Разложение пероксида водорода

Разложение пероксида водорода это процесс разделения молекулы пероксида водорода на воду и кислород.

Так как концентрированная перекись непрочное соединение, уже при комнатной температуре на свету разлагается по реакции (формула разложения пероксида водорода):

H₂O₂ = H₂O + O

О + О = О₂

Реакция ускоряется со прикосновением с катализаторами ( MnO₂ , PbO₂ и другие ).

Каталитическое разложение пероксида водорода

Пероксид водорода весьма удобный объект для иллюстрации каталитического процесса, влияния различных катализаторов на скорость химической реакции.

Измерение объема кислорода, выделяющегося при разложении пероксида водорода, позволяет проводить этот опыт количественно, притом с достаточной степенью точности.

Активные вещества которые участвуют в интенсивном распаде молекулы пероксида водорода являются металлы переменной валентности (Fe, Сu, Мn, Со, Сr) и их соли.

Разложение пероксида водорода катализаторами сводится к увеличению электролитической диссоциации пероксида водорода.

Что содействует образованию свободного гидроксид – иона и ускорению распада пероксида водорода.

Разложение пероксида водорода обратимая или нет

Экспериментально доказано, что добавление к перекиси катализатора приводит к полному разложения молекулы пероксида водорода на воду и кислород.

Процесс разложения на прямую зависит от температуры вещества.

А также какой катализатор добавлен, также установлено, что на каталитический процесс разложения влияет добавление некоторых кислот и зависимость концентрации перекиси.

Лабораторное разложение перекиси водорода

Поэтому каталитическое разложение пероксида водорода удобный объект для научных исследований в области химической кинетики.

То, что было осуществлено в науке химии как нечто новое, может быть повторено на внеурочных и факультативных занятиях как интересные ученические исследования.

Pис. 2 Установка для количественного опыта разложения пероксида водорода:

1-колба для перегонки, 2 — пробирка с катализатором. 3 — чаша кристаллизационная, 4 — эвдиометр.

Во время проведения демонстрационных экспериментов следует знать о пероксиде водорода (обычно 3%-ном) как о веществе, которое подвергается бурному разложению под действием различных катализаторов.

С этой целью в демонстрационные пробирки приливают по 30 мл раствора пероксида водорода и в каждый вносят одно из следующих веществ:

1. Оксид марганца (IV),

2. Оксид железа (III),

3. Активированный уголь,

4. Раствор перманганата калия,

5. Раствор хлорида железа (III),

6. Раствор дихромата калия,

7. Кусочек сырого мяса, содержащий фермент каталазу, находящуюся обычно в крови млекопитающих и человека.

Наблюдают за выделением пузырьков газа. Выделение кислорода подтверждают тлеющей лучинкой. Демонстрационные пробирки размещают в штативе с подсветом.

Количественный опыт каталитического разложения пероксида водорода может быть осуществлен в установке, показанной на рисунке 2.

Для собирания газа можно использовать промышленный эвдиометр, имеющий градуировку.

Различную скорость образования кислорода можно наблюдать в приборе, описание которого дано В. С. Полосиным, с использованием двух медицинских шприцев, а также с помощью установки для проецирования опытов на экран.

Активность катализатора

Для сравнение можно взять пероксид водорода с одинаковой массовой долей Н₂О₂ (например, 3%) и два катализатора, например, раствор, содержащий комплексный ион [Сu(NН₃)₄]²⁺ и каталазу крови.

Полуколичественные опыты для определения активности различных катализаторов разработал Г. П. Хомченко.

Рис. 3. Определение активности различных катализаторов:

1 — пробирка с пероксидом водорода, 2 — колба с катализатором, 3 — стеклянная трубка с пробкой, 4 — Г образная газоотводная трубка, 5 — колба с водой, 6 — сифон, 7 — стакан с водой, 8 — зажимы.

