Волшебная перекись

Что такое перекись водорода с точки зрения химика

Наверное, не найдется среди читателей ни одного человека, который бы хоть раз в жизни не пользовался перекисью водорода, поэтому в ответ на вопрос: «Что собой представляет эта жидкость?», каждый сможет хотя бы описать ее – бесцветная, без запаха, почти как вода. В принципе, все это верно. Но мы в основном сталкиваемся с аптечным раствором перекиси водорода в концентрации 3%. Чистую перекись мало кто видел, не было надобности. В быту и в медицинских целях она никогда не используется.

Перекись водорода – очень близкая родственница воды, и по своей химической формуле отличается от нее только одним лишним атомом кислорода – Н2О2. Но этот лишний атом придает перекиси свойства, очень сильно отличающие ее от обычной воды.

Если посмотреть на структурную формулу перекиси водорода, мы увидим, что два атома кислорода соединены непосредственно друг с другом. Связь эта крайне непрочна, поэтому молекула перекиси неустойчива. Чистая, неразбавленная перекись водорода способна разлагаться на воду и кислород со взрывом. В разбавленных водных растворах она значительно устойчивее.

Молекула перекиси водорода не представляет собой линейную последовательность атомов водорода и кислорода. Связи между атомами водорода и кислорода расположены под прямым углом к связи между атомами кислорода, причем в нескольких вариантах. Графически молекулу перекиси можно изобразить так:

Такая структура молекулы перекиси водорода обусловливает ее нестабильность, что и используется как в промышленности, так и в медицине. В результате разрыва связей между атомами перекись водорода распадается на воду и кислород. Некоторые соединения металлов (например, меди, железа, марганца) действуют как катализаторы, то есть способствуют быстрейшему разложению перекиси водорода, причем даже в очень малых количествах. Поэтому при хранении перекиси для предотвращения ее распада (что происходит со взрывом) добавляются вещества-стабилизаторы.

Как и ближайшая химическая родственница вода, перекись водорода хорошо растворяет многие соли, с водой (а также со спиртом) смешивается в любых соотношениях. Следует отметить, что кислая среда препятствует распаду перекиси водорода, поэтому, опять же, при хранении больших объемов перекиси ее подкисляют серной или фосфорной кислотой (естественно, это касается только промышленного использования перекиси).

При нагревании или воздействии света разложение перекиси усиливается, хранить бутылочку с ней (чаще всего сейчас в аптеках перекись продают в прозрачных пластиковых флаконах) желательно в прохладном темном месте.

Отличается перекись водорода от воды и по своим физическим свойствам. Ее температура замерзания близка к воде, при 0,5 °С перекись превращается в лед. Причем, в отличие от воды, при этом сжимается, а не расширяется. При замерзании образуются белые кристаллы, и после размораживания перекись не теряет своих свойств. Закипает перекись при температуре 67 °С.

Перекись водорода – очень сильный окислитель, то есть она легко отдает свой лишний (по сравнению с более устойчивым соединением – водой) атом кислорода. Так, если капнуть чистой или высококонцентрированной перекисью на бумагу, опилки или иные горючие вещества, они воспламенятся (напомню, что огонь – это энергия, выделяющаяся при окислении). Именно это свойство – высокая степень окисления – и обусловливает широкое применение перекиси, прежде всего в промышленности. Большая часть производимой ежегодно перекиси (а это более 100 тысяч тонн) используется в химической промышленности и энергетике. Схематически формулу окислительного распада перекиси водорода можно изобразить так:

Н2О2 = Н2О + О–(на окисление).

Такая формула характерна для кислой среды. В щелочной среде формула будет выглядеть так:

Н2О2 = О2 + 2Н+(на восстановление).

Самым простым способом получения перекиси водорода является воздействие на пероксид бария (ВаО2) разбавленной серной кислотой. В результате образуется перекись и нерастворимая в воде соль, удаляемая путем фильтрования. Но основную массу перекиси получают методом взаимодействия с водой надсерной кислоты (H2S2O8) или некоторых ее солей.

Формы выпуска перекиси водорода

Если вы придете в аптеку и попросите перекись водорода, вам без лишних вопросов дадут флакон с 3%-ным раствором. Это так называемая аптечная концентрация перекиси, которая и используется в медицине. Для большей стабильности раствора в него добавляют бензоат натрия, соединение, безвредное для человека, поэтому его присутствие в растворе вас не должно смущать. Тем более, что при лечении перекисью она разбавляется водой, что еще более уменьшает долю балласта. В крайне малых количествах в аптечной перекиси могут содержаться соединения свинца и цинка, но их также можно игнорировать.

