محلول آب اکسیژنه

آب اکسیژنه 35% یک ترکیب شیمیایی است که شامل 35 درصد اکسیژن محلول در آب است. این ترکیب در حالت خالص به صورت مایع آبی کم رنگ و اندکی ویسکوز تر است. در دمای اتاق، به صورت مایع بی‌رنگ با بوی نسبتاً تند و طعم تلخ و در حالت خالص در دمای پایین به شکل جامد کریستالی تشکیل می‌شود.

آب اکسیژنه به عنوان یک منبع اکسیژن استفاده می‌شود و معمولاً در صنایع پزشکی، آرایشی، بهداشتی و صنایع شیمیایی به کار می‌رود. این ترکیب در آب و اتر حل می‌شود و در تماس با حلال‌های آلی به آب و اکسیژن تجزیه می‌شود.

برای حفظ استحکام و کیفیت آب اکسیژنه، معمولاً به همراه یک تثبیت‌کننده در یک محلول اسیدی ضعیف در یک بطری تیره ذخیره می‌شود تا نور را مسدود کند.

از آنجا که پراکسید هیدروژن در سیستم‌های بیولوژیکی مانند بدن انسان نیز موجود است، آنزیم‌هایی که از پراکسید هیدروژن استفاده یا تجزیه می‌کنند به عنوان پراکسیداز طبقه‌بندی می‌شوند.

 

آب اکسیژنه یا هیدروژن پراکسید (H2O2) یک ترکیب شیمیایی است که شامل هیدروژن و اکسیژن است. این ماده به عنوان یک مایع بی‌رنگ و شفاف شناخته می‌شود. آب اکسیژنه ترکیبی بسیار مهم و پرکاربرد در صنایع مختلف است از جمله:

1. صنایع بهداشتی و دارویی: برای استفاده در ضدعفونی، ضدعفونی کردن زخم‌ها و ضدعفونی کردن محیط‌های پزشکی.

2. صنایع غذایی: برای استفاده در ضدعفونی سطوح و محیط‌های مرتبط با تولید و فرآوری مواد غذایی.

3. صنایع شیمی و پتروشیمی: در فرآیندهای شیمیایی به عنوان عامل اکسایشی و ازتش کننده استفاده می‌شود.

4. صنایع نساجی و رنگرزی: در فرآیندهای رنگرزی و تصفیه آب استفاده می‌شود.

5. کاغذسازی: برای رساندن و پاک کردن اتصالات چوبی و مواد آلی در فرآیند تولید کاغذ.

6. متالوژی: در فرآیندهای صنعتی مرتبط با مواد فلزی برای شستشو و تمیزکاری سطوح استفاده می‌شود.

7. و بسیاری از صنایع دیگر.

به عنوان یک ماده شیمیایی چند منظوره، آب اکسیژنه به عنوان یک ماده اکساینده، ضدعفونی‌کننده، و عامل تمیزکننده استفاده می‌شود و در صنایع مختلف بسیاری از فرآیندها را تسهیل می‌کند.

 

تاریخچه محلول آب اکسیژنه

آب اکسیژنه با نامهای هیدروژن پراکسید، پروکسید هیدروژن و H2O2 نیز نامیده میشود.این محلول یک مایع ناروانی است که کمی آبی رنگ می باشد و با زحمت زیاد می توان آنرا تهیه نمود. آب اکسیژنه ای که در داروخانه ها به اسم آب اکسیژنه رقیق فروخته می شود محلولی است از آب اکسیژنه در آب که در ۱۰۰ قسمت آن سه قسمت آب اکسیژنه است و مانند آب بی رنگ و بی بوست و مزه تلخی دارد و کمی اسیدی است.

اولین بار آب اکسیژنه به وسیله آقای تنارد در سال 1818 تهیه شد. وی با اسیدی کردن پراکسید باریم و خارج کردن آب اضافی از طریق تبخیر در خلاء موفق به تهیه آب اکسیژنه شد.

 

نکات فابل توجه در استفاده از آب اکسیژنه

در استفاده از آب اکسیژنه بایستی به خوبی دقت کنیم.

