Perossido di idrogeno

Perossido di idrogeno
Nome IUPAC
Diossido di diidrogeno
Nomi alternativi
acqua ossigenata
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	H2O2
Massa molecolare (u)	34,0
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	7722-84-1
Numero EINECS	231-765-0
PubChem	784 e 22326046
DrugBank	DBDB11091
SMILES	OO
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,45
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
pericolo
Frasi H	271 - 302 - 314 - 332 - 335 [1]
Consigli P	220 - 261 - 280 - 305+351+338 - 310
Modifica dati su Wikidata · Manuale

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, i cui due legami ${\displaystyle {\ce {O-H}}}$ formano tra loro un angolo diedro di 111°, non è planare.

A temperatura ambiente è un liquido incolore, acquoso, corrosivo, che emana un caratteristico odore pungente. Per questo non è mai utilizzato puro, ma sempre in soluzione acquosa.

Si decompone convertendosi in acqua e ossigeno attraverso la seguente reazione esotermica:^[2]

${\displaystyle {\ce {2H2O2 -> 2H2O + O2}}}$

L'aumento della temperatura provocato dall'emissione di calore rende la sostanza ancora meno stabile, provocando una reazione di dissociazione a catena. Inoltre la decomposizione è catalizzata dalla presenza di ioni metallici, specialmente di ferro.

Lo stato d'ossidazione dell'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: ${\displaystyle {\ce {H2O2 \ + \ 2H+ \ + \ 2e- -> 2H2O}}}$
• Come riducente: ${\displaystyle {\ce {H2O2 -> O2 \ + \ 2H+ \ + \ 2e-}}}$

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

L'acqua ossigenata può 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^[3][4][5]. 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.^[6]

Inoltre, l'acqua ossigenata è 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:

${\displaystyle {\ce {Fe^2+ + H2O2 -> Fe^3+ + HO- + HO*}}}$

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

${\displaystyle {\ce {H2O2 + H2O <=> H3O+ + HO2-}}}$

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. È anche un componente delle reazioni oscillanti di Briggs-Rauscher^[7] e Bray-Liebhafsky^[8].

L'acqua ossigenata è preparata in laboratorio facendo reagire perossido di bario e acido solforico:^[2]

${\displaystyle {\ce {BaO2 + H2SO4 -> BaSO4 + H2O2}}}$

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 (S₂O₈^2-) 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. È in fase di sviluppo un metodo alternativo ecologico basato sulla riduzione elettrochimica di ossigeno e ossidazione dell'acqua^[9][3].

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.^[2] 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:

Fra la concentrazione espressa in volumi e quella espressa in percentuale massa su massa, sussiste la seguente relazione:

Volumi = 3,294758315 × (Densità sz.)×(% m/m)

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

Concentrazioni elevate sono molto tossiche, anche letali, soprattutto se il prodotto è ingerito.^[10]

È utilizzato come antisettico per escoriazioni, ferite e ulcere. Nell'utilizzo bisogna evitare che venga a contatto con la pelle sana e con gli occhi. Da evitare preparati che contengano permanganato di potassio o ioduro per incompatibilità. Si utilizza in misura che varia dal 3% al 6% (20 volumi) e dosi maggiori vengono diluite.^[11]

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 che la parte del tessuto necrotizzato si distacchi. Può portare a irritazione e dolore^[12].

L'azione disinfettante è dovuta a un duplice meccanismo: da una parte l'acqua ossigenata agisce come ossidante, denaturando le proteine; dall'altra la formazione delle bollicine di ossigeno pulisce meccanicamente la ferita, eliminando eventuali batteri ivi depositati.

In soluzione acquosa fino al 12% (40 volumi) è usato come decolorante per schiarire i capelli o i peli corporei, come sviluppatore nelle tinture a ossidazione, come smacchiatore del colore per capelli e come neutralizzante nelle permanenti (Regolamento 1223/2009 e s.m.i.; allegato III, n. 12)^[13]. Inoltre, è usato al 35% in odontoiatria come sbiancante (uso strettamente medico).

