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過酸化水素の性質、式、構造および用途
の 過酸化水素 または酸素化水、ジオキソゲンまたはジオキシダノは式Ｈ ２ Ｏ ２で表される化合物である。純粋な形では、それは液体状態であることを除いて色を示さないが、形成され得る「水素架橋」の量のためにそれは水よりわずかに粘性が高い。.
この過酸化物は、単純な酸素 - 酸素結合を有する過酸化物化合物として理解される最も単純な過酸化物の一つとしても認識されている。.
その用途は多様であり、酸化剤、漂白剤および消毒剤としてのその力から範囲があり、そして高濃度でさえも、それは推進剤および爆発物の化学に特別な興味を持って使用されてきた。.
過酸化水素は不安定であり、塩基または触媒の存在下でゆっくり分解する。この不安定性のために、過酸化物は通常、わずかに酸性の溶液の存在下にあるある種の安定剤と共に貯蔵される。.
過酸化水素は人体の一部である生物学的システムで見つけることができ、それを分解することによって作用する酵素は「ペルオキシダーゼ」として知られています.
発見
過酸化水素の発見は、彼が過酸化バリウムを硝酸と反応させたとき、フランスの科学者Louis Jacques Thenardに帰属します。.
この方法の改良型は、塩酸を使用し、硫酸を添加することによって硫酸バリウムを沈殿させることができる。このプロセスは、過酸化物を生成するために19世紀後半から20世紀半ばまで使用されました.
過酸化物は、それを水から単離するための全ての失敗した試みのために不安定であると常に考えられていた。しかし不安定性は主に遷移金属の塩の微量の不純物によるものであり、それはそれらの分解を触媒した。.
純粋な過酸化水素は、発見されてからほぼ80年後の1894年に初めて合成されました。.
その分子構造を決定するのは困難でした、しかし、イタリアの化学物理学者、Giacomo Carraraは、その分子量を極低温降下によって決定したものでした。それまでは、少なくとも1ダースの仮説構造が提案されていました.
製造業
以前、過酸化水素は、硫酸中の硫酸水素アンモニウム（ＮＨ ４ ＨＳＯ ４）の溶液の電気分解によって得られたペルオキシ二硫酸アンモニウムの加水分解によって工業的に製造されていた。.
今日、過酸化水素はアントラキノンプロセスによってほぼ独占的に製造されており、それは1936年に正式化され、1939年に特許を取得した。アントラキノン（2-エチルアントラキノンまたは2-アミル誘導体など）を対応するアントラヒドロキノン、典型的にはパラジウム触媒上での水素化による。.
アントラヒドロキノンはその後、副生成物として過酸化水素を用いて出発アントラキノンを再生するために自動酸化を受ける。大部分の商業的方法は、誘導体化アントラセン溶液を通して圧縮空気を泡立てることによって酸化を得、その結果空気中に存在する酸素は不安定な水素原子（ヒドロキシ基の）と反応し、過酸化水素を与えそして再生する。アントラキノン.
次いで過酸化水素を抽出し、アントラキノン誘導体を金属触媒の存在下で水素ガスを用いてジヒドロキシ化合物（アントラセン）に再び還元する。サイクルが繰り返された後.
この方法の経済性は、キノン（これは高価である）、抽出溶媒、および水素化触媒の効果的な再利用に大きく左右される。.
過酸化水素の性質
過酸化水素は、希釈溶液中では薄青色の液体として示され、そして室温では無色であり、わずかに苦い味を有する。形成することができる水素結合のために、それは水よりわずかに粘性が高い.
それは弱酸と考えられている（PubChem、2013）。それは強力な酸化剤でもあり、それは酸化剤としての実際に加えて - 製紙工業にとって - そしてまた消毒剤として - その用途の大部分に責任がある。低温では結晶性固体のように振る舞います.
それがカルバミドペルオキシド（CH 6 N 2 O 3）を形成しているとき（PubChem、2011）、それは専門的にまたは特別な方法で投与された、歯のホワイトニングとしてかなりよく知られている用途を有する。.
それは酸化的生合成反応に加えて、有害な宿主に対する生物の防御において重要な役割を果たすので、生細胞における過酸化水素の重要性について多くの文献がある。.
