجة لذلك، يتم تشكيل الماء والأكسجين.

صيغة التفاعل - 2 H2O2 + t -> 2 H2O + O2

حالة أكسدة H في H 2 O 2 و H 2 O = +1.
حالة أكسدة O: في H 2 O 2 = -1، في H 2 O = -2، في O 2 = 0
2 يا -1 - 2e -> O2 0

أو -1 + ه -> أو -2
2 H2O2 = 2 H2O + O2

يمكن أن يحدث تحلل بيروكسيد الهيدروجين أيضًا في درجة حرارة الغرفة إذا تم استخدام محفز ( مادة كيميائية، تسريع رد الفعل).

في المختبرات، إحدى طرق إنتاج الأكسجين، إلى جانب تحلل ملح البرثوليت أو برمنجنات البوتاسيوم، هي تفاعل تحلل البيروكسيد. في هذه الحالة، يتم استخدام أكسيد المنغنيز (IV) كمحفز. المواد الأخرى التي تسرع تحلل H2O2 هي النحاس والبلاتين وهيدروكسيد الصوديوم.

تاريخ اكتشاف البيروكسيد

الخطوات الأولى نحو اكتشاف البيروكسيد كانت عام 1790 على يد الألماني ألكسندر هومبولت، عندما اكتشف تحول أكسيد الباريوم إلى بيروكسيد عند تسخينه. وكانت تلك العملية مصحوبة بامتصاص الأكسجين من الهواء. وبعد مرور اثني عشر عامًا، أجرى العالمان تينارد وجاي لوساك تجربة على الحرق الفلزات القلويةمع الأكسجين الزائد، مما أدى إلى بيروكسيد الصوديوم. ولكن تم الحصول على بيروكسيد الهيدروجين في وقت لاحق، فقط في عام 1818، عندما درس لويس ثينارد تأثير الأحماض على المعادن؛ كانت كمية منخفضة من الأكسجين ضرورية لتفاعلهم المستقر. بإجراء تجربة تأكيدية مع بيروكسيد الباريوم وحمض الكبريتيك، أضاف العالم إليهم الماء وكلوريد الهيدروجين والجليد. وبعد فترة قصيرة، اكتشف تينار قطرات صغيرة مجمدة على جدران الحاوية التي تحتوي على بيروكسيد الباريوم. أصبح من الواضح أن هذا كان H2O2. ثم أطلقوا على H2O2 الناتج اسم "الماء المؤكسد". كان هذا بيروكسيد الهيدروجين - وهو سائل عديم اللون والرائحة ويصعب تبخره ويذيب المواد الأخرى جيدًا. نتيجة تفاعل H2O2 وH2O2 هو تفاعل تفكك، بيروكسيد قابل للذوبان في الماء.

والحقيقة المثيرة للاهتمام هي أنه تم اكتشاف خصائص المادة الجديدة بسرعة، مما يسمح باستخدامها في أعمال الترميم. قام تينار بنفسه، باستخدام البيروكسيد، بترميم لوحة لرافائيل أصبحت مظلمة مع مرور الوقت.

بيروكسيد الهيدروجين في القرن العشرين

وبعد دراسة متأنية للمادة الناتجة، بدأ إنتاجها على نطاق صناعي. في بداية القرن العشرين، تم إدخال التكنولوجيا الكهروكيميائية لإنتاج البيروكسيد، على أساس عملية التحليل الكهربائي. لكن العمر الافتراضي للمادة التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة كان قصيرا، حوالي أسبوعين. البيروكسيد النقي غير مستقر، ويتم إنتاجه في أغلب الأحيان بتركيز ثلاثين بالمائة لتبييض الأقمشة وتركيز ثلاثة أو ستة بالمائة للاحتياجات المنزلية.

استخدم العلماء في ألمانيا النازية البيروكسيد لإنشاء محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل، والذي تم استخدامه لأغراض دفاعية في الحرب العالمية الثانية. ونتيجة تفاعل H2O2 والميثانول/الهيدرازين، تم الحصول على وقود قوي، حيث وصلت سرعة الطائرة إلى أكثر من 950 كم/ساعة.

