تهیه آب اکسیژنه و بررسی برخی از خواص آن

پراکسیدها به دو دسته تقسیم می شوند: پلی اکسیدها که با اسید سولفوریک تولید اکسیژن می کنند و هیپر اکسیدها که با اسید سولفوریک رقیق تبدیل به آب اکسیژنه می شوند.به این دسته نمکهای آب اکسیژنه می گویند.    

دمای ذوب و جوش آن به ترتیب ºC 89- و ºC150 می باشد. ثابت دی الکتریک H2O2  بالا می باشد. مایع خالص آن در دمای ºC  25 ، 93= ε و محلول آبی 60% آن 120= ε می باشد. بنابراین ترکیب جزء حلاللهای یونی کننده خیلی خوبی هستند ولی بعلت قدرت اکسیدکنندگی زیاد و ناپایداری ، قدرت حل کنندگی آنها محدود است.   

 برای پایدار کردن، آنرا با موادی از قبیل اسید فسفریک، اسید سیتریک و گلیسرول که خاصیت ضد کاتالیزوری دارند، مخلوط می کنند.خاصیت اکسید کنندگی آب اکسیژنه بعلت سهولت آزاد شدن یک اتم اکسیژن فعال است

پراکسیدها به دو دسته تقسیم می شوند: پلی اکسیدها که با اسید سولفوریک تولید اکسیژن می کنند و هیپر اکسیدها که با اسید سولفوریک رقیق تبدیل به آب اکسیژنه می شوند.به این دسته نمکهای آب اکسیژنه می گویند.    

دمای ذوب و جوش آن به ترتیب ºC 89- و ºC150 می باشد. ثابت دی الکتریک H2O2  بالا می باشد. مایع خالص آن در دمای ºC  25 ، 93= ε و محلول آبی 60% آن 120= ε می باشد. بنابراین ترکیب جزء حلاللهای یونی کننده خیلی خوبی هستند ولی بعلت قدرت اکسیدکنندگی زیاد و ناپایداری ، قدرت حل کنندگی آنها محدود است.   

 برای پایدار کردن، آنرا با موادی از قبیل اسید فسفریک، اسید سیتریک و گلیسرول که خاصیت ضد کاتالیزوری دارند، مخلوط می کنند.خاصیت اکسید کنندگی آب اکسیژنه بعلت سهولت آزاد شدن یک اتم اکسیژن فعال است                    

آب اکسیژنه در مجاورت بعضی از اکسنده ها، خاصیت احیا کنندگی دارد. 

  سولفور سرب سیاه رنگ در سرما تحت اثر H₂O₂  به سولفات سفید رنگ تبدیل می شود

طرز شناسایی آب اکسیژنه

1- یدید پتاسیم را در مجاورت پرکسید هیدروژن اسیدی قرار داده و ید حاصله را با محلول استاندارد تیوسولفات تیتر می کنند.

2- ازافزایش محلول آن به دی اکسید تیتانیوم درمجاورت اسید سولفوریک، رنگ مربوط به پروکسید تیتانیوم مشاهده می شود.                    
3- با محلول اسید کرومیک یا محلول اسیدی بی کرومات رنگ آبی تیره تولید می شود.                                  

روش تهیه آزمایشگاهی آب اکسیژنه

پراکسید هیدروژن را می توان از اثر اسید سولفوریک رقیق بر پراکسید سدیم یا پراکسید باریم (BaO2,8H2O)  در دمای پایین تهیه کرد.

درتهیه نمکهای باریم از باریتها(BaSO4 ) مقداری BaO به دست می آید که دراثرحرارت در هوا اکسید می شود و به پراکسید باریم تبدیل می شود. پراکسید باریم با اسید فسفریک نیز تولید آب اکسیژنه می کند         

فسفات باریم نامحلول از آن جدا می شود و محلول آبی آب اکسیژنه به دست می آید که به وسیله تقطیر در فشار کم می توان آنرا تغلیظ کرد. ازعبورگازدی اکسید کربن د رمحلول پراکسید باریم نیز آب اکسیژنه بدست می آید.                                               

روش دیگر بر اساس روش مرک می باشد که در آن پراکسید سدیم با اسید سولفوریک 20% در دمای پایین واکنش داده و بعد از خارج کردن سولفات سدیم متبلور( Na2SO4, 10 H2O (بعد از تغلیظ آب اکسیژنه با غلظت 30% بدست می آید                                    

روش تهیه صنعتی آب اکسیژنه

1- فرایند خود اکسایش: یکی از مشتقات آنتراکینون بر اثر واکنش با هیدروژن د رمجاورت کاتالیزور پالادیم به آنتراهیدروکینون تبدیل می شود. با عبور هوا از این ماده، محلول پراکسید هیدروژن 20% وزنی به دست می آید                                .

روش الکترولیز: از الکترولیز محلول اسید سولفوریک 50% وزنی یا محلول اسید سولفوریک و سولفات آمونیم با شدت جریان زیاد، پراکسو دی سولفات (و در نهایت از هیدرولیز آن پراکسید هیدروژن )در آند و هیدروژن در کاتد بدست می آید.                       

