Wasserstoffperoxid

Wasserstoffperoxid H₂O₂ (früher auch Wasserstoffsuperoxid) ist eine farblose, flüssige Verbindung aus Wasserstoffund Sauerstoff. Wasserstoffperoxid reagiert (heftig) mit vielen verschiedenen Stoffen wie z.B. Kupfer, Messing, Kaliumiodid.

Physikalische Eigenschaften

Das H₂O₂-Molekülist gewinkelt (Diederwinkel= 111°). Wegen der starken Vernetzung durch Wasserstoffbrückenist reines Wasserstoffperoxid sehr viskos. Da reines (=wasserfreies) H₂O₂ instabil ist und spontan explodieren kann, kommt es normalerweise als maximal siebzigprozentige Lösungin Wasserin den Handel.

Herstellung

Früher wurde Wasserstoffperoxid hauptsächlich durch Elektrolysevon Schwefelsäurehergestellt. Dabei bildet sich Peroxodischwefelsäure, die dann wieder zu Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid hydrolysiertwird.

Heute wird Wasserstoffperoxid durch das Anthrachinon-Verfahrenhergestellt. Dazu wird Anthrahydrochinon mit Luftsauerstoff unter Druck zu Wasserstoffperoxid und Anthrachinonumgesetzt.

Chemische Eigenschaften

Wasserstoffperoxid neigt dazu, zu Wasser und Sauerstoff zu zerfallen:

Diese Zersetzungsreaktion wird unter anderem durch Mn²⁺- (siehe Nachweis), oder andere Schwermetallionen, I^-- und OH^--Ionen katalysiert. Daher werden H₂O₂-Lösungen im Handel mit Stabilisatoren (unter anderem Phosphorsäure) versetzt. Es ist ein starkes Oxidationsmittel, unter Verminderung der Oxidationsstufe von -I auf -II entsteht als Reaktionsprodukt nur Wasser. Schwer abzutrennende oder störende Nebenprodukte fallen nicht an, was seine Anwendung im Labor vereinfacht.

Gegenüber stärkeren Oxidationsmitteln (beispielsweise Kaliumpermanganat) kann es auch als Reduktionsmittelwirken.

Wasserstoffperoxid ist eine sehr schwache Säure, seine anorganischen Salze und organischen Ester sind die Hydroperoxide und Peroxide.

Nachweis

Zum qualitativen Nachweis werden zur neutralen Probelösung Mn²⁺-Ionen (beispielsweise MnSO₄) zugegeben. Entwickelt sich Gas, wird mit der Glimmspanprobeauf Sauerstoff geprüft. Fällt diese positiv aus, indem der Glimmspan aufglüht, war H₂O₂ zugegen.

Nachweis als Chromperoxid (CrO(O₂)₂)

Aus der Festprobe machen. Chromtrioxid (CrO₃ ergibt mit Wasserstoffperoxid im stark sauren Bereich (pH<0) das intensiv blau gefärbte Chromperoxid, welches sich in Ether löst). Hierzu Kaliumdichromat mit verd. H₂SO₄ ansäuern und 1 cm hoch mit Ether überschichten (Abzug!), Probe dazu geben und schütteln. Die Ether-Phase färbt sich bläulich.

Nachweis als Peroxotitanyl(IV)-Ion ([Ti(O₂)OH⁺ ])

Dies ist ein sehr empfindlicher Nachweis auf Wasserstoffperoxid. (Farblose) Titan(IV)ionen ergeben schon mit Spuren von Wasserstoffperoxid das intensiv orangegelb gefärbte Peroxotitanyl-Ion. Umgekehrt kann man daher auch mit Wasserstoffperoxid eine Substanz auf Titan(IV) prüfen.

Verwendung

Wasserstoffperoxid ist ein Bleichmittel, daher wird es in der Kosmetikzum Blondieren von Haaren benutzt. Außerdem wirkt es desinfizierend und wird als 3%ige Lösung im Mund- und Rachenraum eingesetzt, auch zur Desinfektion von Kontaktlinsenin Kontaktlinsenreinigern und zur Entkeimung von Packstoffen wird es benutzt.

