پراکسید هیدروژن (H₂O₂) همه جا هست. این در سفید کننده، رنگ مو، کابینت تمیز کننده و حتی سفید کننده دندان شما وجود دارد. چیزی که ممکن است ندانید این است که این ماده شیمیایی همیشه در حال تجزیه است. این خیلی آهسته اتفاق می افتد، اما، با جادوی علم، می توانیم سرعت آن را افزایش دهیم.

چرا پراکسید هیدروژن تجزیه می شود؟

وقتی نوبت به تعیین دقیق اینکه چرا پراکسید هیدروژن به این راحتی تجزیه می شود، باید به ساختار شیمیایی H نگاه کنیم.₂O₂ مولکول

پراکسید هیدروژن حاوی یک پیوند اکسیژن-اکسیژن است. در غیر این صورت به عنوان پیوند پراکسید شناخته می شود، این بسیار ضعیف و ناپایدار است.

هنگامی که پیوند اکسیژن و اکسیژن آن شکسته می شود، پراکسید هیدروژن به آب و اکسیژن تجزیه می شود. هنگامی که این اتفاق می افتد، رادیکال های آزاد را آزاد می کند که به شدت با مواد دیگر واکنش نشان می دهند.

در حالی که این واکنش تجزیه می تواند توسط یک کاتالیزور تسریع شود، ناپایداری پیوند پراکسید به این معنی است که تجزیه به طور طبیعی نیز رخ می دهد.

تجزیه طبیعی پراکسید هیدروژن

از کاربردهای آرایشی گرفته تا صنعتی، پراکسید هیدروژن برای موارد مختلفی استفاده می شود. اما همیشه یک چیز مشترک در این صنایع وجود دارد: نحوه ذخیره پراکسید هیدروژن.

پراکسید هیدروژن ماندگاری محدودی دارد زیرا با گذشت زمان به طور طبیعی به آب و گاز اکسیژن تجزیه می شود. اگرچه این مدتی طول می کشد، اما پرتوهای UV از نور خورشید و همچنین شرایط گرم می توانند واکنش تجزیه را کاتالیز کنند.

به همین دلیل است که پراکسید هیدروژن معمولاً در تاریکی ذخیره می شود ظروف پلاستیکی. رنگ مات از ماده شیمیایی در برابر نور خورشید محافظت می کند، در حالی که مواد پلاستیکی برای هرگونه تجمع گاز اکسیژن که ممکن است رخ دهد، سازگار است.

به عنوان مثال، یک ظرف شیشه ای در صورت افزایش فشار، پتانسیل شکستن آن را دارد. همچنین به همین دلیل است که درپوش‌های دارای تهویه روی ظروف پراکسید هیدروژن نصب می‌شوند، زیرا این ظروف راه فراری برای هر گونه اکسیژن تکامل یافته فراهم می‌کنند.

واکنش های پراکسید هیدروژن

پراکسید هیدروژن به چند روش شیمیایی واکنش می دهد:

1. تجزیه: پراکسید هیدروژن چگونه تجزیه می شود؟ از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است. در دماها و غلظت های بالاتر تجزیه می شود و آب و اکسیژن تشکیل می شود. تجزیه پراکسید هیدروژن می تواند توسط ترکیبات دیگری مانند فلزات واسطه مانند نقره و پلاتین کاتالیز شود.
2. واکنش های ردوکس: بسته به سطح pH، پراکسید هیدروژن دارای خواص احیاء کننده و اکسید کننده قوی (ردوکس) است. به عنوان یک عامل اکسید کننده، می تواند الکترون ها را از مواد دیگر حذف کند. به عنوان یک عامل کاهنده، می تواند یون های معدنی مختلف را کاهش دهد.
3. پیشرو سایر ترکیبات پراکسید: پراکسید هیدروژن به عنوان یک اسید ضعیف، هنگامی که با فلزات مختلف و ترکیبات آنها ترکیب می شود، هیدروپراکسید تشکیل می دهد.

چه کاتالیزوری در تجزیه پراکسید هیدروژن استفاده می شود؟

نور خورشید تنها چیزی نیست که می تواند واکنش تجزیه در پراکسید هیدروژن را سرعت بخشد. در آزمایشگاه می توان از چندین کاتالیزور برای تسریع سرعت واکنش استفاده کرد. این شامل:

در بدن، آنزیم کاتالاز چیزی است که تجزیه پراکسید هیدروژن به آب و گاز اکسیژن را کاتالیز می کند. این فرآیند تقریباً در هر موجود زنده ای اتفاق می افتد، از جمله زنبورها

هنگام انجام واکنش در آزمایشگاه، اکسید منگنز (IV) به طور کلی کاتالیزور ترجیحی برای استفاده است. با این حال، طیف گسترده‌ای از کاتالیزورها برای انتخاب وجود دارد و هر کدام اثربخشی متفاوتی خواهند داشت.