• استفاده از آب اکسیژنه (هیدروژن پراکسید) به دلیل ویژگی‌های شیمیایی خاص و قدرت اکساینده‌اش، نیازمند دقت و توجه است. در زیر به برخی از نکات فابل توجه در استفاده از آب اکسیژنه اشاره می‌شود:
• استحکام: هیدروژن پراکسید به طور طبیعی نسبتاً پایدار است، اما در شرایطی می‌تواند به راحتی تجزیه شود و اکسیژن آزاد را آزاد کند. این تجزیه می‌تواند در صورت ترکیب با مواد دیگر یا در شرایطی خاص اتفاق بیفتد.
• احتیاط در مخلوط کردن: در صورت مخلوط کردن هیدروژن پراکسید با مواد دیگر مانند سولفور، آمونیاک، اسیدها و غیره، واکنش‌های خطرناک و حتی منفجره ممکن است رخ دهد. بنابراین، هنگام مخلوط کردن با مواد شیمیایی دیگر باید بسیار دقت شود.
• استفاده در شرایط مناسب: برای استفاده از هیدروژن پراکسید، باید شرایط مناسب محیط را فراهم کرد. به عنوان مثال، در صورت استفاده از آن به عنوان اکسایش‌دهنده در فرآیندهای شیمیایی، باید شرایط دما، فشار و pH مناسب را رعایت کرد.
• استفاده در محیط‌های محافظتی: هنگام استفاده از هیدروژن پراکسید، از ایمنی شخصی مناسب مانند دستکش، عینک محافظ و لباس محافظ استفاده کنید. این مواد می‌توانند برخی خطرات جلوگیری کنند.
• نگهداری مناسب: هیدروژن پراکسید باید در شرایط خنک و تاریک نگهداری شود، زیرا نور و گرما می‌توانند سبب تجزیه آن شوند.
• استفاده در ترکیبات ضعیف الکترولیتی: هیدروژن پراکسید در ترکیب با مواد ضعیف الکترولیتی ممکن است باعث تجزیه و گاززدایی شود. این مسئله برای مواد آلی و حاوی کربن ممکن است.
• استفاده از آب اکسیژنه به عنوان یک ماده شیمیایی قدرتمند است که نیازمند آگاهی و دقت است. قبل از استفاده، بهتر است همواره دستورالعمل‌ها و راهنمایی‌های مربوطه را مطالعه کرده و از ایمنی کامل در استفاده از آن اطمینان حاصل کنید.

 

ویژگی‌های فیزیکی و حفظ ایمنی هیدروژن پراکسید: نقطه ی جوش، نقطه ی ذوب و تشکیل کریستال در شرایط دمایی”

 

H2O2 به راحتی در اثر گرما قبل از رسیدن به نقطه ی جوش (BP) تجزیه می شود. اما در کل تعیین نقطه ی جوش نرمال و یا طبیعی آن در فشار اتمسفری غیر ممکن است. نقطه ی جوش نرمال تخمین زده شده برای آن، 152 درجه سانتیگراد و نقطه ی ذوب نیز منهای 0.4 درجه سانتی گراد می باشد. آب اکسیژنه کریستال های منشوری را در دمای 2 درجه سانتی گراد زیر صفر تشکیل می دهد.

ویژگی‌های هیدروژن پراکسید: اسیدیته ضعیف و ناتوانی در تغییر رنگ آبی لیتموس

آب اکسیژنه به عنوان یک اسید ضعیف در نظر گرفته می شود. اما با این حال، انیدرید H2O2 نمی تواند آبی لیتموس را قرمز کند.

هیدروژن پراکسید (H2O2) در واقع به عنوان یک اسید ضعیف شناخته می‌شود، اما معمولاً اسیدیته ضعیف آن به اندازه‌ای است که نتواند آبی لیتموس را به رنگ قرمز تغییر دهد.

