За водорода и бръмбара-ракета

Темата на тази бележка отдавна зрее. И въпреки исканията на читателите на канала LAB-66, аз просто исках да пиша за безопасната работа с водороден пероксид, но в крайна сметка, по неясни (да, точно така!) причини, се образува пореден долгрид. Смес от попнаука, ракетоно гориво, „дезинфекция от коронавирус“ и перманганатометрично титруване. Как правилно да се съхранява водороден пероксид, какви защитни средства да се използват при работа и как да се спасим при отравяне — търсим под кат.
p.s. Жукът от картинката наистина се нарича “бомбардир”. И той там също е някъде изгубен сред химикалите 🙂

Посвещава се на „децата на пероксида“…

Нашият брат полюбил водороден пероксид, ох, колко много го обикна. Мисля за това всеки път, когато срещна въпрос от сорта на „бутилката с водороден пероксид се е разширила. Какво да правя?“ Срещам, между другото, доста често 🙂

Не е изненада, че в постсъветските страни водородният пероксид (3% разтвор) е един от любимите “народни” антисептици. И за раната да се полее, и водата да се дезинфекцира, и коронавирусът да се унищожава (отскоро). Но въпреки очевидната простота и достъпност, този реагент е доста неоднозначен, за което ще разкажа по-нататък.

Преминавайки през биологичните „върхове“…

Сега е модно всичко с приставка еко-: екологични продукти, екологични шампоани, екологични неща. Както разбрах, хората искат с тези прилагателни да различават биогенни неща (т.е. срещащи се в живите организми по принцип) от строго синтетични („жестка химия“). Затова в началото едно малко въведение, което се надявам, да подчертае екологичността на водородния пероксид и да внесе доверие в народните маси 🙂

И така, какво е водородният пероксид. Това е най-простото пероксидно съединение, което съдържа веднага два атома кислород (те са свързани с връзка -O-O-). Там където има такъв вид връзка, там има и нестабилност, там има и атомарен кислород, и силни окислителни свойства и всичко, всичко, всичко. Но въпреки строгия атомарен кислород, пероксидът на водорода присъства в множество живи организми, включително и в човека. Той се образува в микро количества по време на сложни биохимични процеси и окислява протеини, мембранни липиди и дори ДНК (поради образуващите се пероксидни радикали). Нашият организъм е усвоил доста ефективно борбата с пероксида по време на еволюцията. Прави го с помощта на ензима надпероксиддисмутаза, който разрушава пероксидните съединения до кислород и водороден пероксид, плюс ензим каталази който преобразува пероксида на бързо в кислород и вода.

Ензимите са прекрасни в тримерни модели
Скрито под спойлер. Обичам да ги гледам, но може би на някого не му харесва...

Впрочем, именно благодарение на действието на каталазата, която присъства в тъканите на нашия организъм, „вскипява“ кръвта при обработка на рани (за раните по-долу ще има отделна забележка).

Пероксидът на водорода вътре в нас има и важна „охранна функция“. При много живи организми присъства такава интересна органела (структура необходима за функционирането на живата клетка) като пероксисома. Тези структури представляват lipidни мехурчета, в които се намира кристалоподобно ядро, състоящо се от биологични тръбести "микрореактори". Вътре в ядрото протичат различни биохимични процеси, в резултат на които от кислорода на въздуха и сложни органични съединения с липидна природа се образува...пероводород!

Но тук е най-интересно каква е употребата на този пероксид след това. Например в клетките на черния дроб и бъбриците образуваният H2O2 се използва за разрушаване и неутрализиране на токсините, които постъпват в кръвта. Ацеталдехидът, който се образува при метаболизма на алкохолните напитки (и който е отговорен за махмурлука) — това също е заслуга на нашите малки неуморими трудолюбиви пероксисоми и „майката“ на пероксида на водорода.

