H2O2 là chất gì?

H2O2 là chất gì? được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học lớp 10 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

Câu hỏi: H₂O₂ là chất gì?

Trả lời:

Hydrogen Peroxide hay còn được gọi là Oxy Già (Hydro peroxid, Hydro peroxit) có công thức hóa học là H₂O₂. Đây là một một chất oxy hóa dạng lỏng trong suốt, nhớt hơn một chút so với nước, có các thuộc tính oxi hóa mạnh và vì thế là chất tẩy trắng mạnh được sử dụng như là chất tẩy uế, có thể làm tác nhân đẩy trong các tên lửa.

I. Đặc trưng vật lý của H₂O₂

Hydro peroxide có hình dạng "xiên lệch", do lực đẩy giữa các liên kết đơn O-O là trên nguyên tử oxy. Góc liên kết bị ảnh hưởng bởi liên kết hydro, tạo nên sự khác nhau giữa dạng tinh thể với dạng hơi, trong các tinh thể có những khoảng rộng.

II. Tính chất hóa học của H₂O₂

Tính phân hủy

Hydro peroxide bị phân hủy tạo thành nước và oxy, phản ứng có tỏa nhiệt theo phương trình:

2H₂O₂→ 2 H₂O+ O₂ + Nhiệt lượng

Quá trình phân hủy chịu tác động của nhiệt độ, nồng độ của peroxide, độ pH và sự có mặt của các chất ổn định hoặc tạp chất. Phản ứng cần chất xúc tác như mangan dioxit, kali pemanganganat, bạc hoặc enzym catalase. Quá trình phân hủy diễn ra nhanh hơn trong chất xúc tác là kiềm và chất ổn định khi đó là axit.

Khi có mặt một chất xúc tác như Fe²⁺ hoặc Ti³⁺, quá trình phân hủy sẽ tạo ra hỗn hợp H₂O₂ và Fe²⁺ hoặc Ti³⁺ được biết đến như thuốc thử Fenton.

Phản ứng oxy hóa khử

Hydro peroxide trong nước có thể bị oxy hóa- khử nhiều loại ion vô cơ tạo thành khí oxy. Fe²⁺ trong dung dịch axit bị oxy hóa lên Fe³⁺

2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ → 2Fe³⁺ + 2 H₂O₂

Trong môi trường kiềm, Mn²⁺ bị oxy hóa thành Mn⁴⁺ ( MnO₂), Fe³⁺ bị khử thành Fe²⁺

2Fe³⁺ + H₂O₂ + 2OH^- → 2Fe²⁺ + 2H₂O + O₂

Hydrogen peroxid chuyển Fe²⁺ thanh Fe³⁺

Hydro peroxide được sử dụng làm chất khử trong hóa hữu cơ

Ph-S-CH₃ + H₂O₂ → Ph-S(O)-CH₂ + H₂O (xúc tác TiCl₃)

Hydro peroxide được dùng để epoxit hóa các alken như axit acrylic hay oxy hóa các alkylboran thành rượu.

III. Công nghệ sản xuất Hydrogen peroxid H₂O₂

Hydrogen peroxid H₂O₂ có thể được sản xuất theo phương pháp điện phân axit sunfuric, amoni bisulfat axit NH₄HSO₄ hoặc Peoxit Bari. Tuy nhiên, hai phương pháp này cần rất nhiều điện năng và nhiên liệu, giá thành chúng lại khá cao nên trong công nghiệp, người ta ít dùng đến.

Trên thế giới, phương pháp sản xuất từ Hydro theo công nghệ oxy hóa Anthraquinol AO sử dụng chất xúc tác là paladi được áp dụng phổ biến. Phương pháp này có thể được dùng theo hai cách

Phương pháp Hydro hóa xúc tác tầng sôi

Nhược điểm của phương pháp này là các thiết bị sử dụng khá phức tạp, cần rất nhiều năng lượng để hoạt động và đặc biệt quá trình này có thể kéo theo khả năng gây cháy nổ. Nhiều trường hợp đã xảy ra tại một số nhà máy ở Anh, Pháp, Cộng hòa Liên bang Đức.

