हाइड्रोजन पेरोक्साइड गुण, सूत्र, संरचना और उपयोग

हाइड्रोजन पेरोक्साइड या ऑक्सीजन युक्त पानी, डाइऑक्सोजेन या डाइऑक्सानो एक रासायनिक यौगिक है जिसे सूत्र H2O2 द्वारा दर्शाया जाता है। अपने शुद्ध रूप में, यह तरल अवस्था में होने के अलावा, रंग नहीं दिखाता है, लेकिन यह पानी की तुलना में थोड़ा अधिक चिपचिपा होता है, जो "हाइड्रोजन पुलों" की मात्रा के कारण बनता है. 

इस पेरोक्साइड को सरलतम पेरोक्साइड के रूप में भी पहचाना जाता है, पेरोक्साइड यौगिकों के रूप में समझा जाता है जिसमें एक सरल ऑक्सीजन-ऑक्सीजन बंधन होता है. 

इसके उपयोग विविध हैं, और इसकी शक्ति से एक ऑक्सीडेंट, विरंजन एजेंट और कीटाणुनाशक के रूप में, और यहां तक ​​कि उच्च सांद्रता में, यह अंतरिक्ष यान के ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया गया है, जिसमें प्रणोदक और विस्फोटकों के रसायन विज्ञान में विशेष रुचि है।. 

हाइड्रोजन पेरोक्साइड, एक अस्थिर है, और आधार या उत्प्रेरक की उपस्थिति में धीरे-धीरे विघटित होता है। इस अस्थिरता के कारण, पेरोक्साइड को आमतौर पर कुछ प्रकार के स्टेबलाइज़र के साथ संग्रहीत किया जाता है, जो थोड़ा अम्लीय समाधानों की उपस्थिति में होता है. 

हाइड्रोजन पेरोक्साइड उन जैविक प्रणालियों में पाया जा सकता है जो मानव शरीर का हिस्सा हैं, और एंजाइम जो इसे विघटित करके कार्य करते हैं, उन्हें "पेरोक्सीडेस" के रूप में जाना जाता है।. 

खोज

हाइड्रोजन पेरोक्साइड की खोज फ्रांसीसी वैज्ञानिक लुई जैक्स थेनार्ड को सौंपी गई, जब उन्होंने नाइट्रिक एसिड के साथ बेरियम पेरोक्साइड पर प्रतिक्रिया की.

इस प्रक्रिया के एक उन्नत संस्करण में हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग किया गया था, और सल्फ्यूरिक एसिड के अतिरिक्त द्वारा ताकि बेरियम सल्फेट को अवक्षेपित किया जा सके। इस प्रक्रिया का उपयोग उन्नीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध से बीसवीं शताब्दी के मध्य तक पेरोक्साइड के उत्पादन के लिए किया गया था. 

यह हमेशा सोचा गया था कि पेरोक्साइड अस्थिर था, इसे पानी से अलग करने के सभी असफल प्रयासों के कारण। लेकिन अस्थिरता, मुख्य रूप से संक्रमण धातुओं के लवण की अशुद्धियों के निशान के कारण थी, जो उनके अपघटन को उत्प्रेरित करती थी. 

शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड को पहली बार 1894 में संश्लेषित किया गया था, इसकी खोज के लगभग 80 साल बाद, वैज्ञानिक रिचर्ड वोल्फेंस्टीन का धन्यवाद जिन्होंने इसे वैक्यूम आसवन के लिए धन्यवाद दिया।. 

इसकी आणविक संरचना को निर्धारित करना मुश्किल था, लेकिन इतालवी रासायनिक भौतिक विज्ञानी, जियाकोमो कैरारा, वह था जिसने क्रायोस्कोपिक वंश द्वारा अपने आणविक द्रव्यमान का निर्धारण किया, जिसकी बदौलत इसकी संरचना की पुष्टि की जा सकती है। तब तक, कम से कम, एक दर्जन काल्पनिक संरचनाओं का प्रस्ताव किया गया था.

उत्पादन

पहले, हाइड्रोजन पेरोक्साइड को औद्योगिक रूप से अमोनियम पेरोक्साइडसल्फ़ेट के हाइड्रोलिसिस द्वारा तैयार किया गया था, जो सल्फ्यूरिक एसिड में अमोनियम बिस्ल्फेट (एनएच 4 एचएसओ 4) के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया गया था।.