پراکسید هیدروژن را در دمای بالا و فشار کم جداکرده و پس از تغلیظ سازی، محلول 30% وزنی بدست می آید.                         

ارزش حجمی پراکسید هیدروژن

قدرت پراکسید هیدروژن (ارزش حجمی)عبارت است از حجم اکسیژنی که درشرایط متعارفی از یک حجم پروکسید هیدروژن آزاد  می شود.متلااگرml10پروکسید هیدروژن در شرایط متعارفی تولیدml 200 اکسیژن کند، ارزش حجمی این محلول 20 خواهد بود. ارتباط ارزش حجمی پرکسید با نرمالیته آن بصورت زیر می باشد.    

 ۵/۶ ×  a= N 

 که در آن a ارزش حجمی و N نرمالیته می باشد  

 

وسایل مورد نیاز

بالن ml 50

دستگاه تبخیر در خلاء

کاغذ صافی

دستگاه الکترولیز

لوله آزمایش

ارلن ml 250

بورت ml 25

مواد مورد نیاز

اسید سولفوریک20%

پراکسیدباریم

کربنات باریم

اسید سولفوریک 2 نرمال

پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال

سولفات آمونیم یا پتاسیم

اسید سولفوریک غلیظ

اسید فسفریک

پراکسید سدیم

سولفور سیانورآمونیم

روش کار

1- در یک بالن،  ml 50 اسید سولفوریک 20% ریخته، به تدریج 10 گرم BaO2   به آن اضافه کنید. آنرا سرد کرده و سولفات باریم ته نشین شده را صاف کنید. محلول زیرین آب اکسیژنه است. به این محلول ml 20 اسید سولفوریک 4 نرمال افزوده و آنرا در دستگاه تبخیر کننده در خلاء روی دمای 70 درجه سانتیگراد تنظیم نمائید.                         

رسوب در بالن باقی مانده و مخلوط آب و آب اکسیژنه در بالن بزرگ جمع می شود.به ml 10 از این محلول ml 30 اسید سولفوریک 4 نرمال اضافه کرده و با پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال تیتر کنید.از روی مقدار مصرفی پرمنگنات، ارزش حجمی محلول آب اکسیژنه بدست می آید(مرحله اول).                                

محلول آب اکسیژنه را می توان دوباره با  دستگاه تبخیر در خلاء تغلیظ کنید. آب اکسیژنه که دارای دمای جوش بالاتری از آب است، در بالن اولی باقی می ماند. ml 10 از آن را برداشته و بوسیله پرمنگنات تیتر نمائید و ارزش حجمی آنرا برای بار دوم تعیین کنید(مرحله دوم).

2- 25 گرم سولفات آمونیم یا پتاسیم را در ml 100 آب مقطر حل کرده و 91/0 گرم سولفورسیانورآمونیم و ml 19 اسید سولفوریک غلیظ به آن اضافه نمائید. محلول را خوب به هم بزنید و سپس الکترولیز نمائید.        

3- در لوله آزمایش ml 10 اسید فسفریک ریخته و آنرا در ظرف آب یخ نگهدارید. سپس به آن پراکسیدسدیم اضافه کنید .اگر دستگاه تبخیرکننده در خلاء دردسترس نباشد به روش زیر عمل کنید.         
آب اکسیژنه را به حجم ml 100 برسانید و ml 25 از آنرا با پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال تیـتر کنید.  ارزش حجمی آب اکسیژنه را حساب کنید.

1- محلول آب اکسیژنه را با استفاده از دستگاه تبخیر در خلاء تغلیظ کنید. آب اکسیژنه در بالن اولی باقی می ماند. ml 10 از آن را برداشته و بوسیله پرمنگنات تیتر نمائید و ارزش حجمی آنرا برای بار دوم تعیین کنید(مرحله دوم).                          
2- 25 گرم سولفات آمونیم یا پتاسیم را در ml 100 آب مقطر حل کرده و 91/0 گرم سولفورسیانورآمونیم ml 19 اسید سولفوریک غلیظ به آن اضافه نمائید. محلول را خوب به هم بزنید و سپس الکترولیز نمائید.

3- در لوله آزمایش ml 10 اسید فسفریک ریخته و آنرا در ظرف آب یخ نگهدارید. به آن پراکسیدسدیم اضافه کنید .آب اکسیژنه تولیدی را شناسایی کنید. 
اگر دستگاه تبخیر در خلاء دردسترس نباشد به روش زیر عمل کنید.
آب اکسیژنه را به حجم ml 100 برسانید و ml 25 از آنرا با پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال تیـتر کنید. با استفاده از پرمنگنات مصرفی ارزش حجمی آب اکسیژنه را حساب کنید.  

با تشکر از دوست عزیزم جناب آقای فراهانی 

مرجع