Perossido di idrogeno

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Perossido di idrogeno
formula di struttura del perossido di idrogeno
modello tridimensionale del perossido di idrogeno
Nomi alternativi
acqua ossigenata
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare H2O2
Massa molecolare (u) 34,0
Aspetto liquido incolore
Numero CAS [7722-84-1]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 1,48
Temperatura di fusione −0,4 °C (272,6 K)
Temperatura di ebollizione 150 °C (423 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −187,8
ΔfG0 (kJ·mol−1) −120,4
S0m(J·K−1mol−1) 109,6
C0p,m(J·K−1mol−1) 89,1
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
comburente corrosivo irritante

pericolo

Frasi H 271 - 302 - 314 - 332 - 335 [1]
Consigli P 220 - 261 - 280 - 305+351+338 - 310

Il perossido di idrogeno (noto anche come acqua ossigenata) è il più semplice dei perossidi. La sua formula chimica è H2O2. Fu sintetizzato per la prima volta nel 1818 da Louis Jacques Thénard. La sua molecola non è planare: i due legami O-H formano tra loro un angolo diedro di 111°.

Proprietà chimiche[modifica | modifica sorgente]

A temperatura ambiente è un liquido incolore, inodore e corrosivo. Per questo non è generalmente utilizzato puro, ma in soluzione acquosa.

Si decompone convertendosi in acqua e ossigeno attraverso la seguente reazione esotermica:[3]

2H2O2 → 2H2O + O2

l'aumento della temperatura provocato dall'emissione di calore rende il sistema ancora meno stabile, provocando una reazione di dissociazione a catena. La decomposizione è inoltre catalizzata dalla presenza di ioni metallici, specialmente del ferro.

Lo stato d'ossidazione di ossigeno in acqua ossigenata è -1: essendo uno stato intermedio tra gli stati 0 e -2 il perossido di idrogeno può funzionare sia da ossidante sia da riducente:

Come ossidante: H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O
Come riducente: H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-

Mentre la prima reazione è favorita in ambiente acido, la seconda è favorita in ambiente basico.

È interessante notare come l'acqua ossigenata possa funzionare da ossidante o riducente estremamente ecologico: infatti quando si comporta da riducente si ossida a dare ossigeno mentre quando si comporta da ossidante dà acqua, due composti dotati di potere inquinante nullo. Queste proprietà hanno fatto sì che alcuni processi chimici industriali (processi della green chemistry) utilizzino l'acqua ossigenata come reagente in modo da minimizzare il proprio impatto ambientale. Un esempio è l'impiego di acqua ossigenata e acido peracetico al posto del cloro come sbiancante per la polpa di legno nella produzione della carta.[4]

L'acqua ossigenata è inoltre usata come precursore di iniziatori radicalici utilizzabili in reazioni di polimerizzazione radicalica. Ad esempio l'azione dell'acqua ossigenata su sali acquosi di Fe2+ produce radicali HO• secondo la reazione:

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO- + HO•

Il perossido di idrogeno è un acido un po' più forte di acqua; in soluzioni acquose esso presenta un pKa di 11,75, corrispondente alla reazione:

H2O2 + H2O ↔ H3O+ + HO2-

La particolare struttura chimica fa sì che l'acqua ossigenata venga utilizzata per la sintesi di acidi organici percarbossilici mediante trattamento delle anidridi corrispondenti o degli acidi stessi.

Produzione[modifica | modifica sorgente]

Serbatoio per il trasporto dell'acqua ossigenata.

L'acqua ossigenata è preparata in laboratorio facendo reagire perossido di bario e acido solforico:[3]

BaO2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O2

Industrialmente, è prodotto con svariati processi. Uno dei più diffusi è quello che utilizza l'elettrolisi dell'acido solforico o del bisolfato di ammonio (NH4HSO4), seguito dall'idrolisi dello ione perossidisolfato (S2O82-) che si viene a formare. Un altro processo passa invece per l'auto-ossidazione dell'idrochinone (p-C6H4(OH)2) o uno dei suoi derivati.