आजकल, हाइड्रोजन पेरोक्साइड को लगभग विशेष रूप से एंथ्राक्विनोन प्रक्रिया द्वारा निर्मित किया जाता है, जिसे 1936 में औपचारिक रूप से और 1939 में पेटेंट कराया गया था। यह एंथ्राक्विनोन (जैसे 2-एथिलैन्थ्राक्विन या 2-एमाइल व्युत्पन्न) की कमी से शुरू होता है। एंथ्राहाइड्रोक्विनोन से संबंधित, आमतौर पर एक पैलेडियम उत्प्रेरक पर हाइड्रोजनीकरण द्वारा.

एंथ्राहाइड्रोक्विनोन तब उप-उत्पाद के रूप में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ प्रारंभिक एंथ्राक्विनोन को पुन: उत्पन्न करने के लिए ऑटॉक्सिडेशन से गुजरता है। अधिकांश व्यावसायिक प्रक्रियाएं एक व्युत्पन्न एन्थ्रेसीन घोल के माध्यम से संपीड़ित हवा को बुदबुदाते हुए ऑक्सीकरण प्राप्त करती हैं, ताकि हवा में मौजूद ऑक्सीजन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और पुनर्जीवित करने वाले तरल हाइड्रोजन परमाणुओं (हाइड्रॉक्सी समूहों) के साथ प्रतिक्रिया करता है। anthraquinone.

हाइड्रोजन पेरोक्साइड को तब निकाला जाता है, और धातु उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन गैस का उपयोग करके डिहाइड्रॉक्सी यौगिक (एन्थ्रेसीन) से एंथ्राक्विनोन व्युत्पन्न को फिर से कम किया जाता है। चक्र के बाद दोहराता है.

प्रक्रिया का अर्थशास्त्र क्विनोन (जो महंगा है), निष्कर्षण सॉल्वैंट्स, और हाइड्रोजनीकरण उत्प्रेरक के प्रभावी पुनर्चक्रण पर काफी हद तक निर्भर करता है.

हाइड्रोजन पेरोक्साइड के गुण

हाइड्रोजन पेरोक्साइड को पतला समाधान में हल्के नीले तरल के रूप में दिखाया गया है, और मामूली कड़वा स्वाद के साथ, कमरे के तापमान पर बेरंग है। हाइड्रोजन बंध के कारण यह पानी की तुलना में थोड़ा अधिक चिपचिपा होता है.

इसे एक कमजोर एसिड (PubChem, 2013) माना जाता है। यह एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट भी है, जो इसके अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए जिम्मेदार है जो कि ऑक्सीडेंट के रूप में वास्तविक के अलावा, ब्लीच हैं - कागज उद्योग के लिए - और एक कीटाणुनाशक के रूप में भी। कम तापमान पर यह क्रिस्टलीय ठोस की तरह व्यवहार करता है. 

जब यह कार्बामाइड पेरोक्साइड (CH6N2O3) (PubChem, 2011) का निर्माण कर रहा है, तो इसका उपयोग दंत सफेदी के रूप में काफी प्रसिद्ध है, या तो पेशेवर रूप से या किसी विशेष तरीके से प्रशासित किया जाता है।. 

जीवित कोशिकाओं में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के महत्व के बारे में बहुत सारा साहित्य है, क्योंकि यह ऑक्सीडेटिव जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं के अलावा, हानिकारक मेजबान के खिलाफ जीव की रक्षा में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।.

इसके अलावा, अधिक सबूत (PubChem, 2013) है कि शरीर में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के निम्न स्तर पर भी, विशेष रूप से उच्च जीवों में इसकी मौलिक भूमिका है। इस तरह, यह एक महत्वपूर्ण सेलुलर सिग्नलिंग एजेंट के रूप में माना जाता है, जो संकुचन मार्गों और वृद्धि के प्रवर्तकों दोनों को संशोधित करने में सक्षम है।. 

अवसादग्रस्तता विकार "विटिलिगो" (Lpepez-Lázaro, 2007) से पीड़ित रोगियों की त्वचा में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के संचय के कारण, मानव एपिडर्मिस में अपने कार्य करने की सामान्य क्षमता नहीं होती है, इस तरह से यह सुझाव दिया जाता है कि पेरोक्साइड का संचय कैंसर के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है.