چرا کاتالیزورها واکنش ها را تسریع می کنند؟

کاتالیزورها قادرند انرژی فعال سازی مورد نیاز برای یک واکنش را کاهش دهند. این بدان معنی است که آنها می توانند سرعت یک واکنش را بدون مصرف افزایش دهند.

بنابراین، در پایان یک واکنش، کاتالیزور باقیمانده قابل استفاده مجدد است. این برای فرآیندهای تجاری یا صنعتی بسیار مفید است زیرا محصول کمتری مصرف می شود.

چگونه پراکسید هیدروژن در واکنش های شیمیایی تجزیه می شود؟

هنگامی که مقدار کمی کاتالیزور را به یک فلاسک حاوی محلول پراکسید هیدروژن آبی اضافه می کنید، اولین چیزی که متوجه خواهید شد تغییر رنگ آنی است.

در حضور اکسید منگنز (IV) یا کلرید آهن (III)، محلول شفاف بلافاصله سیاه می شود. همانطور که کاتالیزور جادویی خود را انجام می دهد، پراکسید هیدروژن بسیار سریع شروع به تجزیه می کند.

هنگامی که این اتفاق می افتد، محلول به سرعت شروع به وزیدن می کند. این ناشی از 2 چیز است:

• تجزیه سریع به این معنی است که مقدار زیادی گاز اکسیژن به شکل حباب در حال تولید است
• واکنش تجزیه انرژی گرمایی را آزاد می کند و آن را به یک واکنش گرمازا و گازدار تبدیل می کند

با ادامه تجزیه پراکسید هیدروژن، به دلیل حجم گاز اکسیژن تولید شده، فشار زیادی به سرعت در فلاسک ایجاد می شود. واکنش با پرتاب شدید مخلوط به سمت بالا از فلاسک به اوج خود می رسد.

خمیر دندان فیل

این واکنش شیمیایی را می توان به یک آزمایش سرگرم کننده برای بچه ها (و بزرگسالان!) تبدیل کرد. با افزودن مقداری مایع شوینده به H₂O₂ محلول، محصول نهایی یک فوم غلیظ است که از ظرف سرریز می شود – مانند فشار دادن خمیر دندان فیل.

وجود آب صابون قادر است اکسیژنی را که در طی تجزیه آزاد می شود به دام بیاندازد. این یک کف غلیظ ایجاد می کند که به دلیل فشار زیاد از ظرف خارج می شود.

رایج ترین کاتالیزور مورد استفاده در این آزمایش، یدید پتاسیم است، اما اکثر کاتالیزورها در صورت اضافه کردن صابون ظرف به همان اثر خواهند رسید.

اندازه گیری واکنش

با افزودن یک کاتالیزور به محلول آبی H₂O₂ و با ثبت سرعت واکنش در بازه های زمانی مشخص، می توانید حجم کل گاز اکسیژن تولید شده را کنترل کنید. در اینجا نحوه انجام آن آمده است:

1. مقداری محلول آبی پراکسید هیدروژن را در یک فلاسک عمودی بریزید
2. مقدار کمی کاتالیزور را به محلول اضافه کنید
3. برای جلوگیری از خروج هر گونه اکسیژن تکامل یافته، فلاسک را به سرعت ببندید
4. حجم اکسیژن را در فواصل زمانی مشخص در طول واکنش ثبت کنید
5. با استفاده از نمودار، حجم اکسیژن تولید شده را بر اساس زمان مشخص رسم کنید

هنگامی که نمودار خود را کامل کردید، باید با یک منحنی باقی بمانید. برای محاسبه سرعت واکنش، کافی است یک نقطه از منحنی را انتخاب کرده و یک خط مماس بر آن رسم کنید.

محاسبه گرادیان مماس به شما سرعت تجزیه را در آن نقطه خاص از زمان می دهد. هر چه شیب تندتر باشد، سرعت واکنش سریعتر است.

 

phosphoric-acid.ir نه تنها پراکسید هیدروژن درجه یک را در طیف وسیعی از محلول ها می فروشد، بلکه ما همچنین کاتالیزورهای مختلفی را برای فروش در فروشگاه آنلاین خود داریم. از یدید پتاسیم گرفته تا کلرید آهن (III)، ما موادی را داریم که برای درست کردن خمیر دندان فیل خود به آن نیاز دارید!