За да не изглежда всичко толкова розово с пероксидите, изведнъж Напомням за механизма на действието на радиацията върху живата тъкан. Молекулите на биологичните тъкани абсорбират енергията от радиацията и се йонизират, т.е. преминават в състояние, което способства образуването на нови съединения (най-често напълно ненужни в рамките на организма). Често и най-лесно подлежи на йонизация водата, тъкмо там се радиолиза. В присъствието на кислород, под въздействието на йонизираща радиация, възникват различни свободни радикали (OH- и други) и пероксидни съединения (H2O2 по-специално).

Образуващите се пероксиди активно взаимодействат с химическите съединения на организма. Въпреки това, ако вземем за пример понякога образуващият се в процеса на радиолизата надпероксидния анион (О2-), трябва да се каже, че този йон се образува и при нормални условия, в абсолютно здрав организъм, без свободни радикали неутрофилите и макрофагите в нашия имунитет не биха могли да унищожат бактериални инфекции. Тоест, напълно без тези свободни радикали не може — те съпътстват биогенните реакции на окисление. Проблемата възниква, когато те станат твърде много.

Точно за борба с "твърде много" пероксидни съединения са създадени от човека такива неща, като антиоксиданти. Те инхибират процесите на окисление на сложна органика с образуването на пероксидни и подобни свободни радикали и така намаляват нивото на окислителен стрес.

Окислителният стрес е процес на увреждане на клетките в резултат на окисляване (=в организма има твърде много свободни радикали)

Въпреки че по същество, нищо ново тези съединения не дават, в сравнение с това, което вече има, а именно „вътрешните антиоксиданти“ — надпероксиддисмутаза и каталаза. И изобщо, при неправилна употреба синтетичните антиоксиданти не само, че няма да помогнат, а също така могат да усилят този окислителен стрес.

Забележка относно "пероксидите и раните". Въпреки че водородният пероксид е постоянен жител на домашните (и производствени аптечки), съществуват данни, които сочат, че употребата на H2O2 пречи на заздравяването на раните и предизвиква образуването на белези, защото пероксидът разрушава новообразуваните кожни клетки. Положителният ефект се получава само при много ниски концентрации (разтвор 0,03%, което означава да се разреди 3% аптечен в 100 пъти), и само при еднократно приложение. Между другото, „коронавирус готов“ 0,5% разтвор също препятства зарастването. Така че, както се казва, доверявай, но проверявай.

Периодичната киселина в ежедневието и „против коронавируса“

Ако водородният пероксид дори може да превърне етанола в черния дроб в ацеталдехид, би било странно да не използваме тези зрели окислителни свойства в ежедневието. Те се използват в такива пропорции:

Половината от произвеждания водороден пероксид от химическата индустрия отива за избелване на целулоза и различни видове хартия. На второ място (20%) по търсене е производството на различни избелители на основата на неорганични пероксиди (перкарбонат натрий, перборат натрий и т.н.). Тези пероксиди (често в комбинация с ТАЕД за намаляване на температурата на избелването, тъй като пероксосолите не работят при температури под 60 градуса) се използват в различни „Персоли“ и т.н. (подробности може да се видят тук). Следва с малко отдалечаване избелването на тъкани и влакна (15%) и пречистването на вода (10%). А накрая остатъкът се разпределя равномерно между чисто химическите неща и използването на водороден пероксид за медицински цели. На последното ще се спра по-подробно, тъй като вероятно пандемията от коронавируса ще промени числата в диаграмата (ако вече не ги е променила).

Водородният пероксид активно се използва за стерилизация на различни повърхности (включително хирургически инструменти), а напоследък и под формата на пара (т.н. VHP — вакуумна водородна пероксид) за стерилизация на помещения. На изображението по-долу е пример за такъв генератор на пара от водороден пероксид. Много перспективна област, която все още не е достигнала до местните болници...

През цялото време пероксидът демонстрира висока ефективност на дезинфекция за широк спектър от вируси, бактерии, дрожди и бактериални спори. Струва си да се отбележи, че за сложни микроорганизми, поради наличието на ензими, разграждащи пероксида (т.н. пероксидази, един от които е споменатата каталазa), може да се наблюдава толерантност (~устойчивост). Особено характерно е за разтвори с концентрация под 1%. Но срещу 3%, а още повече 6–10% нищо досега не може да устои, нито вирус, нито бактериална спора.