यहां तक ​​कि, प्रायोगिक डेटा, (लोपेज़-लाज़रो, 2007), दिखाते हैं कि कैंसर कोशिकाएं बड़ी मात्रा में पेरोक्साइड का उत्पादन करती हैं, जो डीएनए प्रत्यावर्तन, कोशिका प्रसार आदि से जुड़ी होती हैं।. 

हवा में अनायास हाइड्रोजन पेरोक्साइड की थोड़ी मात्रा का उत्पादन किया जा सकता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड अस्थिर है, और तेजी से ऑक्सीजन और पानी में विघटित हो जाता है, प्रतिक्रिया में गर्मी जारी करता है. 

यद्यपि यह ज्वलनशील नहीं है, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है कि यह एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट (एटीएसडीआर, 2003) है, जो कार्बनिक पदार्थों के संपर्क में आने पर सहज दहन का कारण बन सकता है. 

हाइड्रोजन पेरोक्साइड में, ऑक्सीजन (रेनेर-कैन्हम, 2000) में एक "असामान्य" ऑक्सीकरण अवस्था होती है, क्योंकि एक ही वैद्युतीयऋणात्मकता वाले परमाणुओं के जोड़े बंधे होते हैं, इसलिए, यह माना जाता है कि बंधन इलेक्ट्रॉन की जोड़ी है उनके बीच फूट डालो। इस स्थिति में, प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु में ऑक्सीकरण संख्या 6 माइनस 7, या - l होती है, जबकि हाइड्रोजन परमाणुओं में अभी भी + L होता है।. 

पानी के संबंध में हाइड्रोजन पेरोक्साइड की शक्तिशाली ऑक्सीकरण शक्ति को इसकी ऑक्सीकरण क्षमता (रेनेर-कैन्हम, 2000) द्वारा समझाया गया है, ताकि यह फेरस (II) आयन को फेरिक (III) आयन को ऑक्सीकृत कर सके, जैसा कि दिखाया गया है निम्नलिखित प्रतिक्रिया:

हाइड्रोजन पेरोक्साइड में भी डिसटुबेर की संपत्ति होती है, अर्थात दोनों को कम और ऑक्सीकरण करते हैं (रेनेर-कैन्हम, 2000), जैसा कि निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं द्वारा दिखाया गया है:

दो समीकरणों को जोड़ने पर, निम्न वैश्विक समीकरण प्राप्त होता है:

यद्यपि "विघटन" को थर्मोडायनामिक रूप से बोलने का समर्थन किया जाता है, लेकिन यह किनेटिक रूप से पसंदीदा नहीं है। लेकिन (Rayner-Canham, 2000), इस प्रतिक्रिया के कैनेटीक्स को उत्प्रेरक के उपयोग के साथ इष्ट किया जा सकता है जैसे कि आयोडाइड आयन या अन्य संक्रमण धातु आयन।.

उदाहरण के लिए, एंजाइम "उत्प्रेरित" जो हमारे शरीर में मौजूद है, इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने में सक्षम है, ताकि यह हमारी कोशिकाओं में मौजूद हानिकारक पेरोक्साइड को नष्ट कर दे. 

क्षारीय समूह के सभी ऑक्साइड, पानी के साथ सख्ती से प्रतिक्रिया करते हैं, धातु हाइड्रॉक्साइड के संगत समाधान देने के लिए, लेकिन सोडियम डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड उत्पन्न करता है, और डाइऑक्साइडाइड हाइड्रोजन पेरोक्साइड और ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, जैसा कि दिखाया गया है। निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं (रेनेर-कैन्हम, 2000):

हाइड्रोजन पेरोक्साइड से एकत्र अन्य रोचक आंकड़े हैं: 

• आणविक द्रव्यमान: 34,017 ग्राम / मोल
• घनत्व: 20% पर 1.11 ग्राम / सेमी 3, 30% (w / w) के समाधान में, और शुद्ध समाधान में 20 inC पर 1,450 ग्राम / सेमी 3.
• पिघलने और क्वथनांक क्रमशः -0.43 ° C और 150.2 ° C हैं.
• यह पानी के साथ गलत है.
• कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील, अल्कोहल और अघुलनशील.
• इसकी अम्लता का मान pKa = 11.75 है.