Phương pháp Hydro hóa xúc tác tầng cố định

Về cơ phản ứng, cả hai phương pháp xúc tác trên tầng cố định và tầng sôi đều giống nhau, tuy nhiên vấn đề cháy nổ không hề xảy ra khi các nhà máy sử dụng trên tầng cố định.

Quy trình sản xuất Hydrogen peroxid H₂O₂ theo phương pháp Anthraquinol xúc tác Paladi trên tầng cố định

Giai đoạn Hydro hóa

Nguyên liệu là hỗn hợp dung dịch gồm có Anthraquinone, phần lớn người ta sử dụng 2- Ethyl Anthraquinone để làm chất mang, những chất thơm nặng, dung môi được dùng để hỗ trợ phản ứng là Tri-izo octyl phosphate TOP. Các chất này được chuẩn bị theo tỷ lệ nhất định, các hợp chất thơm phải được chưng trước trong điều kiện chân không. Hỗn hợp này sau đó được rửa sạch bằng nước khử khoáng và xử lý bằng H₂O₂ để khử tạp chất, chuẩn bị cho giai đoạn Hydro hóa.

Tất cả những nguyên liệu trên sẽ được đưa vào tháp Hydro hóa cùng với hydro. Quá trình sử dụng nhiệt độ, áp suất, paladi làm chất xúc tác. Anthraquinone sẽ tác dụng với hydro để tạo nên anthraquinol tương ứng. Kết thúc quá trình, hỗn hợp dung dịch được chuyển tiếp đến tháp oxy hóa.

Giai đoạn oxy hóa

Sau khi được chuyển sang tháp oxy hóa, anthraquinol sẽ kết hợp với oxy, tạo ra Hydrogen peroxid H₂O₂ đồng thời anthraquinone sẽ bị hoàn nguyên trở lại.

Hỗn hợp dung dịch sau khi ra khỏi tháp oxy hóa sẽ được chuyển sang giai đoạn chiết tách, tinh lọc để lấy sản phẩm cần thiết.

Giai đoạn chiết tách, tinh lọc

H₂O₂ có trong hỗn hợp dung dịch sau khi ra khỏi tháp oxy hóa sẽ chuyển sang tháp chiết kiểu lỗ đĩa và được tiến hành chiết suất bằng nước khử khoáng theo quy trình:

Sau khi thoát ra khỏi tháp oxy hóa, dung dịch được đưa vào đáy tháp chiết, đỉnh tháp sẽ là nơi nước khử khoáng đi vào, ngược chiều với H₂O₂. Do H₂O₂ tan hoàn toàn trong nước nên nó sẽ bị hòa tan hết trong nước khử khoáng trước khi đi ra ngoài tháp chiết tại đáy theo chiều chảy của nước khử.

Dung dịch H₂O₂ tiếp tục được đưa sang tháp lọc để chiết tách các tạp chất mang ban đầu như chất thơm nặng, để được H₂O₂ nồng độ 27.5%.

Hỗn hợp dung dịch sau khi chiết suất hết H₂O₂ đi vào đáy tháp để xử lý bằng dung dịch kiềm được chuyển vào từ đỉnh tháp để tách nước trước khi quay trở lại quá trình hydro hóa.

Dung dịch kiềm khi kết thúc quá trình được đưa sang thiết bị phân ly để tách tạp chất rồi mới cô đặc cho mục đích tái sử dụng.

Giai đoạn cô đặc dung dịch Hydrogen peroxid

Hydrogen peroxid H₂O₂ nồng độ 27.5% được tạo thành có thể tiêu thụ trực tiếp trên thị trường. Nếu muốn có sản phẩm nồng độ cao hơn, cần phải xử lý tiếp qua công đoạn cô đặc theo quy trình:

Dung dịch Hydrogen peroxid loãng trong thùng chứa được chuyển qua máy bơm, lọc, gia nhiệt rồi chuyển tới thiết bị làm bay hơi kiểu tháp đệm. Nước và Hydrogen peroxid không có nhiệt độ sôi tương giống nhau nên sẽ phân tách được nước và H₂O₂ có nồng độ cần thiết như 30%, 50%, 70%. Toàn bộ quá trình được diễn ra trong điều kiện chân không.