Фактически, наред с етиловия и изопропиловия спирт и натриевия хипохлорит, водородният пероксид попада в списъка на "жизнено важните" спешни антисептици за дезинфекция на повърхности от COVID-19. Въпреки че не само от COVID-19. В началото на цялата коронавирусна вакханалия ние с читателите телеграм-канала активно се ръководехме от препоръките за избор на антисептици от статии. Препоръките са приложими за коронавируси като цяло, а и за COVID-19 в частност. Затова съветвам статията да бъде изтеглена и разпечатана (за интересуващите се по този въпрос).

Важно табло за младия дезинфектор

През времето, което измина от началото на епидемията, основно не се е променило нищо по отношение на работещите концентрации. Затова, обаче, се промени, например, формите, в които може да се използва водородният пероксид. Тук веднага бих искал да спомена документа EPA’s Registered Antimicrobial Products for Use Against Novel Coronavirus SARS-CoV-2, the Cause of COVID-19 със съставите на препоръчителните средства за дезинфекция. В този списък традиционно ме заинтригуваха влажните кърпички (традиционно, защото харесвам дезинфекционни кърпички, хипохлоритните вече съм правил , и съм доволен от тях на 100%). В този случай ме заинтересува един американски продукт катоOxivir Wipes (или неговият аналог Oxivir 1 Wipes ) от компанията Diversey Inc.В активните съставки там е посочено малко:

Hydrogen Peroxide 0.5%

Простичко и с вкус. Но на тези, които искат да повторят такъв състав и да накиснат своите персонализирани влажни кърпички, ще кажа, че освен водороден пероксид, в разтвора за накисване присъстват и:

Phosphoric acid (фосфорна киселина — стабилизатор) 1–5%

2-Hydroxybenzoic Acid (салицилова киселина) 0.1–1.5%
Зачем всички тези “примеси” ще стане ясно, когато прочетете до раздела за стабилността.

Причините за всички тези "примеси" ще стане ясно, когато прочетете раздела за стабилността.

Освен състава, бих искал да напомня, че гласи инструкция за споменатите Oxivir. Няма нищо принципиално ново (сравнено с първата таблица), но ми хареса спектъра на дезинфекцираните вируси.

Кои вируси може да победи пероксидът

И не бих бил аз, ако не напомня отново за експозицията при обработка. Както винаги, се препоръчва да се прави така, че при почистване с влажни кърпи всички твърди, НЕпорести повърхности да остават визуално влажни поне 30 секунди (а е по-добре минута!) за дезактивиране на всичко и всяко (включително вашия COVID-19).

Пероксидът като химикат

Около него минахме, сега е време да пишем за пероксида от гледна точка на химика. За щастие, именно този въпрос (а не как изглежда пероксизомата) най-често интересува неопитния потребител, който е решил да използва H2O2 за своите цели. Нека започнем с триизмерната структура (както я виждам аз):

Как структурата вижда момичето Саша, което се страхува, че пероксидът може да експлодира (за това по-долу)
«бягащият петел изглед отдолу»

Чистият пероксид представлява прозрачна (с синкав оттенък за високи концентрации) течност. Плътността на разредените разтвори е близка до плътността на водата (1 г/см3), концентрираните са по-плътни (35% — 1,13 г/см3…70% — 1,29 г/см3 и т.н.). По плътност (при наличие на ареометри) може доста точно да се определи концентрацията на вашия разтвор (информация от статии).

Българската техническа перхидролна кислота може да бъде три марки: А=концентрация 30–40%, Б=50–52%, В=58–60%. Често се среща наименованието “пергидрол” (имаше дори израза «пергидролна блондинка»). По същество това е все същата “марка А”, т.е. разтвор на пероксид с концентрация около 30%.