Concentrazione in volumi[modifica | modifica sorgente]

Effetti di una soluzione di perossido di idrogeno concentrata al 35% sulla pelle

L'acqua ossigenata si trova in commercio sotto forma di soluzione acquosa. Per indicare la concentrazione di acqua ossigenata si indicano i cosiddetti "volumi", che indicano il numero di litri di ossigeno che possono essere sviluppati in condizioni normali da un litro di soluzione acquosa di H2O2.[3] Ad esempio un litro di soluzione di H2O2 a 5 volumi può sviluppare 5 litri di ossigeno, e corrisponde a una concentrazione dell'1,46% in peso.

L'utilizzo dell'indicazione dei "volumi" di una certa diluizione di perossido di idrogeno, differisce dall'indicazione delle concentrazioni in percentuale e l'utilizzo di questi due metodi di misurazione è talvolta causa di errore. Per ovviare a questo, esistono formule di conversione che permettono di passare da concentrazione percentuale a volumi e viceversa.

In genere i fornitori per laboratori di analisi chimiche indicano la concentrazione percentuale dell'acqua ossigenata, mentre i produttori di articoli destinati all'uso domestico indicano i "volumi". Qui di seguito è riportato un elenco con le due misure di concentrazione a confronto:

  • Perossido di idrogeno 3% corrisponde a volumi 10
  • Perossido di idrogeno 3,6% corrisponde a volumi 12
  • Perossido di idrogeno 10% corrisponde a volumi 34
  • Perossido di idrogeno 30% corrisponde a volumi 111
  • Perossido di idrogeno 40% corrisponde a volumi 154

Concentrazioni elevate sono molto tossiche, anche letali, soprattutto se il prodotto è ingerito.[5]

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Come disinfettante[modifica | modifica sorgente]

È utilizzato come disinfettante per escoriazioni, ferite e ulcere. Nell'utilizzo bisogna evitare il contatto con la pelle sana e con gli occhi. Da evitare il contemporaneo uso con preparati che contengano potassio permanganato o ioduro per incompatibilità. Si utilizza in misura che varia dal 3% al 6% (20 volumi), mentre dosi maggiori vengono diluite.[6]

Le bollicine che si formano al momento del contatto nascono per via dell'enzima catalasi che scinde la composizione del preparato liberando l'ossigeno. Ciò comporta il distacco di parte del tessuto necrotizzato. Può portare a irritazione e dolore[7].

L'azione disinfettante è dovuta a un duplice meccanismo: da una parte, l'acqua ossigenata agisce come ossidante, denaturando le proteine; dall'altra, l'"effervescenza" dovuta alla formazione di ossigeno (bollicine) pulisce meccanicamente la ferita, eliminando eventuale sporco e batteri che si fossero annidati al suo interno.

Come decolorante[modifica | modifica sorgente]

In soluzione acquosa fino al 15% è usato come decolorante o per schiarire i capelli. Inoltre, è usato al 35% in odontoiatria come sbiancante.

Come propellente per razzi[modifica | modifica sorgente]

In concentrazioni dall'85 al 98% trova impiego anche come propellente per razzi, sia come comburente per bruciare un opportuno combustibile, sia singolarmente. Quando viene usato da solo, è pompato in una camera di reazione rivestita internamente di argento, che ne catalizza la decomposizione; la miscela di ossigeno e vapore acqueo ad alta pressione che si ottiene fornisce la spinta al razzo.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda del perossido di idrogeno in soluzione al 35% su IFA-GESTIS
  2. ^ http://ecb.jrc.ec.europa.eu/esis/?LANG=fr&GENRE=CASNO&ENTREE=7722-84-1
  3. ^ a b c Rolla, op. cit., p. 291
  4. ^ "Hydrogen peroxide bleaching of mechanical pulp fines" (Nordic Pulp and Paper Research Journal. Haugan, Marianne; Gregersen, Øyvind Weiby. 2006;Volume 21(1):105-110)
  5. ^ Si ricorda in tal senso la morte di un bambino di 3 anni per aver ingerito del perossido di idrogeno al 40%. Vedi: Intossicazioni Acute: Veleni, Farmaci e Droghe p 94. Di Kent R. Olson. Springer, 1999. ISBN 978-88-470-0030-8
  6. ^ British national formulary, Guida all’uso dei farmaci 4 edizione p.553, Lavis, agenzia italiana del farmaco, 2007.
  7. ^ L'ulcera cutanea: approccio multidisciplinare alla diagnosi ed al trattamento. p. 405. M. Monti. Springer, 2000.ISBN 978-88-470-0072-8

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Luigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori, 29ª ed., Dante Alighieri, 1987.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]