أين يستخدم H2O2 الآن؟

• في الطب - لعلاج الجروح.
• في صناعة اللب والورق يتم استخدام خصائص التبييض للمادة؛
• وفي صناعة النسيج، يتم تبييض الأقمشة الطبيعية والاصطناعية والفراء والصوف باستخدام البيروكسيد؛
• كوقود الصواريخ أو مؤكسد لها.
• في الكيمياء - لإنتاج الأكسجين، كعامل رغوي لإنتاج المواد المسامية، كمحفز أو عامل هدرجة؛
• لإنتاج المطهرات أو مواد التنظيف والمبيضات؛
• لتبييض الشعر (هذه طريقة قديمة، لأن الشعر يتضرر بشدة بسبب البيروكسيد)؛

يمكن استخدام بيروكسيد الهيدروجين بنجاح لحل المشاكل المنزلية المختلفة. ولكن يمكن استخدام ثلاثة بالمائة فقط من بيروكسيد الهيدروجين لهذه الأغراض. فيما يلي بعض الطرق:

• لتنظيف الأسطح، تحتاج إلى صب البيروكسيد في وعاء به زجاجة رذاذ ورشه على المناطق الملوثة.
• لتطهير الأشياء، يجب مسحها بمحلول H2O2 غير المخفف. وهذا سوف يساعد على تطهيرهم من الكائنات الحية الدقيقة الضارة. يمكن نقع إسفنجات الغسيل في الماء مع البيروكسيد (نسبة 1:1).
• لتبييض الأقمشة، أضف كوبًا من البيروكسيد عند غسل الملابس البيضاء. يمكنك أيضًا شطف الأقمشة البيضاء بالماء الممزوج بكوب من H2O2. تعمل هذه الطريقة على استعادة البياض، وحماية الأقمشة من الاصفرار، وتساعد على إزالة البقع العنيدة.
• لمكافحة العفن الفطري، قم بخلط البيروكسيد والماء بنسبة 1: 2 في وعاء به زجاجة رذاذ. رش الخليط الناتج على الأسطح الملوثة وبعد 10 دقائق قم بتنظيفها بفرشاة أو إسفنجة.
• يمكنك تجديد الجص الداكن في البلاط عن طريق رش البيروكسيد على المناطق المرغوبة. بعد 30 دقيقة، تحتاج إلى فركها جيدًا بفرشاة صلبة.
• لغسل الأطباق، أضف نصف كوب من H2O2 إلى حوض مملوء بالماء (أو حوض به مصرف مغلق). سوف تتألق الأكواب والأطباق المغسولة بهذا المحلول بشكل نظيف.
• لتنظيف فرشاة أسنانك، عليك غمسها في محلول بيروكسيد غير مخفف بنسبة 3%. ثم شطف تحت الماء الجاري القوي. تعمل هذه الطريقة على تطهير أدوات النظافة جيدًا.
• لتطهير الخضار والفواكه المشتراة، يجب عليك رش محلول مكون من جزء واحد من البيروكسيد ومقدار واحد من الماء عليها، ثم شطفها جيدًا بالماء (يمكن أن يكون باردًا).
• في كوخك الصيفي، باستخدام H2O2، يمكنك مكافحة أمراض النبات. تحتاج إلى رشها بمحلول بيروكسيد أو نقع البذور قبل وقت قصير من الزراعة في 4.5 لتر من الماء ممزوجًا بـ 30 مل من بيروكسيد الهيدروجين بنسبة أربعين بالمائة.
• لإحياء أسماك الزينة، إذا تسممت بالأمونيا، أو اختنقت عند إيقاف التهوية، أو لسبب آخر، يمكنك تجربة وضعها في الماء مع بيروكسيد الهيدروجين. تحتاج إلى خلط ثلاثة بالمائة من البيروكسيد مع الماء بمعدل 30 مل لكل 100 لتر ووضع الأسماك الميتة في الخليط الناتج لمدة 15-20 دقيقة. إذا لم يعودوا إلى الحياة خلال هذا الوقت، فإن العلاج لم يساعد.

حتى نتيجة هز زجاجة ماء بقوة، يتم تشكيل كمية معينة من البيروكسيد فيها، لأن الماء مشبع بالأكسجين أثناء هذا الإجراء.