Опыт разложение пероксида водорода

Рекомендуется проводить опыты в следующей последовательности:

1. Проверяют герметичность прибора (рис. 3), для чего закрывают пробки и открывают зажимы 8: вода не должна вытекать в стакан.
2. В пробирку 1 наливают 5 мл пероксида водорода (30%-ного) и перекрывают резиновую трубку зажимом 8.
3. В колбу 2 вносят катализатор и вставляют в нее трубку 3, соединенную с пробиркой 1.
4. Выравнивают давление внутри прибора с атмосферным давлением. С этой целью открывают зажим 8 сифона 6 и поднимают стакан 7 с водой так, чтобы вода в нем и в колбе находилась на одинаковом уровне, и затем снова закрывают зажим.
5. Воду выливают из стакана и наливают в него точный ее объем — 100 мл, предварительно отмерив его мензуркой.
6. Опускают кончик сифона 6 в стакан 7 с водой.
7. Открывают оба зажима 8 на приборе и быстро вливают пероксид водорода в колбу 2 с катализатором.
8. Через 3 мин вновь приводят давление внутри прибора к атмосферному давлению.
9. Закрывают зажим сифона 6 и измеряют объем воды, вытесненной в стакан кислородом.
10. Из измеренного объема воды вычитают 100 мл, т. е. объем воды, ранее добавленной в стакан.

По количеству выделившегося кислорода располагают испытанные катализаторы в порядке возрастания их каталитической активности.

Физические свойства пероксида водорода Н₂О₂

Сильный окислитель. Мол. массе 34,01; коэф. рефр. 1,4067 при 25 °С; плотн. 1448 кг/м3; т. кил 69,7 °С при 3,72 кПа и 80,2 °С при 6,25 кПа. Смешивается в любых соотношениях с водой.

При воздействии 65%-ного р-ра Н₂О₂ на бумагу, опилки и другие горючие вещества происходит их воспламенение.

Концентрированный раствор может взрываться. Для раствора пероксида водорода низкой концентрации возможно саморазложение при воздействии тепла.

В присутствии органической пыли или веществ, действующих каталитически (металлы, соли металлов).

Хранить растворы пероксида водорода в темном прохладном месте. В присутствии Н₂О₂ средства тушения обильные струи воды.

Можно ли получить перекись водорода из водорода и кислорода

Можно ли получить Н₂О₂ непосредственным взаимодействием водорода и кислорода?

В реакции взаимодействия водорода с кислородом образуется пероксид водорода в качестве промежуточного продукта при горении водорода:

Н₂ + О₂ = Н₂О₂.

Так как температура горения водорода очень высока перекись водорода сразу же разлагается на воду и кислород:

2Н₂О₂  ↔ 2Н₂О + О₂.

Для определения образования перекиси водорода можно воспользоваться кусочком льда. Для этого нужно направить водородное пламя на кусок льда.

В образующейся воде можно обнаружить следы пероксида водорода.

Также пероксид водорода можно получить при действии атомарного водорода на кислород.

2Н + О₂ = Н₂О₂.

Непосредственным взаимодействием водорода и кислорода пероксид водорода невыгодно получать ни в лаборатории, ни в промышленности.

Вывод

Каталитическое разложение пероксида водорода представляет собой захватывающий процесс, который не только иллюстрирует основы химической кинетики, но и демонстрирует эффект различных катализаторов на скорость реакций.

Проведение опытов с перекисью водорода не только позволяет студентам погрузиться в мир химии, но и укрепляет их понимание взаимодействия веществ и условий, влияющих на реакции.

Понимание активности различных катализаторов, например, оксидов металлов или ферментов, открывает новые горизонты для научных исследований и практического применения в медицине, экологии и промышленности.

Эксперименты могут быть адаптированы в учебный процесс, что делает их не только образовательными, но и занимательными.

В будущем, результативность экспериментов по разложению пероксида водорода может положительно повлиять на развитие новых технологий и экологически чистых методов в химической отрасли.

Это подчеркивает важность практического обучения в школьных лабораториях, способствуя развитию критического мышления и исследовательских навыков у молодого поколения ученых.

Статья на тему Разложение пероксида водорода