理化性质(过氧化氢)

过氧化氢(H2O2)是一种无色的水溶性液体。过氧化氢的分子结构不对称,极化现象强烈。过氧化氢形成氢键网络的倾向度极高,因此具有比水更高的粘度。由于两个氧原子都有自由电子对,因此H2O2分子易形成供体受体化合物。纯过氧化氢主要用于科学研究,其水溶液则广泛用于许多工业领域的各种用途中。下方表格中汇总了过氧化氢及其水溶液的重要物理性质。

过氧化氢的分子结构以及氧的氧化态决定了其化学性质。过氧化氢的氧原子处于氧化态(I),这使其既能够参加氧化反应也能够参加还原反应。尽管过氧化氢是众所周知的一种强氧化剂,其还原性质在某些应用中也能起到重要作用。过氧化氢的典型化学反应是氧化反应和还原反应,形成其他过氧化物或形成化合物。与许多其他氧化还原剂不同,过氧化氢不会将除水以外的其他物质带入反应体系中,并且过量的过氧化氢可以很容易地分解为水和氧气,从而不会干扰随后的反应步骤。过氧化氢通常被认为是一种真正的“绿色化学品”。

尽管过氧化氢具有很高的反应活性,但高纯度过氧化氢却极为稳定,在理想的条件下可以储存多年。过氧化氢和过氧乙酸分解率升高的最重要因素包括高pH值、高温、紫外线照射、过渡金属盐和各种杂质的存在。

过氧化氢分解为氧气和水是相当复杂的过程,涉及到各种自由基的形成。因此在某些应用中(土壤修复),需要有意引发产品的不稳定性。

过氧化氢水溶液的重要物理化学性质

H2O2 浓度*

%(wt.)

0

30

35

50

60

70

100

g(H2O2)/kg

300

350

500

600

700

g(H2O2)/l

332

395

596

742

899

mol/l

9.8

11.6

17.5

21.8

26.4

mol%

18.5

22.2

34.6

44.3

55.3

活性氧含量

%(wt.)

0

14.1

16.5

23.5

28.2

32.9

47.1

分子量

g/mol

18.015

31.015

密度(20 °C)

g/ml

0.998

1.111

1.131

1.195

1.241

1.289

1.450

凝固点

°C

0

-26

-33

-52

-56

-40

-0.4

1013 mbar.下的沸点

°C

100

106

108

114

119

125

150

2026 mbar.下的沸点

°C

132

135

145

152

158

3039 mbar.下的沸点

°C

147

150

161

168

176

总蒸气压 (30 °C)

mbar

42

33

32

14

18

15

8

mm. Hg.

31.6

25

24

18

14

11

6

H₂O₂ 部分蒸汽压力

mbar

0.3

0.4

0.8

1.2

1.7

蒸气压(30 °C)

mm. Hg. 

0.25

0.3

0.6

0.9

1.3

25°C时的比热

J*g/K

4.2

3.6

3.5

3.3

3.2

3.1

2.6

折射率,
n25D(25°C)

1.3325

1.3519

1.3554

1.3661

1.3734

1.3814

1.4076

粘度(20 °C)

mPa*s

1.00

1.11

1.12

1.18

1.21

1.23

1.25

表面张力(20 °C)

mN/m

72.8

74.2

74.5

75.7

76.4

77.3

80.4

上表中列出的数值描述了过氧化氢在无盐纯水溶液中的物理化学性质。

*过氧化氢浓度可以表示为重量百分比,1 kg溶液中100%过氧化氢的克数,1 L溶液中100%过氧化氢的克数,以及表示为过氧化氢在溶液中的摩尔浓度或摩尔分数。表格中列出的g(H2O2)/l和mol/l数值均在温度为25 °C的条件下测得。