آبی لیتموس یک نمونه از نشانگرهای اسیدی-آلکالی است که در حضور اسیدها رنگ قرمز می‌گیرد و در حضور بازها به رنگ آبی تغییر می‌کند. اگرچه هیدروژن پراکسید به عنوان یک اسید ضعیف شناخته می‌شود، اما اسیدیته آن به اندازه‌ای است که نتواند این تغییر رنگ را در آبی لیتموس ایجاد کند.

در عوض، هیدروژن پراکسید معمولاً به عنوان یک اکسید کننده شناخته می‌شود و در فرآیندهای اکسایشی و ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود.

واکنش تجزیه هیدروژن پراکسید و نگهداری آن در ظروف غیرفلزی

به مرور آب اکسیژنه به شکل زیر تجزیه و تبدیل به آب واکسیژن می گردد.

2H2O2 –> O2 + 2H2O

این عمل تجزیه در محیط بازی سریعتر و محیط اسیدی کندتر تا در محیط خنثی صورت می گیرد.

در غیاب کاتالیزور سرعت تجزیه آب اکسیژنه بسیار ملایم است ولی در مقابل فلزاتی چون Pt ، Ag و یا ترکیباتی چون MnO2 واکنش شدت می گیرد و به همین دلیل آب اکسیژنه را در ظروف غیر فلزی همراه با یک پایدار کننده مانند اوره نگهداری می کنند. برای پایدار کردن، آن را با موادی از قبیل اسيد فسفریک، اسيد سیتریک و گلیسرول که خاصیت ضد کاتالیزوری دارند، مخلوط می کنند. خاصیت اکسید کنندگی آب اکسیژنه به علت سهولت آزاد شدن يک اتم اکسیژن فعال است.

تأثیر هیدروژن پراکسید به عنوان یک عامل اکسید کننده و احیا کننده در محیط‌های اسیدی و بازی

H2O2 –> O + H2O

عدد اکسایش اکسیژن در هیدروژن پراکسید، منفی1 می باشد، بنابراین آب اکسیژنه می تواند به O2 که دارای عدد اکسایشی صفر است اکسید شود و یا به H2O و یا -OH که هر دو عدد اکسایشی شان منفی 2 می باشد، نیز کاهش یابد. به همین دلیل آب اکسیژنه به صورت یک اکسید کننده و یا احیا کننده در محیط های اسیدی و بازی می تواند به کار رود. در کل، هیدروژن پراکسید یک عامل اکسید کننده ی قوی می باشد.

احیا کننده در محیط اسیدی:

واکنش احیا کننده در محیط اسیدی عبارت است از:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 –> K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2

در این واکنش، دی‌پتاسیم منگنات(VII) (\(KMnO4\)) و اسید سولفوریک (\(H2SO4\)) با استفاده از پنج مول هیدروژن پراکسید (\(H2O2\)) منگنز در مقام \(+7\) به منگنز در مقام \(+2\) تقلیل می‌یابد و هیدروژن پراکسید به اکسیژن تبدیل می‌شود. این واکنش یکی از کاربردهای مهم هیدروژن پراکسید به عنوان یک عامل اکسید کننده و احیا کننده در آزمایشگاهی و فرآیندهای صنعتی است.

 

اکسید کننده در محیط اسیدی:

واکنش اکسید کننده در محیط اسیدی  عبارت است از:

2[Fe(CN)6]4- + H2O2 + 2H+ –> 2[Fe(CN)6]3- + 2H2O

در این واکنش، یون هپتا سیانیدوفرات(III) (\([Fe(CN)_6]^{4-}\)) و هیدروژن پراکسید (\(H_2O_2\)) به وسیله یون هیدروژن (\(H^+\)) در محیط اسیدی به یون هشت سیانیدوفرات(II) (\([Fe(CN)_6]^{3-}\)) و آب تبدیل می‌شوند. این واکنش نمونه‌ای از کاربرد هیدروژن پراکسید به عنوان یک عامل اکسید کننده در شرایط اسیدی است.

