PEROXYDE D'HYDROGÈNE (H2O2): STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, UTILISATIONS, OBTENTION - CHIMIE - 2025

Le peroxyde d'hydrogène est un composé inorganique de formule chimique H ₂ O ₂. De tous, c'est le peroxyde le plus simple de cette famille de composés chimiques. Sa formule structurelle est HOOH, ce pont oxygéné interne étant caractéristique de tous les peroxydes.

En 1818, H ₂ O ₂ est identifié par Louies Jacques Thénard, qui prépare un composé chimique qu'il appelle alors peroxyde d'hydrogène. C'est un composé instable, il se décompose lors d'une exposition à la lumière, à la chaleur et à certains métaux.

Formule chimique du peroxyde d'hydrogène

C'est un composé très utile qui est utilisé dans la désinfection des plaies mineures, le blanchiment des cheveux, le traitement de l'eau, etc. Bien qu'il puisse avoir des actions néfastes pour l'homme, il se trouve dans toutes les cellules eucaryotes des êtres vivants, où il remplit plusieurs fonctions bénéfiques.

Le peroxyde d'hydrogène produit l'oxydation de substances toxiques telles que les phénols, l'éthanol, le formaldéhyde, etc., produits qui sont éliminés par le foie et les reins. De plus, il contribue à la destruction des bactéries phagocytées par les leucocytes neutrophiles et les macrophages.

Structure

Molécule

Molécule de peroxyde d'hydrogène représentée par un modèle de balle et bâton. Source: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

L'image du haut montre la structure de la molécule de H ₂ O ₂ (HOOH), avec les sphères rouges correspondant aux atomes d'oxygène et les blanches aux atomes d'hydrogène. Notez que la molécule n'est pas plate, et que les atomes H ne sont pas éclipsés dans l'espace (en face l'un de l'autre).

Fait intéressant, H ₂ O ₂ a du mal à faire tourner sa liaison simple centrale OO, de sorte que les positions de ces H ne peuvent pas être interchangées; l'un ne descendra pas tandis que l'autre montera.

Parce que? Parce que dans les deux atomes d'oxygène, il y a deux paires d'électrons libres, ce qui donne un total de huit électrons très proches qui se repoussent en raison de leurs charges négatives.

Les rotations

Pourtant, le lien OO est sensible à une légère rotation en raison des interactions avec son environnement.

Par exemple, en rapprochant les deux pouces, avec les index étendus et les autres fermés, comme pour dessiner un terrain, puis en tournant les pouces de telle manière que l'un des index pointe vers l'avant et l'autre vers l'arrière, vous aurez un représentation approximative de H ₂ O ₂.

Si un corps touche l'un des index, les pouces tourneront en réponse à cette interaction; cependant, ils retourneront immédiatement à leur position d'origine en raison des répulsions électroniques mentionnées ci-dessus. Ces rotations encadrent ainsi les aspects dynamiques de cette molécule.

Interactions intermoléculaires

A l'état liquide, H ₂ O ₂ parvient à établir des liaisons hydrogène (HOOH-O ₂ H ₂), faute de quoi son point d'ébullition élevé (150 ºC) par rapport à celui de l'eau ne serait pas expliqué.

Une fois qu'elles passent dans la phase gazeuse, les molécules H ₂ O ₂ ne peuvent vraisemblablement plus former de tels ponts, en raison non seulement de la plus grande distance intermoléculaire, mais aussi les atomes d'hydrogène seraient les premiers à toucher en cas de collisions (cela peut visualisé à nouveau à l'aide du modèle de doigt).

Pendant ce temps, en phase solide, l'angle des plans établis par le H est de 90 ° (placez les index perpendiculairement). Désormais, les liaisons hydrogène deviennent encore plus importantes et les molécules de H ₂ O ₂ sont disposées dans un cristal à structure tétragonale.