تحتوي الفواكه والخضروات الطازجة أيضًا على H2O2 حتى يتم طهيها. عند التسخين والطهي والقلي وغيرها من العمليات المصاحبة لدرجات الحرارة المرتفعة، يتم تدمير كمية كبيرة من الأكسجين. ولهذا السبب تعتبر الأطعمة المطبوخة غير صحية، على الرغم من بقاء بعض الفيتامينات فيها. العصائر الطازجة أو كوكتيلات الأكسجين المقدمة في المصحات مفيدة لنفس السبب - بسبب تشبعها بالأكسجين الذي يمنح الجسم قوة جديدة وينظفه.

خطر البيروكسيد عند تناوله

بعد ما سبق، قد يبدو أنه يمكن تناول البيروكسيد عن طريق الفم على وجه التحديد، وهذا سيفيد الجسم. ولكن هذا ليس صحيحا على الإطلاق. ويوجد المركب في الماء أو العصائر الحد الأدنى من الكمياتويرتبط ارتباطًا وثيقًا بمواد أخرى. أخذ بيروكسيد الهيدروجين "غير الطبيعي" داخليًا (وجميع أنواع البيروكسيد التي يتم شراؤها من المتجر أو إنتاجها نتيجة لذلك). التجارب الكيميائيةفي حد ذاته، لا يمكن اعتباره طبيعيا بأي حال من الأحوال؛ علاوة على ذلك، فإنه يحتوي على تركيز مرتفع للغاية مقارنة بالطبيعي) يمكن أن يؤدي إلى عواقب خطيرة على الحياة والصحة. ولكي نفهم السبب، علينا أن نعود مرة أخرى إلى الكيمياء.

كما ذكرنا سابقًا، في ظل ظروف معينة، يتحلل بيروكسيد الهيدروجين ويطلق الأكسجين، وهو عامل مؤكسد نشط. يمكن أن يحدث عندما يصطدم H2O2 مع البيروكسيديز، وهو إنزيم داخل الخلايا. يعتمد استخدام البيروكسيد للتطهير على خصائصه المؤكسدة. لذلك، عند معالجة الجرح بـ H2O2، فإن الأكسجين المنطلق يدمر الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض التي دخلت إليه. وله نفس التأثير على الخلايا الحية الأخرى. إذا قمت بمعالجة الجلد السليم بالبيروكسيد ثم مسحت المنطقة المعالجة بالكحول، ستشعر بحرقان مما يؤكد وجود أضرار مجهرية بعد البيروكسيد. ولكن عند استخدام البيروكسيد بتركيز منخفض خارجياً، فلن يكون هناك أي ضرر ملحوظ على الجسم.

إنها مسألة أخرى إذا حاولت تناولها عن طريق الفم. هذه المادة، التي يمكن أن تلحق الضرر حتى بالجلد السميك نسبيًا من الخارج، ينتهي بها الأمر على الأغشية المخاطية في الجهاز الهضمي. وهذا يعني حدوث حروق كيميائية صغيرة. بالطبع، يمكن للعامل المؤكسد - الأكسجين - أن يقتل الميكروبات الضارة. لكن نفس العملية ستحدث مع خلايا الجهاز الغذائي. إذا تكررت الحروق نتيجة عمل العامل المؤكسد، فمن الممكن ضمور الأغشية المخاطية، وهذه هي الخطوة الأولى على طريق السرطان. ويؤدي موت الخلايا المعوية إلى عدم قدرة الجسم على امتصاص العناصر الغذائية، وهو ما يفسر، على سبيل المثال، فقدان الوزن واختفاء الإمساك لدى بعض الأشخاص الذين يمارسون “العلاج” بالبيروكسيد.

بشكل منفصل، من الضروري أن نقول عن هذه الطريقة لاستخدام البيروكسيد، مثل الحقن في الوريد. حتى لو تم وصفها من قبل الطبيب لسبب ما (لا يمكن تبرير ذلك إلا في حالة تسمم الدم، عندما لا تكون هناك أدوية أخرى مناسبة)، ثم تحت الإشراف الطبي ومع حسابات الجرعات الصارمة، لا تزال هناك مخاطر. ولكن في مثل هذا الوضع المتطرفستكون هذه فرصة للتعافي. لا ينبغي بأي حال من الأحوال أن تصف لنفسك حقن بيروكسيد الهيدروجين. يشكل H2O2 خطرا كبيرا على خلايا الدم - خلايا الدم الحمراء والصفائح الدموية، لأنه يدمرها عندما يدخل مجرى الدم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يحدث انسداد مميت للأوعية الدموية بسبب الأكسجين المنطلق - انسداد غازي.

