Реакція розщеплення перекису водню та її особливості

Властивості гідропериту, відомого як пергідрол

Перекис водню - нестійка речовина. У чистому вигляді він нестійкий і легко руйнується, при цьому процес часто супроводжується вибухом. У водних розчинах він стабільніший, але при зберіганні розчинів постійно виділяється кисень. Цей процес прискорюється від впливу світла, каталізаторів або від нагрівання. Каталізаторами можуть бути сполуки заліза, міді, діоксиду марганцю, кобальту, ферменти каталази та інші речовини

Хімічні характеристики перекису водню

Перекис водню - прозора, безбарвна і злегка в’язка рідина без смаку і запаху, яка у великих обсягах має синюшний відтінок. Речовина також відома як гідроперит та пергідрол. Він в 1,5 рази важчий за воду і може змішуватися з нею в будь-якому співвідношенні. Молекулярна маса перекису водню становить 34,02, температура замерзання - 0,5 градуса Цельсія, а температура кипіння - 67 градусів. Хімічна формула - Н₂О₂.

Перекис водню - це негорюча рідина, яка небезпечна для пожежі та вибуху, і сильний окислювач, який вступає в реакції з багатьма речовинами: перекис водню легко розпадається на кисень і воду під впливом світла, а також при контакті з відновлюючими та окислюючими речовинами, у взаємодії з лугом або при нагріванні. В ідеальних умовах Н₂О₂ руйнується повільно, зі швидкістю 1% на місяць. Швидкість руйнування уповільнюється на морозі, тому речовина може тривалий час зберігатися в замороженому стані - від мінус 0,5 градуса Цельсія. У природі Н₂О₂ зустрічається у незначній кількості - наприклад, у снігу чи дощовій воді.

Розпад перекису водню - реакція в лабораторії

Каталітичний розпад перекису водню в цьому експерименті виглядає дуже ефективним. Візьміть конічну колбу ємністю 300 мл і налийте в неї 15 мл рідини для миття посуду будь-якої марки. В іншій колбі розчиніть 4 грами мідного купоросу великою кількістю сильного розчину амонію - додайте розчин до повного розчинення мідного купоросу. У реакції утворюється синій мідний амін.

Влийте розчин мідного аміну в колбу з рідиною для миття посуду і ретельно перемішайте. Потім поставте колбу на стіл і швидко додайте 70 мл 30-50% розчину перекису водню. Виділяється велика кількість газу, і з колби вискакує фонтан піни. Весь робочий простір покритий великими скупченнями піни. Оскільки реакція розщеплення перекису водню відбувається з виділенням тепла, з піни піднімається пара.

30-50% перекис водню можна замінити розчином перекису водню, який продається в аптеках. Щоб переконатись, що розщеплення перекису водню відбувається швидко, ми рекомендуємо використовувати високу концентрацію H₂O₂. З іншого боку, каталізатор розпаду H₂O₂ повинен бути досить активним - ви можете використовувати мідний амін або перманганат калію. Іноді застосовують йодид калію, але експерименти з цією речовиною не завжди мають успіх.

Попередження! Не намагайтеся повторити цей експеримент без професійного нагляду! Рекомендуємо зробити безпечний, але в той же час дивовижний експеримент - «Єгипетська ніч».

Вивчення реакції розщеплення перекису водню

Рідка перекис водню має більшу енергію, ніж рідка вода та газоподібний кисень, на 23 ккал, тобто вона руйнується екзотермічно. Рідина Н₂О₂ виділяє 13 ккал в реакції розпаду на кисень і водяну пару. Використовуючи просту арифметику, ми можемо легко підрахувати, що коли один кубічний сантиметр чистої рідкої перекису водню розпадається на кисень і воду, відбувається самонагрівання, так що вся вода переходить у пароподібний стан, і отримана суміш газоподібного кисню і води молекули досягають температури близько 1000 градусів Цельсія.

В результаті підвищення температури гази розширюються, і 1 см рідкої перекису водню при розпаді дає 7000 см гарячих газів. Оскільки поломка відбувається миттєво із збільшенням у 7000 разів, відбувається дуже небезпечний вибух. Як тільки невелика кількість цієї перекису водню руйнується, речовини, що виділяються при розпаді, нагрівають сусідні частинки перекису водню, які, в свою чергу, руйнуються від нагрівання, виділяють більше тепла тощо. Реакція, яка починається в одній точці або невеликій краплі перекису водню, негайно поширюється по всій масі речовини, і відбувається вибух, і в присутності горючих речовин відбувається спалах.

Наприклад, навіть 60% розчин перекису водню при кімнатній температурі при контакті з ними запалює тріску і папір. Чим нижча концентрація перекису водню, тим менш небезпечна вона, оскільки тепло від хімічної реакції розпаду йде до випаровування великої маси води, яка має значну теплову здатність і теплоту випаровування. Зрозуміло, що 10% розчин перекису водню може розігріватися до температури кипіння при руйнуванні, і навіть 3% розчин перекису водню вниз може нагріватися на 20 градусів вище початкової температури, коли він руйнується.

Якщо концентрована перекис водню сильно забруднена, реакція розпаду може прискоритися через самонагрівання речовини. Цей процес, який спочатку повільний, може досягати надзвичайної швидкості, що супроводжується вибухом контейнера, незважаючи на наявність вентиляційного отвору. Можливі аварії можна запобігти, постійно підвищуючи температуру виробу протягом певного періоду часу. Швидкість підвищення температури є функцією ступеня забруднення. Якщо нагрівання не припиняється, забруднену перекис водню слід швидко розвести водою і вилити. Великі резервуари для зберігання концентрованої перекису водню повинні бути обладнані термометрами для попередження про можливу поломку.