过氧化氢
物理化学特性
过氧化氢的化学式为 H2O2,是一种无色的水溶性液体。过氧化氢分子不对称,极性强,极易形成氢键网络,因此粘度比水高。
过氧化氢 —— 可持续的水性产品解决方案
由于两个氧原子上都有自由电子对,因此 H2O2 分子往往会形成供体-受体化合物。纯过氧化氢主要仅具有科学意义。不过,它的水溶液被广泛用于清洁和消毒、电子、采矿、化学合成、纺织品、衣物和头发的漂白、纸浆和造纸工业、火箭燃料、防腐剂、抗氯剂、种子消毒剂、食品和鱼类养殖中的漂白剂和氧化剂,或作为氯的替代品用于水、水处理和废水处理。下表概述了过氧化氢及其水溶液的重要物理性质。
分子结构和氧的氧化态决定了过氧化氢的化学特性。处于 I 氧化态的氧原子使过氧化氢既能参与氧化反应,也能参与还原反应。
众所周知,过氧化氢是一种具有消毒、抗病毒和抗菌活性的过氧化物和强氧化剂,但它的还原特性在某些应用中也发挥着重要作用。过氧化氢参与的典型化学反应包括氧化反应和还原反应、形成其他过氧化合物或加成化合物。与许多其他氧化还原剂不同的是,过氧化氢不会在反应体系中引入除水以外的其他物质,过量的过氧化氢很容易分解成水和氧气,不会影响后续的反应步骤。过氧化氢溶液通常被认为是真正的 "绿色化学"。
尽管纯过氧化氢具有很高的反应活性,但它是一种稳定的物质,如果在最佳条件下保存,可以存放数年之久。增加分解速度的最重要因素是高 pH 值、高温、紫外线照射、过渡金属盐和各种杂质的存在。
过氧化氢分解成氧气和水是一个相当复杂的过程,其中涉及各种自由基的形成,这些自由基可以消灭病原体并防止感染扩散。在某些应用中,如土壤修复,会有意造成和使用诱导不稳定性。
过氧化氢水溶液的重要物理化学特性
H2O2 浓度* |
%(重量) |
0
|
30
|
35
|
50
|
60
|
70
|
100
|
|
克(H2O2)/千克 |
|
300
|
350
|
500
|
600
|
700
|
|
|
克(H2O2)/升 |
|
332
|
395
|
596
|
742
|
899
|
|
|
摩尔/升 |
|
9.8 |
11.6 |
17.5 |
21.8 |
26.4 |
|
|
摩尔/% |
|
18.5 |
22.2 |
34.6 |
44.3 |
55.3 |
|
活性氧含量 |
%(重量) |
0
|
14.1 |
16.5 |
23.5 |
28.2 |
32.9 |
47.1 |
分子量 |
克/摩尔 |
18.015 |
|
|
|
|
|
34.015 |
20 °C 时的密度 |
克/毫升 |
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 |
沸点 |
°C
|
100
|
106
|
108
|
114
|
119
|
125
|
150
|
沸点 |
°C
|
|
132
|
135
|
145
|
152
|
158
|
|
沸点 |
°C
|
|
147
|
150
|
161
|
168
|
176
|
|
总蒸汽压力 |
毫巴 |
42
|
33
|
32
|
14
|
19
|
15
|
8
|
|
毫米汞柱 |
31.6 |
25
|
24
|
18
|
14
|
11
|
6
|
H₂O₂ 分压 |
毫巴 |
|
0.3 |
0.4 |
0.8 |
1.2 |
1.7 |
|
30 °C 时的压力 |
毫米汞柱 |
|
0.25 |
0.3 |
0.6 |
0.9 |
1.3 |
|
25 °C 时的比热容 |
焦耳/(克*开尔文) |
4.2 |
3.6 |
3.5 |
3.3 |
3.2 |
3.1 |
2.6 |
折射率、 |
|
1.3325 |
1.3519 |
1.3554 |
1.3661 |
1.3734 |
1.3814 |
1.4067 |
20 °C 时的粘度 |
毫帕*秒 |
1.00 |
1.11 |
1.12 |
1.18 |
1.21 |
1.23 |
1.25 |
表面张力 |
毫牛顿/米 |
72.8 |
74.2 |
74.5 |
75.7 |
76.4 |
77.3 |
80.4 |
上表所列数值描述了过氧化氢无盐纯水溶液的物理化学性质。
*过氧化氢浓度可以用重量百分比、1 千克溶液中 100%浓度的过氧化氢的克数、1 升溶液中 100%浓度的过氧化氢的克数以及溶液中过氧化氢的摩尔浓度或摩尔分数来表示。表中 g(H2O2)/l 和 mol/l 的值是在温度为 25 °C 时给出的。