Ngoài ra Hydro peroxide còn được sản xuất từ 2-etyl-9, 10-dihydroxyanthanracen thành 2-etylanthraquinon qua quá trình tự oxy hóa và Hydro peroxide sử dụng oxy từ không khí. Sau đó dẫn xuất anthraquinon được tách ra ngoài hỗn hợp rồi khử ngược trở lại thành hợp chất dihydroxy bằng khí hydro.

IV. Hydrogen Peroxide (H₂O₂) dùng để làm gì?

1. Làm h óa chất khử trùng hồ bơi

Với nồng độ từ 35% đến 50% cho khả năng oxi hóa rất mạnh, nước Oxy già kết hợp cùng với chiếu sáng tia UV tạo ra các gốc oxy phản ứng có tác dụng khử trùng nước rất tốt mà an toàn, tiết kiệm. Đây là phương pháp được rất nhiều hộ kinh doanh, chủ sở hữu hồ bơi thường xuyên áp dụng.

Ngoài ra bạn có biết H₂O₂ còn có khả năng trung hòa Clo dư trong nước hồ bơi nữa đấy. Nếu bạn đang gặp vấn đề vì lỡ cho quá tay hóa chất chlorine 70 hay viên sủi TCCA 90 thì cứ dùng Oxy già đậm đặc để giải quyết nhé!

2. Ứng dụng công nghiệp

Các ứng dụng chủ yếu khác trong công nghiệp của Hydrogen Peroxide bao gồm cả việc sản xuất natri percacbonat và natri perborat, được sử dụng như là các chất tẩy rửa nhẹ trong các loại bột giặt để giặt là (ủi). Nó còn được sử dụng trong sản xuất các hợp chất peroxide hữu cơ như dibenzoyl peroxit, được sử dụng như là chất mồi gốc tự do trong các phản ứng trùng hợp và các phản ứng hóa học khác. Ngoài ra nó còn ứng sản xuất epoxit, điều chế axit axetic. Làm chất đẩy cho các động cơ đẩy nhỏ trong một số vệ tinh, giúp tàu vũ trụ dễ dàng điều chỉnh và an khi muốn nạp, chứa nhiên liệu trước khi tiếp đất.

3. Trong gia đình

Trong đời sống hằng ngày nó được sử dụng phổ biến để tẩy rửa tóc hay vết thương trên người ở một mức độ nhất định. Dùng thường xuyên sẽ giúp tẩy ố vàng trên răng, răng trắng dần lên. Các dung dịch mua tại hiệu thuốc thì không được phép uống vì nó có chứa những hóa chất có độc tính nhưng có thể được dùng để làm sạch các vết máu khỏi trang phục quần áo, thảm nhà,…

Nhỏ từ 1- 2 giọt vào tăm bông rồi chấm nhẹ lên vị trí mụn giúp kháng khuẩn, trị mụn trứng cả.

Xịt dung dịch Hydro peroxide nồng độ thấp hơn 5% pha loãng lên tóc sau khi gội để giữ độ bền cho màu tóc và tăng độ bóng.

Hydro peroxide nồng độ thấp hơn 3%, nó được dùng để sát trùng vết thương, loại bỏ các mô chết.

Sự thủy phân của Hydro peroxide sẽ tạo ra khí oxy giúp tăng cường sự phát triển của bộ rễ cây, xử lý rễ bị hỏng, thối úng nên được các nhà làm vườn, người trồng thủy sinh rất ưa chuộng.

----------------------------------------

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn nội dung bài H2O2 là chất gì? Để có kết quả học tập tốt và hiệu quả hơn, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Hóa học 10, Chuyên đề Vật Lý 10, Chuyên đề Hóa học 10, Giải bài tập Toán 10. Tài liệu học tập lớp 10 mà VnDoc tổng hợp biên soạn và đăng tải.