Weltweit ist die größte Anwendung in der umweltfreundlichen Bleiche von Zellstoffzu sehen. Zellstoff wird aus Holz gewonnen und das darin enthaltene Ligninmit H₂O₂ gebleicht. Hauptverwendung von Zellstoff ist die Herstellung von Papier, Servietten, Taschentücher etc.

In der Mikrosystemtechniknutzt man die sog. Knallgasreaktionzur Bildung von H₂Ofür die thermische Oxidation(nasse Oxidation) der Silizium-Waferoberflächen (SiO₂).

H₂O₂ spielt eine Rolle in industriellen Prozessen bei der Herstellung von Epoxidharzenund der Reinigung von Abwässern.

In Verbindung mit Salzsäurekann es bei der Herstellung von gedruckten Leiterplatten(Platinen) zum Entfernen des Kupfersverwendet werden.

Als Energie- beziehungsweise Sauerstofflieferant (Zersetzung etwa über Braunstein) kam es in konzentrierter Form bei Raketenantrieben(etwa: Max Valier, Messerschmitt Me 163) und U-Boot-Antrieben (Walter-U-Boot) zum Einsatz. Auch wurde Wasserstoffperoxid, das mit Hilfe von Kaliumpermanganat zersetzt wurde, als Treibstoff für die Treibstoffpumpen der A4verwendet. Unzersetztes Wasserstoffperoxid wurde als bei Normaltemperatur flüssiger Sauerstoffträger in britischen Raketen (z.B. Black Arrow) benutzt und verbrannte dort mit Kerosin.

Wasserstoffperoxid neigt zu unkontrollierter Zersetzung. So starben am 16. Juli 1934 Dr. Kurt Wahmke und 2 Techniker in Kummersdorf bei der Explosion eines mit Wasserstoffperoxid betriebenen Triebwerkes. Aufgrund der Gefährlichkeit in Einsatz und Handhabung (Ätzwirkung, unkontrollierte Zersetzung, Explosion bei Verunreinigungen in Tank und Leitungssystem) ist der Gebrauch heute auf Kleinraketentriebwerke (Rekordversuche, Steuertriebwerke) beschränkt.

Der Untergang des russischen Atom-U-Boots Kursk 2000 wurde Gerüchten zufolge verursacht durch das Auslaufen von Wasserstoffperoxid aus einem Tank in einem Torpedo und die anschließende Reaktion mit Kupferteilen, die zum Zerbersten des Torpedos führte.

Es wird in Aquarien zum Zuführen von Sauerstoff benutzt, dies geschieht in einem Oxidator.

In der Kriminologie kann es als Nachweis für bspw. herausgewaschenes Blut genutzt werden.

Physiologie

Wasserstoffperoxid wirkt stark ätzend, besonders als Dampf.

Es entsteht bei zahlreichen biochemischenProzessen, ist jedoch ein Zellgift. Deswegen baut in Zellen das EnzymKatalaseH₂O₂ ab.

Auf viele prokaryontischeKleinstlebewesen wirkt H₂O₂ stark toxisch (daher auch die desinfizierende Wirkung). In der Biologiewird es experimentell zur Herbeiführung des programmierten Zelltodesvon isolierten eukaryontischen Zellengenutzt.

Biologische Bedeutung

Die weibliche Eizelle produziert nach der Befruchtung durch ein Spermium kurzzeitig Wasserstoffperoxid in geringer Konzentration, um andere Spermien abzutöten.

Literatur

• Werner R. Thiel: Neue Wege zu Wasserstoffperoxid: Alternativen zu etablierten Prozessen? Angewandte Chemie 111(21), S. 3349 - 3351 (1999)
• Heribert Offermanns, Gunther Dittrich, Norbert Steiner: Wasserstoffperoxid in Umweltschutz und Synthese. Chemie in unserer Zeit 34(3), S. 150 - 159 (2000), ISSN 0009-2851ca:Peròxid d'hidrogen

en:Hydrogen peroxide es:Peróxido de hidrógeno fi:Vetyperoksidi fr:Peroxyde d'hydrogène he:???? ??-????? it:Perossido di idrogeno ja:????? lt:Vandenilio peroksidas nl:Waterstofperoxide nn:Hydrogenperoksid pl:Nadtlenek wodoru pt:Peróxido de hidrogênio ru:???????? ???????? sv:Väteperoxid vi:N??c ôxy già zh:????

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation.
In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.