Propriétés

sBouteille de peroxyde d'hydrogène. Dans les pharmacies, il est atteint avec une concentration de 3% m / v. Source: Pixnio.

Des noms

-Du peroxyde d'hydrogène

-Dioxidane

-Oxidanol

-Acide perhydroxique

-O-hydroxyol

-Eau oxygénée

Masse molaire

34,0147 g / mol

Apparence physique

Liquide bleu pâle (concentré) ou incolore. Il est légèrement plus visqueux et dense que l'eau. Il est distillé pour la sécurité à basse température et à pression réduite, car il se décompose en chauffant sous une forme explosive.

Odeur

Odeur forte ou semblable à celle de l'ozone.

Goût

Amer

Densité

Solide 1,71 g / cm ³

Les densités de ses solutions aqueuses dépendent de leur concentration; par exemple, à 27%, il a une densité de 1,10 g / cm ³, tandis qu'à 50%, 1,13 g / cm ³

Point de fusion

- 0,43 ºC

Point d'ébullition

150,2 ° C Cette valeur a été obtenue par extrapolation, car le peroxyde d'hydrogène se décompose à haute température.

Solubilité dans l'eau

Miscible ≥ 100 mg / mL à 25 ºC

Solubilité

Il est soluble dans l'éther et les alcools, mais insoluble dans l'éther de pétrole. Il se décompose en eau et en oxygène dans de nombreux solvants organiques.

Coefficient de partage octanol / eau

Log P = - 0,43

La pression de vapeur

5 mmHg à 30 ° C

Constante de dissociation

pKa = 11,72

pH

Les solutions de peroxyde d'hydrogène sont légèrement acides. Par exemple, un 35% a un pH de 4,6; mais concentré à 90%, le pH devient moins acide: 5,1.

Indice de réfraction (n

1 4061

Viscosité

1245 cPois à 20 ° C

Capacité thermique

1267 J / gK (gaz)

2,619 J / gK (liquide)

Chaleur de vaporisation

1 519 J / g K

Stabilité

Stable dans les conditions recommandées. Il est en outre stabilisé par l'addition d'acétanilide et de sels d'étain.

Corrosion

Corrosif

Décomposition

Il se décompose lors d'une exposition à la lumière ou en présence de substances oxydantes et réductrices. Il se décompose également en chauffant. Lorsqu'il se décompose, il libère de l'eau et de l'oxygène, et est favorisé par une augmentation du pH et de la température, ainsi que par la présence de l'enzyme catalase.

Tension superficielle

80,4 dynes / cm à 20 ° C

Réactivité

H ₂ O ₂ agit comme un agent oxydant dans les solutions acides de fer ferreux (Fe ²⁺) au fer ferrique (F ³⁺); il oxyde également l'ion sulfite (SO ₃ ^2-) en ion sulfate (SO ₄ ^2-).

Il peut également agir comme réducteur en présence de solutions basiques, en réduisant l'hypochlorite de sodium (NaOCl) et le permanganate de potassium (KMnO ₄) avec libération d'oxygène.

Applications

Blanchiment

Le peroxyde d'hydrogène est utilisé dans l'industrie papetière pour le blanchiment des pâtes et papiers, qui consomme la majeure partie de sa production annuelle.

Désinfectant

Le peroxyde d'hydrogène est un antiseptique doux pour prévenir l'infection des petites plaies, des éraflures et des brûlures. Il est également utilisé comme bain de bouche et pour soulager une légère irritation de la bouche due à la présence d'aphtes ou de gingivite.

Il est également utilisé pour désinfecter les surfaces, l'intérieur des réfrigérateurs, l'eau et lutter contre la prolifération bactérienne excessive dans les systèmes d'eau et les tours de refroidissement. Le peroxyde d'hydrogène libère des radicaux libres d'oxygène, qui décomposent les polluants.