 

احیا کننده در محیط بازی:

واکنش احیا کننده در محیط بازی عبارت است از:

2[Fe(CN)6]3- + H2O2 + 2OH- → 2[Fe(CN)6]4- + 2H2O + O2

در این واکنش، یون هکزاسیانیدوفرات(II) (\([Fe(CN)_6]^{3-}\)) و هیدروژن پراکسید (\(H_2O_2\)) با استفاده از یون هیدروکسید (\(OH^-\)) در محیط باز به یون هپتا سیانیدوفرات(III) (\([Fe(CN)_6]^{4-}\))، آب و اکسیژن تبدیل می‌شوند. این واکنش یک نمونه از کاربرد هیدروژن پراکسید به عنوان یک عامل اکسید کننده و احیا کننده در شرایط بازی است.

 

اکسید کننده در محیط بازی:

Mn2+ + H2O2 –> Mn4+ + 2OH-

واکنش اکسید کننده در محیط بازی عبارت است از:

در این واکنش، یون منگنز دو آمونیوم (\(\text{Mn}^{2+}\)) و هیدروژن پراکسید (\(\text{H}_2\text{O}_2\)) به وسیله‌ی اکسیژن موجود در آب به یون منگنز چهار آمونیوم (\(\text{Mn}^{4+}\)) و یون هیدروکسید (\(\text{OH}^-\)) تبدیل می‌شوند. این واکنش نمونه‌ای از کاربرد هیدروژن پراکسید به عنوان یک عامل اکسید کننده در شرایط بازی است.

تبدیل سولفور سرب به سولفات سرب تحت تأثیر هیدروژن پراکسید:

سولفور سرب سیاه رنگ در سرما تحت اثر H2O2 به سولفات سفید رنگ تبدیل می شود.

4H2O2 –> 4O + 4H2O

PbS + 4O –> PbSO4

هیدروژن پراکسید به عنوان یک اکسید‌کننده عمل می‌کند که به سولفور سرب (\(PbS\)) اضافه می‌شود و منجر به تشکیل سولفات سرب (\(PbSO_4\)) می‌شود. فرآیند این تبدیل به صورت زیر است:

\[ \text{PbS} + 4\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{PbSO}_4 + 4\text{H}_2\text{O} \]

این واکنش منجر به تبدیل سولفور سرب از حالت سیاه به سولفات سرب رنگ سفید می‌شود. در اینجا، هیدروژن پراکسید به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می‌کند و سولفور سرب را به سولفات سرب تبدیل می‌کند.

تأثیرات تخریبی و موثرات آب اکسیژنه: اثرات ضد میکروبی، ضد بو، و تخریب رنگ ها

ممکن است که اگر مدت مدیدی آب اکسیژنه را انبار کنند، کاملا تجزیه و تبدیل به آب گردد. بر اثر گرد بعضی اجسام عمل تخریب آب اکسیژنه تسریع می گردد مانند گرد بی اکسید منگنز و گرد فلزات و …

آب اکسیژنه اثر میکروب کشی و بوبری دارد چنانکه اگر یک تکه کالباس قرمز را درون ظرف محتوی آب اکسیژنه قرار دهیم پس از چند روز محتویات ظرف کاملا بی بو است و بوی گندیده نمی دهد. آب اکسیژنه رنگها را نیز تخریب می کند بهمین دلیل تکه کالباس درون ظرف بعد از مدتی بی رنگ می شود.

 

تجزیه طبیعی هیدروژن پراکسید به آب و اکسیژن یک فرایند ناپایدار و ناپایدار از نظر حرارتی است.

از نظر حرارتی، هیدروژن پراکسید با توجه به معادله ی زیر ناپایدار می باشد:

H2O2 –> H2O (L) + 1/2 O2 (g) ΔG0 = -122.6 Kj

تجزیه هیدروژن پراکسید به آب مایع و اکسیژن گازی با انرژی آزاد منفی (\(\Delta G^0\)) رخ می دهد. این به معنای این است که تجزیه هیدروژن پراکسید به دو عنصر تشکیل دهنده‌اش، یعنی آب و اکسیژن، از نظر انرژی می‌تواند به صورت طبیعی رخ دهد.

از این رو، هیدروژن پراکسید از نظر حرارتی ناپایدار به شمار می‌آید و با توجه به معادله‌ی تجزیه‌اش، تمایل دارد که به آب و اکسیژن تجزیه شود.