さらに、体内の過酸化水素濃度が低い場合でも、これが特に高等生物において根本的な役割を果たしているという証拠が増えています（PubChem、2013）。このように、それは収縮経路と成長の促進剤の両方を調節することができる重要な細胞シグナル伝達剤として考えられています。.
脱色障害「白斑」を患っている患者の皮膚に過酸化水素が蓄積するため（López-Lázaro、2007年）、ヒトの表皮はその機能を果たす通常の能力を持たないことから、このことは示唆される。過酸化物の蓄積は癌の発生に重要な役割を果たすことができます.
実験データ（López-Lázaro、2007年）でも、癌細胞は大量の過酸化物を産生することを示しています。これはDNA交代、細胞増殖などに関連しています。.
少量の過酸化水素が空気中で自然に生成される可能性があります。過酸化水素は不安定で、急速に酸素と水に分解し、反応中に熱を放出します.
可燃性ではありませんが、すでに述べたように強力な酸化剤であり（ATSDR、2003）、有機物質と接触すると自然発火する可能性があります。.
過酸化水素では、酸素（Rayner-Canham、2000）は、同じ電気陰性度を持つ原子の対が束縛されているので、「異常な」酸化状態を持っています。それらを分けます。この場合、各酸素原子の酸化数は6マイナス7、つまり - 1で、水素原子の酸化数は+ 1です。.
水に対する過酸化水素の強力な酸化力は、その酸化電位によって説明され（Rayner-Canham、2000）、その結果、それは第一鉄（II）イオンを第二鉄（III）イオンに酸化することができる。次のような反応
過酸化水素はまた、以下の反応とそれらの可能性とによって示されるように、不均衡、すなわち還元と酸化の両方の性質を有する（Rayner-Canham、2000）。
2つの方程式を追加すると、次の大域方程式が得られます。
「不均衡」は熱力学的には好まれているが、速度論的には好まれていない。しかし、（Rayner-Canham、2000）、この反応の動力学は、ヨウ化物イオンまたは他の遷移金属イオンのような触媒の使用により有利になり得る。.
例えば、私達の体に存在する酵素「カタラーゼ」はこの反応を触媒することができます、それはそれが私達の細胞に存在するかもしれない有害な過酸化物を破壊するように.
アルカリ性基の全ての酸化物は水と激しく反応して対応する金属水酸化物の溶液を与えるが、二酸化ナトリウムは過酸化水素を生成し、そして二酸化物は過酸化水素と酸素を生成する。次の反応がある（Rayner-Canham、2000）。
過酸化水素から収集されたその他の興味深いデータは以下のとおりです。
- 分子量：34,017 g / mol
- 密度：20℃で1.11 g / cm 3、30％（w / w）の溶液、および20ºCで純粋な溶液で1,450 g / cm 3.
- 融点と沸点はそれぞれ-0.43℃と150.2℃です。.
- 水と混ざります.
- エーテル、アルコールに可溶、有機溶剤に不溶.
- その酸性度の値は、pKa = 11.75です。.
構造
過酸化水素の分子は非平面分子を構成する。酸素 - 酸素結合は単純ですが、分子は比較的高い回転障壁を持っています（Wikipedia the Encyclopedia Libre、2012）。例えば単純なリンクによっても形成されるエタンのそれと比較すると.
この障壁は、隣接する酸素のイオン対間の反発力によるものであり、過酸化物は、単結合の周りの回転の妨げによって生じる立体異性体である「アトロプ異性体」を示すことができることがわかった。立体的変形または他の寄与物に対して、それらは個々の配座異性体の分離を可能にするのに十分高い回転障壁を作り出す。.
過酸化水素の気体および結晶形態の構造は著しく異なり、これらの違いは気体形態には存在しない水素結合に起因する。.
用途
医療用（過酸化水素）、衣服や髪を白くするための多くの家庭で、低濃度（3〜9％）の過酸化水素を見つけるのが一般的です。.
高濃度では、工業用に使用され、また、織物や紙の漂白、宇宙船の燃料、海綿状ゴムの製造、有機化合物の製造にも使用されています。.
過酸化水素水は希釈されたものでも、手袋と目を保護するもので、皮膚を攻撃するので取り扱うことをお勧めします。.