Концентрированный раствор перекиси водорода – пергидроль – содержит до 35% перекиси. Для приготовления лечебных растворов его нужно разбавлять в 10 раз. Хотя в Америке, например, большей популярность пользуется концентрированный раствор перекиси водорода. Такой раствор там проходит тест в Комитете по контролю за продуктами питания и отличается отсутствием примесей, поэтому именно его предпочитают использовать (при соответствующем разведении) американские доктора, применяющие перекись в лечении заболеваний.

В аптеке можно приобрести перекись водорода и в сухом виде, в форме таблеток, которые называются гидропирит. Гидропирит содержит около 35% перекиси, и для приготовления 3%-ного раствора необходимо растворить одну таблетку в столовой ложке воды.

Еще раз напомню, что перекись водорода нужно хранить в прохладном месте, избегая воздействия света. И обязательно подальше от детей – попадание неразбавленной перекиси на кожу, а тем более на слизистые, может вызвать ожог, а уж тем более опасно, если ребенок глотнет этого средства – ведь по внешнему виду перекись неотличима от воды.

Перекись водорода в природе

Перекись водорода – это совсем не искусственное соединение, которое можно получить только путем химических реакций в лабораторных условиях. Природа вокруг нас содержит это соединение в значительных количествах. Перекись содержится в дождевой воде и снеге, где она образуется из атмосферного озона, в горном воздухе. Туристы, путешествующие в горах, знают, что лучше пить воду из потоков, в которых вода белая от многочисленных пузырьков кислорода. Но, естественно, никто не догадывается, что во многом этот белый цвет обусловлен наличием в такой воде перекиси водорода, образующейся в воде из-за усиленной ее аэрации. В такой воде количество вредных микробов и паразитов крайне мало, такую воду можно пить без дополнительного кипячения или обработки специальными препаратами. Естественно, это касается тех речушек и ручьев, которые не подверглись сильному загрязнению человеком, в которые не спущены сточные воды какой-нибудь окрестной фабрики – против химического загрязнения солями тяжелых металлов или ядовитыми веществами перекись водорода бессильна.

Кстати, простое встряхивание бутылки с водой, а следовательно, насыщение воды кислородом, приводит к образованию некоторого количества перекиси водорода, а следовательно, улучшает чистоту этой воды, ее вкус.

Ученые выяснили, что воды источника Лурд во Франции, известного своими удивительными целительными свойствами, содержат значительное количество природной перекиси водорода. Как она поступает туда? Да все с тем же снегом. Воды источника образуются в результате таяния снегов на большой высоте в горах. На своем пути к земле снег адсорбирует большое количество озона (это трехатомная молекула кислорода, крайне неустойчивая) в верхних слоях атмосферы. Никто специально не занимался другими горными целебными источниками, но скорее всего перекись водорода присутствует и там.

Перекись водорода содержится в свежих овощах и фруктах, не подвергнутых кулинарной обработке. Нагревание, кипячение, жарка уничтожают большую часть кислорода, поэтому, хотя приготовленные овощи и содержат некоторые витамины, по сути своей они «мертвы». То же самое касается и свежевыжатых фруктовых соков – они богаты кислородом, этим обусловлена их способность очищать организм и насыщать его жизненными силами. Те соки, которые продаются в магазинах, очень далеки от свежих – как правило, это восстановленные концентраты, иногда искусственно витаминизированные, но с точки зрения кислородного насыщения – абсолютно пустые продукты.

Одним из самых прогрессивных методов очистки воды является ее озонирование в сочетании с ультрафиолетовым облучением. При этом в воде образуется пероксид водорода и свободный кислород, что и убивает патогенную микрофлору. Этот способ значительно безопасней убийственного хлорирования воды, в результате которого микробы, конечно, погибают, но вот вода от этого здоровее не становится.

Кстати, здесь уместно будет привести выдержку из одного полученного мной письма.

Здравствуйте. Я всегда интересовался нетрадиционными способами оздоровления, поэтому когда познакомился с материалами о лечебном и антимикробном действии перекиси водорода, решил и сам попробовать... Если перекись водорода убивает вредные микробы, почему бы не попробовать использовать ее для обеззараживания воды. Дело в том, что многие годы я занимаюсь туризмом и часто бываю в таких местах, где чистота воды вызывает сомнения. А кипятить воду не всегда есть возможность. Раньше для обеззараживания воды в крайних случаях использовал марганцовку, но все-таки это какая-никакая химия. Но вот уже несколько лет пользуюсь другим способом. Ношу с собой в походы флакончик с перекисью водорода. Если надо набрать воды, на литровую бутылку воды из открытого источника капаю 10 капель перекиси, потом встряхиваю бутылку и через 10 минут пью. Конечно, совсем грязную мутную воду я не использую, но ведь даже чистая на вид вода из озера содержит миллионы бактерий, а такой способ, как я понял, убивает их. И вот за эти несколько лет у меня не было никаких проблем из-за воды – ни расстройства стула, ни тем более дизентерии».