تجزیه هیدروژن پراکسید و کاتالیز آن: اثرات و کاربردها

واکنش از چپ به راست یک فرآیند خود به خودیست که با کاهش انرژی همراه است. اما تجزیه ی هیدروژن پراکسید در دمای OC25 و در غیاب کاتالیزور، کند صورت می گیرد. پلاتین، نقره، مس، کبالت، دی اکسید منگنز، آهن و غیره از جمله کاتالیزورهایی هستند که تجزیه ی آب اکسیژنه را سرعت می بخشند.

البته برای این واکنش تثبیت کننده هایی مثل اسیدها، استانیلید، استانات ها و پیرو فسفات ها نیز وجود دارد.

هیدروژن پراکسید در غلظت های بیشتر از 65 درصد، مخلوط های انفجاری قوی ای را با خیلی از ترکیبات آلی تشکیل می دهد.

حتی در تماس با آن دسته از ترکیبات آلی نیز، عمل افروزش و یا احتراق صورت می گیرد.

موارد استعمال آب اکسیژنه

از آنجایی که آب اکسیژنه بوبر است در موقع معالجه زخمهای بدبو مورد استعمال قرار می‌گیرد.

همچنین لکه شراب قرمز و خون و قهوه و غیره را هم می‌توان بوسیله آب اکسیژنه پاک نمود. در قرصهای اریتزون 36% آب اکسیژنه به 64% اوره متصل است و چون این قرصها را در دهان بگذارند، اکسیژن می‌دهد. پس هم میکروبهای دهان را می‌کشد و هم دندانها را سفید می‌نماید.

بسیاری از خمیر دندانها و سایر اجسامی که برای پاک کردن دندانها بکار می‌رود در موقع استعمال تولید آب اکسیژنه می‌کنند و اکسیژن این آب اکسیژنه دندان را سفید می‌نماید.

آب اکسیژنه در بی‌رنگ کردن شاخ، پشم گوسفند، پنبه، کتان، کنف، کاه، چوب، کاغذ، روغن، چربی، واکس، صابون، ابریشم، عاج، پر و غیره بکار می‌رود. رنگ بعضی لکه‌های صورت را هم آب اکسیژنه تخریب می‌کند. اگر موی سیاه را پس از شستن با کربنات سدیم (تا چربی آن برطرف شود) در محلول آب اکسیژنه بگذارند به رنگ روشن در می‌آید.

اگر موی سیاه سر را با مخلوطی از 100 گرم آب اکسیژنه 30% و چهار قطره محلول 25% آمونیاک تر نمایند و پس از 10 تا 20 دقیقه با آب خالص و سپس با محلول اسید استیک‌دار بشویند، بور مایل به قرمز می‌شود.

 

استفاده و اثرات آب اکسیژنه بر موها و کاربردهای آن

وجود آمونیاک از این جهت لازم است که آب اکسیژنه در حضور قلیاییها سریعتر اکسیژن می‌دهد و در نتیجه موها تندتر بور می‌شوند. مصرف مکرر آب اکسیژنه برای مو مضر است زیرا که مو را شکننده می‌نماید. در جنگ جهانی دوم آب اکسیژنه 85%برای اکسیداسیون سریع الکل در زیر دریاییها و موشکها مصرف می‌کردند. آب اکسیژن رقیق را برای قرقره کردن هم بکار می‌برند.

شرکت آبنوس ارائه دهنده محصول محلول آب اکسیژنه 35% در بسته بندی های مختلف پلی اتیلن:

• محلول آب اکسیژنه 1 لیتری شیشه
• محلول آب اکسیژنه 2.5 لیتری شیشه
• محلول آب اکسیژنه 1 لیتری پلی اتیلن
• محلول آب اکسیژنه 2.5 لیتری پلی اتیلن
• محلول آب اکسیژنه 5 لیتری پلی اتیلن
• محلول آب اکسیژنه 10 لیتری پلی اتیلن
• محلول آب اکسیژنه 20 لیتری پلی اتیلن