Was ist Wasserstoffperoxid?
Wasserstoffperoxid ist eine farblose Verbindung mit der chemischen Formel H2O2 und einem schwachen charakteristischen Geruch (Ozongeruch).
Es wurde erstmals 1818 von dem französischen Chemiker Tenard erfunden. Wasserstoffperoxid wird als umweltfreundliche, saubere Chemikalie geschätzt, da seine Abbauprodukte Wasser und Sauerstoff sind und keine Gefahr der Umweltverschmutzung besteht.
Anwendungen von Wasserstoffperoxid
Wasserstoffperoxid enthält aktivierten Sauerstoff und wird zum Bleichen, für chemische Reaktionen, zur Desinfektion und Desodorierung verwendet.
1. Bleichen
Aufgrund des wachsenden Umweltbewusstseins steigt die Nachfrage nach Bleichanwendungen, insbesondere in der Papier- und Zellstoffindustrie, als Bleichmethode, bei der kein Chlorgas verwendet wird. Die Verwendung von Wasserstoffperoxid hat außerdem den Effekt, dass der Bleichprozess verkürzt wird und die Qualität erhalten bleibt. In der Textilbleiche eignet es sich besonders für das Bleichen von Textilien auf Zellulosebasis. Wasserstoffperoxid wird anstelle des kontinuierlichen Bleichverfahrens mit Natriumchlorit eingesetzt.
2. Desodorierung und Korrosionsschutz
Die Desodorierung und Entgiftung kann durch die Oxidation von Schwefelwasserstoff, der in Kläranlagen entsteht, erreicht werden.
3. Bodenverbesserung
Durch die Oxidation von organischen Verunreinigungen im Boden kann die Bodenreinigungszeit verkürzt werden.
4. Oberflächenbehandlung
Es wird zum weichen Ätzen von Leiterplatten usw. verwendet.
5. Sterilisation
Formaldehyd wurde früher zur Desinfektion und Sterilisation verwendet, ist aber aus Sicherheitsgründen durch Wasserstoffperoxid ersetzt worden. Es wird zur Reinigung und Sterilisierung von Anlagen und Behältern in der Lebensmittelproduktion verwendet. Verdünntes Wasserstoffperoxid ist der Hauptbestandteil von Oxidol, das zur Desinfektion von Schürfwunden verwendet wird.
6. Veredelung
Durch Zugabe von Wasserstoffperoxid zu wässrigen Lösungen von Kupfer-, Zink-, Nickel- und anderen Metallsalzen, die Eisenverunreinigungen enthalten, kann das Eisen als Niederschlag zurückgewonnen und in der Metallraffination verwendet werden.
7. Oxidationsmittel
Da es neutral und umweltfreundlich ist, wird Wasserstoffperoxid als alternatives Oxidationsmittel zu chlorhaltigen Oxidationsmitteln verwendet. Zu den wichtigsten Verwendungszwecken gehören Chemikalien für die Herstellung von Epoxid-Weichmachern, organischen Peroxiden, Natriumperborat, Natriumpercarbonat, Gummi und Natriumchlorit. Weitere Anwendungen sind die Synthese von organischen Verbindungen. Beispiele hierfür sind:
- Synthese von Hydrochinon und Brenzkatechin durch Oxidation von Phenol
- Synthese von Methacrylsäure oder Methacrylaten durch Oxidation von Acrolein oder Metaacrolein
- Synthese von p-Kresol aus Veratraldehyd.
- Synthese von höheren zweibasigen Säureestern aus Cyclohexanon als Ausgangsmaterial
- Synthese von L-Weinsäure aus Maleinsäureanhydrid
Eigenschaften von Wasserstoffperoxid
Wasserstoffperoxid hat ein Molekulargewicht von 34,02 und ist bei Raumtemperatur eine farblose Flüssigkeit; in 90 %iger wässriger Lösung hat es ein spezifisches Gewicht von 1,4, einen Schmelzpunkt von -11 °C und einen Siedepunkt von 141 °C. In 70 %iger wässriger Lösung hat es ein spezifisches Gewicht von 1,3, einen Schmelzpunkt von -39 °C und einen Siedepunkt von 125 °C. Es ist löslich in Alkohol und Ether. Bei Konzentrationen über 66 % ist es explosiv und muss mit Vorsicht gehandhabt werden. Wasserstoffperoxid zersetzt sich unter Bildung von Wasser und Sauerstoff. Die Zersetzungsgeschwindigkeit kann durch Verwendung von Mangandioxid erhöht werden.
Wasserstoffperoxid verhält sich in sauren Lösungen als sehr starkes Oxidationsmittel. In basischen Lösungen wirkt es auch als Reduktionsmittel. Derivate des Wasserstoffperoxids sind die Peressigsäure, die Karotinsäure und das Kaliumpersulfat.
Struktur des Wasserstoffperoxids
Wasserstoffperoxid hat zweiatomige Sauerstoffbindungen in seinem Molekül. Bei einer Bindung von zwei Sauerstoffatomen stoßen sich die nicht kovalenten Elektronenpaare der einzelnen Sauerstoffatome ab, die Überlappung der kovalenten Elektronenpaare ist gering und die Bindungsenergie ist niedrig, so dass es instabil ist und sich leicht unter Freisetzung von Sauerstoff zersetzt. Verbindungen mit solchen zweiatomigen Sauerstoffbindungen werden als Peroxide bezeichnet.
Weitere Informationen über Wasserstoffperoxid
Methoden zur Herstellung von Wasserstoffperoxid
1. automatische Oxidationsmethode
Die von Kemira (Finnland) entwickelte Anthrachinon-Autoxidationsmethode ist derzeit das weltweit gängige Verfahren.
2. Direkte Synthesemethode
Wasserstoffperoxid wird durch Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff unter Druck in Anwesenheit eines Katalysators gewonnen.
3. Methode der Sauerstoffreduktion
Natriumhydroxid wird elektrolysiert, und an der Kathode wird Sauerstoff eingeblasen, um Wasserstoffperoxid zu erhalten.
4. Elektrolyse-Verfahren
Wasserstoffperoxid wird aus dem entstehenden Ammoniumpersulfat durch Elektrolyse von Ammoniumhydrogensulfat gewonnen.
5. Alkohol-Oxidationsverfahren
Wasserstoffperoxid wird durch Oxidation von Isopropanol gewonnen.