संरचना

हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अणु एक गैर-प्लानर अणु का गठन करता है। यद्यपि ऑक्सीजन-ऑक्सीजन बंधन सरल है, अणु में अपेक्षाकृत उच्च रोटेशन बाधा है (विकिपीडिया इनसाइक्लोपीडिया लिब्रे, 2012), अगर हम इसे उदाहरण के लिए ईथेन के साथ तुलना करते हैं जो एक साधारण लिंक द्वारा भी बनता है. 

यह अवरोध आसन्न ऑक्जेन के आयन जोड़े के बीच प्रतिकर्षण के कारण होता है और यह पता चलता है कि पेरोक्साइड "एट्रोपिसोमर्स" दिखाने में सक्षम है जो स्टीरियोइडिसोमर्स हैं जो एक एकल बंधन के चारों ओर बिगड़े हुए घुमाव के कारण उत्पन्न होते हैं, जहां ऊर्जा के कारण अंतर होता है विकृति विकृति या अन्य योगदानकर्ताओं के लिए, वे एक रोटेशन अवरोध पैदा करते हैं जो व्यक्तिगत अनुरूपकों के अलगाव की अनुमति देने के लिए पर्याप्त उच्च होता है. 

हाइड्रोजन पेरोक्साइड के गैसीय और क्रिस्टलीय रूपों की संरचनाएं, काफी भिन्न होती हैं, और इन अंतरों को हाइड्रोजन बंधन के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है जो गैसीय रूप में अनुपस्थित है. 

अनुप्रयोगों

चिकित्सा अनुप्रयोगों (हाइड्रोजन पेरोक्साइड) के लिए कई घरों में हाइड्रोजन पेरोक्साइड कम सांद्रता में (3 से 9% तक) पाया जाता है, साथ ही कपड़े या बालों को सफेद करने के लिए भी आम है।. 

उच्च सांद्रता में इसका उपयोग औद्योगिक रूप से, वस्त्रों और कागज के विरंजन के लिए भी किया जाता है, साथ ही अंतरिक्ष यान के लिए ईंधन, स्पंजी रबर और कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के लिए भी उपयोग किया जाता है।. 

यह हाइड्रोजन पेरोक्साइड के समाधान को संभालने के लिए सलाह दी जाती है, यहां तक ​​कि पतला भी, दस्ताने और आंखों की सुरक्षा के साथ, क्योंकि यह त्वचा पर हमला करता है. 

हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक महत्वपूर्ण औद्योगिक रासायनिक यौगिक है (रेनेर-कैन्हम, 2000); हर साल दुनिया भर में 106 टन के आदेश के आसपास होने वाली। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग औद्योगिक अभिकर्मक के रूप में भी किया जाता है, उदाहरण के लिए सोडियम पेरोक्सोबोरेट के संश्लेषण में.

हाइड्रोजन पेरोक्साइड में पुराने चित्रों (रेनेर-कैन्हम, 2000) की बहाली में एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है, क्योंकि ज्यादातर इस्तेमाल किए गए सफेद वर्णक में से एक का नेतृत्व सफेद था, जो एक मिश्रित बुनियादी कार्बोनेट के अनुरूप होगा, जिसका सूत्र Pb3 है ( ओह) 2 (C03) 2.

हाइड्रोजन सल्फाइड के निशान इस सफेद यौगिक को लीड सल्फाइड (इल) में बदल देते हैं, जो कि काला होता है, जो पेंट को दाग देता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अनुप्रयोग लीड सल्फाइड (इल) को सफेद लीड सल्फेट (इल) में ऑक्सीकृत करता है, जो निम्नलिखित प्रतिक्रिया के बाद, पेंट के सही रंग को पुनर्स्थापित करता है:

हाइलाइट करने के लिए एक और जिज्ञासु अनुप्रयोग (रेनेर-कैन्हम, 2000), बालों के आकार को बदलने के लिए एक ऐसा अनुप्रयोग है, जो प्राकृतिक रूप से डिस्फाइड पुलों पर हमला करता है, जो प्राकृतिक रूप से थोड़ा बेसिक घोल में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के माध्यम से होता है, जिसे रॉकवेलर ने खोजा वर्ष 1930 में संस्थान. 