احتياطات السلامة للتعامل مع H2O2

• يُحفظ بعيدًا عن متناول الأطفال وذوي الاحتياجات الخاصة. إن قلة الرائحة والطعم المميز يجعل البيروكسيد خطيرًا بشكل خاص بالنسبة لهم، حيث يمكن تناول جرعات كبيرة. إذا دخل المحلول إلى الداخل، فقد تكون عواقب الاستخدام غير متوقعة. ويجب عليك استشارة الطبيب فوراً.
• تسبب محاليل البيروكسيد التي يزيد تركيزها عن ثلاثة بالمائة حروقًا في حالة ملامستها للجلد. يجب غسل منطقة الحرق بكمية كبيرة من الماء.

• لا تسمح لمحلول البيروكسيد بالوصول إلى عينيك، لأن ذلك سيسبب التورم والاحمرار والتهيج وأحيانًا الألم. الإسعافات الأولية قبل الاتصال بالطبيب هي غسل العينين بسخاء بالماء.
• قم بتخزين المادة بحيث يتضح أنها H2O2، أي في حاوية بها ملصق لتجنب الاستخدام العرضي لأغراض أخرى.
• ظروف التخزين التي تطيل عمره هي مكان مظلم وجاف وبارد.
• لا ينبغي خلط بيروكسيد الهيدروجين مع أي سوائل غير المياه النظيفة، بما في ذلك مياه الصنبور المكلورة.
• كل ما سبق لا ينطبق فقط على H2O2، ولكن أيضًا على جميع المستحضرات التي تحتوي عليه.

2H2 + O2 ––> 2H2O

تتغير تركيزات الهيدروجين والأكسجين والماء بدرجات متفاوتة: ΔC(H2) = ΔC(H2O) = 2 ΔC(O2).

يعتمد معدل التفاعل الكيميائي على عدة عوامل: طبيعة المواد المتفاعلة، وتركيزها، ودرجة حرارتها، وطبيعة المذيب، وما إلى ذلك.

2.1.1 المعادلة الحركية للتفاعل الكيميائي. ترتيب رد الفعل.

إحدى المهام التي تواجه الحركية الكيميائية هي تحديد تركيبة خليط التفاعل (أي تركيزات جميع الكواشف) في أي وقت، ومن أجل ذلك من الضروري معرفة مدى اعتماد معدل التفاعل على التركيزات. وبشكل عام، كلما زاد تركيز المواد المتفاعلة، زاد معدل التفاعل الكيميائي. تعتمد الحركية الكيميائية على ما يسمى. المسلمة الأساسية للحركية الكيميائية:

يتناسب معدل التفاعل الكيميائي طرديا مع حاصل ضرب تراكيز المواد المتفاعلة عند قوى معينة.

وهذا هو، لرد الفعل

أأ + ب ب + د + . ––> ه + .

يمكن أن تكون مكتوبة:

معامل التناسب k هو المعدل الثابت للتفاعل الكيميائي. ثابت المعدل يساوي عدديًا معدل التفاعل عند تركيزات جميع المواد المتفاعلة التي تساوي 1 مول/لتر.

يتم تحديد اعتماد معدل التفاعل على تركيزات المواد المتفاعلة بشكل تجريبي ويسمى المعادلة الحركية للتفاعل الكيميائي. من الواضح أنه من أجل كتابة المعادلة الحركية، من الضروري تحديد قيمة ثابت المعدل بشكل تجريبي والأسس عند تركيزات المواد المتفاعلة. الأس عند تركيز كل من المواد المتفاعلة في المعادلة الحركية للتفاعل الكيميائي (في المعادلة (II.4) x وy وz، على التوالي) هو الترتيب المحدد للتفاعل لهذا المكون. يمثل مجموع الأسس في المعادلة الحركية للتفاعل الكيميائي (x + y + z) الترتيب العام للتفاعل. ويجب التأكيد على أن ترتيب التفاعل يتم تحديده فقط من البيانات التجريبية ولا يرتبط به معاملات العناصر المتكافئةمع المواد المتفاعلة في معادلة التفاعل إن المعادلة المتكافئة للتفاعل هي معادلة توازن المادة ولا يمكنها بأي حال من الأحوال تحديد طبيعة مسار هذا التفاعل مع مرور الوقت.