Небольшой комментарий к этому письму. Перекись действительно убивает патогенную вредную микрофлору и микропаразитов в воде. Но при этом она не избавляет воду от соединений ядовитых веществ, которые могут попасть в водоем из-за разрушительной по отношению к природе деятельности человека. Так что в первую очередь убедитесь, что озеро чисто с этой точки зрения, то есть на его берегах нет каких-нибудь предприятий, складов и других подозрительных объектов. А в остальном все правильно, атомарный кислород, образующийся при распаде перекиси, избавляет воду от бактерий, улучшает ее вкус.

Использование перекиси водорода в быту и промышленности

Естественно, что такое вещество, дешевое и с уникальными окислительными свойствами, находит самое широкое применение. Причем медицина потребляет ничтожные доли всей производимой перекиси водорода. А более половины всего вырабатываемого пероксида водорода расходуется на отбеливание различных материалов.  Для этого используют очень разбавленные (0,1 – 1%) водные растворы Н2О2.

Перекись водорода имеет важные преимущества по сравнению с другими окислителями. Ее действие значительно мягче, при этом сам отбеливаемый материал не затрагивается. Но, наверное, основное преимущество – безвредность такого отбеливания для окружающей среды. Кислородное отбеливание не дает столь вредных выбросов в атмосферу и не загрязняет так окружающие водоемы как, например, хлорное отбеливание. На наиболее прогрессивных целлюлозных комбинатах, например, уже отказались от использования соединений хлора для отбеливания, и это сразу сократило урон, наносимый окружающей среде. Хотелось бы дать совет и домохозяйкам. Столь популярные хлорные отбеливатели, конечно, эффективны, но разрушают ткань и небезопасны для здоровья. Сейчас в продаже появились кислородные порошки и жидкости для отбеливания белья, но можно пользоваться и таблетками гидропирита. При этом ткань сохранится дольше, и одежда не будет пахнуть хлором.

Со свойством перекиси водорода окислять красители связано и использование ее в парикмахерском искусстве. Именно благодаря гидропириту многие дамы смогли достигнуть заветной мечты – стать блондинкой. И хотя сейчас появилось много всевозможных красителей, перекись водорода остается наиболее дешевым и эффективным средством обесцвечивания волос.

Очень концентрированные (80% и выше) водные растворы Н2О2 применяются в качестве источников энергии и самостоятельно (с помощью катализаторов быстрого разложения Н2О2 из 1 л жидкого пероксида водорода можно получить около 5000 л нагретой до 700 °С смеси кислорода с водяным паром), и как окислитель реактивного топлива. Пероксид водорода применяется как окислитель в химических производствах, как исходное сырье для получения пероксидных соединений, при производстве полимеров, при изготовлении некоторых пористых изделий, для искусственного старения вин.

В книге У. Дугласа говорится, что с помощью перекиси водорода можно превращать в полноценные корма для животных бесполезные ныне солому, овощную ботву и другие отходы сельскохозяйственных культур. Для этого достаточно просто замочить этот «мусор» на несколько часов в перекиси водорода. Такое воздействие повышает питательную ценность корма и улучшает переваривание.

Перекись водорода пригодится и на даче, и не только как средство из аптечки для обработки ран. Есть сведения, что растения лучше растут, если их поливать слабым раствором перекиси водорода (25 г 3%-ного раствора перекиси на 1 л воды). Этим же раствором можно опрыскивать листья растения для предупреждения заболеваний. Семена растений прорастают лучше и проростки выглядят здоровее, если предварительно замочить их в водном растворе перекиси (25 г 3%-ной перекиси на 0,5 л воды). Такой метод заменяет привычное замачивание в растворе марганцовки. Кстати, ее действие тоже основано на том, что она отдает лишний атом кислорода. Опрыскивание больных деревьев перекисной водой (1 часть перекиси на 32 части воды) поможет избавиться от болезни.

Опять же в книге У. Дугласа встретился такой вариант применения 3%-ной перекиси водорода. Дело в том, что возбудителем многих кишечных инфекций являются бактерии, содержащиеся на поверхности рыбы, особенно речной. Сейчас рядом с человеческим жильем трудно найти не загрязненные продуктами его жизнедеятельность водоемы, а в грязной воде создается комфортная обстановка для размножения микроорганизмов, оседающих на чешуе и коже рыбы. Если же рыбу не просто помыть, а обработать ее поверхность раствором перекиси водорода, то риск подхватить кишечную инфекцию снижается во много раз.

Думаю, что со временем список немедицинского использования перекиси водорода будет расширяться и, вероятно, когда-нибудь перекись сможет заменить нефть и газ как более безопасный и экологически чистый источник энергии. Кто знает, в конце концов рано или поздно человечество осознает, что такое бездумное природопользование приведет всю Землю в могилу.