प्रोपेलेंट और विस्फोटक में कई गुण हैं (रेनेर-कैन्हम, 2000)। दोनों एक तीव्र एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया के माध्यम से काम करते हैं जो बड़ी मात्रा में गैस का उत्पादन करता है। इस गैस का निष्कासन वह है जो रॉकेट को आगे बढ़ाता है, लेकिन विस्फोटक के मामले में यह मुख्य रूप से गैस के उत्पादन से उत्पन्न सदमे की लहर है जो नुकसान का कारण बनता है. 

पहले रॉकेट चालित विमान में इस्तेमाल होने वाली प्रतिक्रिया में हाइड्रोजाइन के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड के मिश्रण का उपयोग किया गया था, जिसमें दोनों ने आणविक नाइट्रोजन गैस और पानी देने पर प्रतिक्रिया व्यक्त की, जैसा कि निम्नलिखित प्रतिक्रिया में चित्रित किया गया है: 

जब अभिकारक और उत्पादों में से हर एक की ऊर्जा एनजाइना का योग करती है, तो इसका परिणाम यह होता है कि हाइड्रेंजिन की खपत के प्रत्येक मोल के लिए 707 Kj / mol की ऊष्मा निकलती है, जिसका अर्थ होता है एक बहुत ही एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया.

इसका मतलब यह है कि यह प्रणोदक में ईंधन के रूप में इस्तेमाल होने वाली अपेक्षाओं को पूरा करता है, क्योंकि दो प्रतिक्रियाशील तरल पदार्थों के बहुत छोटे संस्करणों के माध्यम से बहुत बड़ी मात्रा में गैस का उत्पादन होता है। इन दो तरल पदार्थों की प्रतिक्रियाशीलता और क्षरण को देखते हुए, उन्हें अब आधारों में सुरक्षित मिश्रणों द्वारा उसी मानदंड पर प्रतिस्थापित किया गया है जिसे ईंधन के रूप में उपयोग करने के लिए चुना गया था।. 

चिकित्सा पहलू में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग घावों की सफाई, अल्सर को दबाने और स्थानीय संक्रमणों में सामयिक समाधान के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग बाहरी श्रवण नहर में भड़काऊ प्रक्रियाओं के उपचार में या ग्रसनीशोथ उपचार में गरारे करने के लिए भी किया जाता है।.

यह दंत चिकित्सा के क्षेत्र में दांतों की जड़ नहरों या दंत लुगदी के अन्य गुहाओं को साफ करने के लिए भी प्रयोग किया जाता है, जैसे कि एंडोडोंटिक्स, अंततः छोटी दंत प्रक्रियाओं में.

घाव, या अल्सर, आदि की सफाई में इसका उपयोग। क्योंकि यह एक एजेंट है जो सूक्ष्मजीवों को नष्ट करने में सक्षम है, लेकिन बैक्टीरिया के बीजाणुओं को नहीं, इसका मतलब यह नहीं है कि सभी सूक्ष्मजीवों को मार दें, लेकिन यह इन के स्तर को कम करता है, ताकि संक्रमण बड़ी समस्याओं में न जाए। तो यह निम्न स्तर के कीटाणुनाशक और एंटीसेप्टिक्स के स्तर से संबंधित होगा. 

हाइड्रोजन पेरोक्साइड कुछ डि-एस्टर के साथ प्रतिक्रिया करता है, जैसे कि फेनिल ऑक्सालेट एस्टर, और केमिलुमिनेसिसिन का उत्पादन करता है, यह द्वितीयक प्रकार का एक अनुप्रयोग है, जो प्रकाश पट्टियों में पाया जाता है, जिसे अंग्रेजी में "ग्लो स्टिक" के नाम से जाना जाता है।.

इसके सभी उपयोगों के अलावा, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उपयोग के साथ ऐतिहासिक घटनाएं हैं, क्योंकि यह अभी भी एक रासायनिक यौगिक है जो उच्च सांद्रता में है और इसकी प्रतिक्रियाशीलता को देखते हुए, विस्फोट हो सकता है, जिसका अर्थ है कि सुरक्षात्मक उपकरण आवश्यक है। हैंडलिंग के दौरान व्यक्तिगत, साथ ही भंडारण की पर्याप्त स्थितियों को ध्यान में रखते हुए.

संदर्भ

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