In concentrazioni dall'85% al 98% trova impiego anche come propellente per razzi e siluri, 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.

In fotografia si usa per aumentare il contrasto nelle cianotipie. Dopo l'esposizione ai raggi UV e lo sviluppo con acqua, si immerge la cianotipia per pochi secondi nell'acqua ossigenata in concentrazione intorno al 30% per dare una tonalità più ricca al colore blu. È necessario un successivo lavaggio di almeno dieci minuti. Immersioni più lunghe possono causare la scomparsa dell'immagine.

È usato comunemente per la pulizia e il rinnovo dei colori delle parti in plastica, soprattutto acrilonitrile butadiene stirene, o ABS (ad esempio, i mattoncini LEGO), la cui superficie è andata incontro a ingiallimento; esistono vari metodi, anche in base al colore della plastica, che consistono nell’immersione in perossido di idrogeno, solitamente a 30 volumi, eventualmente attivato tramite luce UV, soprattutto per plastiche bianche, con tempi variabili in base alla potenza della fonte luminosa.

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

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «acqua ossigenata»
• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su perossido di idrogeno

• acqua ossigenata, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• àcqua ossigenata, su sapere.it, De Agostini.
• (EN) hydrogen peroxide, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

V · D · M Composti dell'ossigeno
Perossidi,Superossidi	Metalli alcalini CaO2 · CsO2 · Li2O2 · Mg2O3 · KO2 · K2O2 · NaO2 · Na2O2 Elementi di transizione Cr5O12 Idrogeno H218O · H2O2
Alogenuri	OF2 · O2F2 · O4F2
V · D · M Ossidi D2O H2O                                 He Li2O BeO   B2O3 CO CO2 C2O3 NO · NO2 N2O · N2O3 N2O4 · N2O5 O F2O Ne Na2O MgO   Al2O3 SiO SiO2 PO · P2O3 P2O4 · P4O10 SO2 SO3 ClO2 · Cl2O Cl2O3 · Cl2O4 Cl2O6 · Cl2O7 Ar K2O CaO Sc2O3 TiO Ti2O3 TiO2 V2O3 VO2 V2O5 CrO · Cr2O3 CrO2 · CrO3 MnO · Mn3O4 Mn2O3 · Mn5O8 MnO2 · MnO3 Mn2O7 FeO Fe2O3 Fe3O4 CoO Co3O4 Co2O3 NiO Cu2O CuO ZnO Ga2O Ga2O3 GeO GeO2 As2O3 As2O5 SeO2 SeO3 BrO2 Br2O3 Br2O5 Kr Rb2O SrO Y2O3 ZrO2 NbO NbO2 MoO2 MoO3 Mo2O3 Tc2O7 Ru2O3 · RuO2 RuO3 · RuO4 Rh2O3 RhO2 PdO AgO CdO In2O3 SnO SnO2 Sb2O3 TeO TeO2 TeO3 I2O4 · I2O5 I2O6 · I4O9 XeO3 Cs2O3 BaO * HfO2 Ta2O5 W2O3 · WO2 WO3 · W2O5 ReO2 ReO3 Re2O7 OsO2 OsO4 IrO2 IrO4 PtO2 Au2O3 Hg2O HgO Tl2O Tl2O3 PbO PbO2 Pb3O4 Bi2O3 BiO2 Bi2O5 PoO PoO2 PoO3 At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og     ↓   * La2O3 Ce2O3 Ce3O4 CeO2 Pr2O3 PrO2 Pr6O11 Nd2O3 Pm2O3 Sm2O3 Eu2O3 Gd2O3 Tb2O3 Tb4O7 TbO2 Dy2O3 Ho2O3 Er2O3 Tm2O3 Yb2O3 Lu2O3   ** Ac2O3 ThO ThO2 PaO2 Pa2O5 UO2 · U2O5 U3O8 · UO3 UO4 · UO6 NpO2 PuO2 Am2O3 AmO2 Cm2O3 CmO2 Bk2O3 Cf2O3 CfO2 Es Fm Md No Lr
Formula chimica

Portale Chimica

Portale Medicina