في الحركية الكيميائية، من المعتاد تصنيف التفاعلات وفقًا لحجمها النظام العامتفاعلات. دعونا نفكر في اعتماد تركيز المواد المتفاعلة في الوقت المناسب لتفاعلات لا رجعة فيها (أحادية الجانب) ذات الرتب الصفرية والأولى والثانية.

2.1.2 ردود الفعل الصفرية

بالنسبة للتفاعلات ذات الرتبة الصفرية، تكون المعادلة الحركية بالشكل التالي:

يكون معدل التفاعل الصفري ثابتًا بمرور الوقت ولا يعتمد على تركيزات المواد المتفاعلة؛ يعد هذا أمرًا نموذجيًا بالنسبة للعديد من التفاعلات غير المتجانسة (التي تحدث عند واجهة الطور) في الحالة التي يكون فيها معدل انتشار الكواشف على السطح أقل من معدل تحولها الكيميائي.

2.1.3 ردود الفعل من الدرجة الأولى

دعونا نفكر في الاعتماد الزمني لتركيز المادة البادئة A في حالة التفاعل من الدرجة الأولى A ––> B. تتميز تفاعلات الدرجة الأولى بمعادلة حركية من الشكل (II.6). دعونا نستبدل التعبير (II.2) به:

(ثانيا.7)

بعد تكامل التعبير (II.7) نحصل على:

نحدد ثابت التكامل g من الشروط الأولية: في الوقت t = 0، يكون تركيز C مساويا للتركيز الأولي لـ Co. ويترتب على ذلك أن g = ln Co. نحن نحصل:

أرز. 2.3اعتماد لوغاريتم التركيز على الزمن في التفاعلات من الدرجة الأولى

وبالتالي، فإن لوغاريتم التركيز لتفاعل من الدرجة الأولى يعتمد خطيًا على الزمن (الشكل 2.3) وثابت المعدل يساوي عدديًا ظل زاوية ميل الخط المستقيم إلى محور الزمن.

من السهل الحصول من المعادلة (II.9) على تعبير لثابت المعدل لتفاعل من الدرجة الأولى في اتجاه واحد:

خاصية حركية أخرى للتفاعل هي نصف العمر t1/2 - الوقت الذي ينخفض ​​خلاله تركيز المادة البادئة بمقدار النصف مقارنة بالمادة الأصلية. دعونا نعبر عن t1/2 للتفاعل من الدرجة الأولى، مع الأخذ في الاعتبار أن C = ½Co:

(ثانيا.12)

كما يتبين من التعبير الناتج، فإن عمر النصف للتفاعل من الدرجة الأولى لا يعتمد على التركيز الأولي للمادة البادئة.

2.1.4 ردود الفعل من الدرجة الثانية

بالنسبة للتفاعلات من الدرجة الثانية، تكون المعادلة الحركية بالشكل التالي:

لننظر إلى أبسط حالة عندما تكون المعادلة الحركية بالشكل (II.14) أو، ما هو نفسه، في معادلة بالشكل (II.15) تكون تركيزات المواد الأولية هي نفسها؛ ويمكن إعادة كتابة المعادلة (II.14) في هذه الحالة على النحو التالي:

(ثانيا.16)

وبعد فصل المتغيرات والتكامل نحصل على:

يتم تحديد ثابت التكامل g، كما في الحالة السابقة، من الشروط الأولية. نحن نحصل:

وبالتالي، بالنسبة للتفاعلات من الدرجة الثانية مع معادلة حركية بالشكل (II.14)، فإن الاعتماد الخطي للتركيز العكسي على الزمن هو سمة (الشكل 2.4) وثابت المعدل يساوي ظل زاوية الميل من الخط المستقيم إلى محور الزمن:

(ثانيا.20)

أرز. 2.4اعتماد التركيز العكسي على الزمن لتفاعلات الدرجة الثانية

إذا كانت التركيزات الأولية للمواد المتفاعلة Co وA وCo وB مختلفة، فسيتم إيجاد ثابت معدل التفاعل من خلال المعادلة التكاملية (II.21)، حيث CA وCB هما تركيزات المواد المتفاعلة في الوقت t من البداية من رد الفعل:

(II.21)

في هذه الحالة، بالنسبة للمعدل الثابت نحصل على التعبير