過酸化水素は重要な工業用化合物です（Rayner-Canham、2000）。世界中で毎年106トンのオーダーで発生します。過酸化水素は工業用試薬として、例えばペルオキソ硼酸ナトリウムの合成においても使用される。.
過酸化水素は古くなった絵画の修復に重要な用途を持っています（Rayner-Canham、2000）。なぜなら、主に使用されている白色顔料の1つは鉛白で、混合塩基性炭酸塩に相当するからです。 OH）2（C03）2.
微量の硫化水素は、この白い化合物を硫化鉛（II）に変えます。これは黒色で、塗料を汚します。過酸化水素の適用は、次の反応に従って、硫化鉛（ＩＩ）を白色の硫酸鉛（ＩＩ）に酸化し、それは塗料の正しい色を回復させる。
注目すべきもう1つの興味深いアプリケーション（Rayner-Canham、2000年）は、Rockefellerによって発見された、やや基本的な解決策として、過酸化水素によって天然にあるジスルフィド架橋を永久的に攻撃する髪の形を変えるアプリケーションです。 1930年の研究所.
推進薬と爆薬は共通する多くの性質を持っている（Rayner-Canham、2000）。両方とも大量のガスを生成する急速な発熱反応によって働きます。このガスの放出はロケットを前進させるものですが、爆発物の場合は主にガスの発生によって発生した衝撃波が損傷を引き起こします。.
最初のロケット推進飛行体で使用された反応は、過酸化水素とヒドラジンとの混合物を使用し、その両方で反応して、以下の反応に示されるように分子窒素ガスと水を与えた。
各反応物および生成物のカプセル化エネルギーを合計すると、消費されるヒドラジン１モルにつき７０７Ｋｊ ／モル熱量のエネルギーが放出され、これは非常に発熱的な反応を意味する。.
これは、非常に少量の２つの反応性液体を介して非常に大量のガスが生成されるので、それが推進剤中の燃料として使用されるのに必要な期待を満たすことを意味する。これら2つの液体の反応性と腐食性を考えると、燃料として使用するために選択されたのと同じ基準に基づいて、現在ではそれらはより安全な混合物に置き換えられています。.
医学的な側面では、過酸化水素は、創傷の洗浄、化膿性潰瘍の治療、および局所感染の局所的な解決策として使用されます。それは外耳道の炎症過程の治療に、あるいは咽頭炎治療のうがいにも頻繁に使用されてきた。.
それはまた、歯内療法などのプロセスにおいて、最終的にはマイナーな歯科プロセスにおいて、歯の根管または他の歯髄腔を洗浄するために歯科の分野においても使用されている。.
傷や潰瘍などの洗浄におけるその使用それは微生物を破壊することができるが細菌の胞子を破壊することができないという理由で、これはすべての微生物を殺すことを意味しません、しかしそれはこれらのレベルを減少させますだからそれは低レベルの消毒剤と防腐剤のレベルに属します.
過酸化水素はフェニルシュウ酸エステルなどの特定のジエステルと反応して化学発光を生じます。これは、「グロースティック」としてその英語名で知られている、ライトバーに見られる二次タイプの応用です。.
すべての用途に加えて、過酸化水素は高濃度でその反応性を与えられると爆発を引き起こす可能性がある化学化合物であるため、過酸化水素の使用による歴史的な事件があります。取り扱い中の個体、および適切な保管条件を考慮した個体.
参考文献
- ATSDR （2003）。有毒物質 - 過酸化水素。 2017年1月17日、atsdr.cdc.govから取得.
- 有名な科学者 - Louis Jacques Thenardが過酸化水素を発見しました。 （2015） humantouchofchemistry.comから2017年1月17日に取得、.
- López-Lázaro、M.（2007）。癌における過酸化水素の二重の役割癌の化学予防および治療との関連の可能性キャンサーレターズ、252（1）、1-8.
- PubChem。 （2011）。尿素過酸化水素.
- PubChem。 （2013）。過酸化水素2017年1月15日に取得.
- Rayner-Canham、G.（2000）。記述的無機化学（2a）ピアソン教育.
- ウィキペディア無料百科事典。 （2012）。過酸化水素wikipedia.orgから取得しました.