ода.

117. Пероксид водорода Н202. Пероксид (перекись) водорода представляет собой бесцветную сиропообразную жидкость плотностью 1,45 г/см3, затвердевающую при — 0,48°С. Это очень непрочное вещество, способное разлагаться со взрывом на воду и кислород, причем выделяется большое количество теплоты:

2Н202<ж) = 2Н20(ж) + 02 +197,5 кДж

Водные растворы пероксида водорода более устойчивы; в прохладном месте они могут сохраняться довольно долго. Пергидроль — раствор, который поступает в продажу, — содержит 30 % Н2О2. В нем, а также в высококонцентрированных растворах пероксида водорода содержатся стабилизирующие добавки.

Разложение пероксида водорода ускоряется катализаторами. Если, например, в раствор пероксида водорода бросить немного диоксида марганца МпОг, то происходит бурная реакция и выделяется кислород. К катализаторам, способствующим разложению пероксида водорода, принадлежат медь, железо, марганец, а также ионы этих металлов. Уже следы этих металлов могут вызвать распад Н202.

Пероксид водорода образуется в качестве промежуточного продукта при горении водорода, но ввиду высокой температуры

Рис. 106. Схема строения молекулы Н^02.

<

~~^ 7 Угол Э близок к 100°, угол ф —к 95°. Длины связей: О —Н

7 о -/V 0.097 нм, О —О 0,149 им.

? водородного пламени тотчас же разлагает-

ся на воду и кислород. Однако если напра-

вить водородное пламя на кусок льда, то в образующейся воде

можно обнаружить следы пероксида водорода.

Пероксид водорода получается также при действии атомарного водорода на кислород.

В промышленности пероксид водорода получают в основном электрохимическими методами, например анодным окислением растворов серной кислоты или гидросульфата аммония с последующим гидролизом образующейся при этом пероксодвусерной кислоты Н25208 (см. § 132). Происходящие при этом процессы можно изобразить схемой:

2H2S04 = H2S208 + 2Н+ + 2е' H2S208 + 2Н20 = 2H2S04 + Н202

В пероксиде водорода атомы водорода ковалентно связаны с атомами кислорода, между которыми также осуществляется простая связь. Строение пероксида водорода можно выразить следующей структурной формулой: Н—О—О—Н.

Молекулы Н202 обладают значительной полярностью (fi = — 2,13D), что является следствием их пространственной структуры (рис. 106).

В молекуле пероксида водорода связи между атомами водорода и кислорода полярны (вследствие смещения общих электронов в сторону кислорода). Поэтому в водном растворе под влиянием полярных молекул воды пероксид водорода может отщеплять ионы водорода, т. е. он обладает кислотными свойствами. Пероксид водорода— очень слабая двухосновная кислота (К\ — 2,6- Ю-12); в водном растворе он распадается, хотя и в незначительной степени, на ионы:

Н2о2 4=fe Н+ + НО-

Диссоциация по второй ступени

НО" ^dt н+ + о*-

практически не протекает. Она подавляется присутствием воды — вещества, диссоциирующего с образованием ионов водорода в большей степени, чем пероксид водорода. Однако при связывании ионов водорода (например, при введении в раствор щелочи) диссоциация по второй ступени происходит.

С некоторыми основаниями пероксид водорода реагирует непосредственно, образуя соли. Так, при действии пероксида водорода на водный раствор гидроксида бария выпадает осадок 6a-tj риевой соли пероксида водорода;

Ва(ОН)2 + Н202 = Ва02; + 2Н20

Соли пероксида водорода называются пероксидами или перекисями. Они состоят из положительно заряженных ионов

металла и отрицательно заряженных ионов Of", электронное строение которых можно изобразить схемой:

Степень окисленности кислорода в пероксиде водорода равна — 1, т. е. имеет промежуточное значение между степенью окисленности кислорода в воде (—2) и в молекулярном кислороде (0)'. Поэтому пероксид водорода обладает свойствами как окислителя, так и восстановителя, т. е. проявляет окислительно-восстановительную двойственность. Все же для него более характерны окислительные свойства, так как стандартный потенциал электрохимической системы

Н202 + 2Н+ + 2е" = 2Н20

в которой Н202 выступает как окислитель, равен 1,776 В, в то время как стандартный потенциал электрохимической системы

О 2 + 2Н+ + 2е~ — Н202

в которой пероксид водорода является восстановителем, равен 0,682 В. Иначе говоря, пероксид водорода может окислять вещества, &° которых не превышает 1,776 В, а восстанавливать только те, &° которых больше 0,682 В. По табл. 18 (на стр. 277) можно видеть, что в первую группу входит гораздо больше веществ.

В качестве примеров реакций, в которых Н202 служит окислителем, можно привести окисление нитрита калия

КШ2 + Н202 = КШ3 + Н20

и выделение иода из иодида калия:

2KI + Н202 = 12 + 2КОН

Как пример восстановительной способности пероксида водорода укажем на реакции взаимодействия Н202 с оксидом серебра(I)

Ag20 + Н202 = 2Ag + Н20 + 02

а также с раствором перманганата калия в кислой среде:

2KMn04 + 5Н202 + 3H2S04 = 2MnS04 + 502 + K2S04 + 8Н20

Если сложить уравнения, отвечающие восстановлению пероксида водорода и