Détergent

Le peroxyde d'hydrogène est utilisé dans la fabrication de détergents de blanchiment, y compris le percarbonate de sodium. Ce composé est un complexe de carbonate de sodium et de peroxyde d'hydrogène qui, lorsqu'il est dissous dans l'eau, se sépare en ses composants.

Application cosmétique

Le peroxyde d'hydrogène dilué est utilisé dans la décoloration des cheveux, avant la coloration. Il est également utilisé pour blanchir les dents, ainsi que dans un dentifrice fait maison.

Propergol

Le peroxyde d'hydrogène est utilisé comme monopropulseur ou composant oxydant d'une fusée bipropolente. Il se décompose en libérant de l'oxygène et de l'eau, une caractéristique qui a permis son utilisation comme propulseur.

Il est pompé dans une cellule de réaction en présence d'un catalyseur qui accélère ladite décomposition. Pendant ce temps, une vapeur d'eau à haute température est produite.

Lorsque la vapeur est expulsée à travers un espace, elle produit une impulsion. Le sous-marin V-80, construit en 1940, utilisait l'oxygène généré par le peroxyde d'hydrogène dans ses turbines; appelé système de turbine de Walter.

Obtention

Dans un premier temps, le peroxyde d'hydrogène était obtenu industriellement par hydrolyse du persulfate d'ammonium, ou électrolyse du bisulfate d'ammonium, NH ₄ HSO ₄.

Le peroxyde d'hydrogène est actuellement obtenu industriellement grâce à l'utilisation d'anthraquinone. Le processus se déroule en quatre étapes: hydrogénation, filtration, oxydation, extraction et purification.

Hydrogénation

L'alkylanthroquinone est hydrogénée par passage de l'hydrogène gazeux à travers un hydrogénateur chargé d'alumine et d'une petite quantité de catalyseur (palladium). La température est maintenue à 45 ° C sous agitation permanente.

L'alkyldroquinone est convertie en alkyl anthrahydroquinone et en tétrahydroalkylanthrahydroquinone, cette dernière étant choisie pour sa commodité pour les procédures suivantes.

Filtration

La solution contenant l'anthraquinone hydrogénée est filtrée pour éliminer les traces du catalyseur qu'elle peut contenir.

Oxydation

La solution filtrée est oxydée en y faisant passer de l'air, formant du peroxyde d'hydrogène de faible pureté.

Extraction et purification

La solution de peroxyde d'hydrogène passe à travers une colonne d'extraction liquide-liquide. L'eau s'écoule à travers la colonne, tandis que la solution de peroxyde d'hydrogène y est pompée.

L'eau atteint le fond de l'extracteur avec une concentration en peroxyde d'hydrogène comprise entre 25 et 35% p / p. Ensuite, il est purifié par distillation sous vide, jusqu'à une concentration en peroxyde d'hydrogène de 30%. Enfin il se stabilise et se stocke.

Des risques

Brûlure de peroxyde d'hydrogène. Source: Bobjgalindo

Le peroxyde d'hydrogène est un agent corrosif, donc au contact de la peau, il produit une irritation sévère, en plus d'un blanchiment temporaire (image du haut). Il peut également provoquer des lésions oculaires, des démangeaisons, une éruption cutanée, des rougeurs et des cloques.

L'inhalation provoque une irritation du nez, de la gorge et des poumons. Pendant ce temps, une exposition répétée peut provoquer une bronchite, une toux, des mucosités et un essoufflement. Et comme si cela ne suffisait pas, cela génère également des maux de tête, des vertiges, des nausées et des vomissements.

Une exposition sévère au peroxyde d'hydrogène peut provoquer une accumulation de liquide dans les poumons, appelée œdème pulmonaire - une affection grave qui nécessite une attention médicale rapide.

L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a établi le maximum autorisé pour le peroxyde d'hydrogène de 1 ppm dans un environnement de travail sur une période de 8 heures. Cependant, comme il s'agit d'un composé mutagène, l'exposition doit être réduite au minimum.

Références

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