Забележка за избелване. След като споменахме блондинките, можем да отбележим, че като избелваща съставка за “опергидроляване” на косата се е използвала разредена пероксидна кислота (2–10%) и амоняк. Вече е рядко практикувана. Но се среща избелване на зъбите с пероксид. Между другото, избелването на кожата на ръцете след контакт с пероксид също е свояобразно “опергидроляване”, причинено от хиляди микроемболии, т.е. запушек капилляри, образувани при разграждането на пероксида с мехурчета кислород.

Медицинският технически пероксид става, когато към пероксида с концентрация 59–60% се добавя деионизирана вода, разреждайки концентрата до необходимото ниво (3% в отечествените ширини, 6% в САЩ).

Освен плътността, важен параметър е нивото на pH. Водородният пероксид е слаба киселина. На изображението по-долу е показана зависимостта на pH на разтвора на водороден пероксид от масова концентрация:

Колкото по-разреден е разтворът, толкова по-близо е неговото pH до pH на водата. Минималното pH (=най-киселото) е при концентрации 55–65 % (марка B по отечествената класификация).

Въпреки това, трябва да се отбележи, че pH не може да се използва за количествена оценка на концентрацията по няколко причини. Първо, почти всеки съвременен пероксид се получава чрез окисление на антракони. В този процес се образуват киселинни странични продукти, които могат да попаднат в готовия пероксид. Т.е. pH може да се различава от това, което е посочено в таблицата по-горе в зависимост от чистотата на H2O2. Супер чистият пероксид (например, който се използва за ракетно гориво и за който ще кажа още по-късно) не съдържа примеси. На второ място, в продажбения водороден пероксид често се добавят киселинни стабилизатори (пероксидът е по-стабилен при ниски pH), които ще

Най-добрият начин за определяне на концентрацията е - титруване (както и при натриевия хипохлорит ~ “Белизна”). Методиката е абсолютно същата, но само всички реагенти, необходими за провеждане на теста, са много лесно достъпни. Нужна е концентрирана сярна киселина (електролит за акумулатор) и обикновен калиев перманганат. Както някога крещеше Б. Гейтс: “640 кб памет ще е достатъчно за всички!”, така и аз ще възкликна сега: “Титруването на пероксид може да направи всеки!” :). Въпреки че интуицията ми подскава, че ако закупите водороден пероксид от аптеката и не го съхранявате десетилетия, колебанията в концентрацията едва ли ще надвишат ± 1%, все пак ще изложа методиката за проверка, тъй като реагентите са достъпни и алгоритъмът е достатъчно прост.

Проверяваме продажния водороден пероксид за чистота.
Както не е трудно да се досетим, ще проверяваме с помощта на титруване. Методиката позволява доста точно определяне на концентрации от 0,25 до 50%.

Алгоритъмът за проверка е следният:

1. Приготвяме 0,1N разтвор на калиев перманганат. За това разтваряме 3,3 грама калиев перманганат в 1 л вода. Разтворът се загрява до кипене и се кипи 15 минути.
2. Отбираме необходимия обем на изследвания водороден пероксид (в зависимост от предполагаемата концентрация, т.е. ако имате 3%, е глупаво да очаквате, че изведнъж е станало 50%):

Пренасяме отбранения обем в бутилка и претегляме на везните (не забравяйте да натиснете бутона Тара, за да не отчитате теглото на само бутилката).
3. Преливаме нашия образец в мензура на 250 мл (или детска бутилка с маркировка на обема) и доливаме до марката (“250”) с дестилирана вода. Размесваме.
4. В конусообразна колба на 500 мл (=”поллитрова банка”) наливаме 250 мл дестилирана вода, добавяме 10 мл концентрирана сярна киселина и 25 мл от нашия разтвор от т. 3.
5. Капваме на капки (по възможност от пипета с маркировка на обема) разтвор на 0,1N калиев перманганат в нашата поллитрова банка от т. 4. Капваме — разбъркваме, капваме — разбъркваме. И така продължаваме, докато прозрачният разтвор не получи слабо розов оттенък. В резултат на реакцията водородният пероксид се разлага с образуването на кислород и вода, а манганът (VI) в калиевия перманганат се възстановява до манган (II).

5H2O2 + 2KMnO4 + 4H2SO4 = 2KHSO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O

6. Изчисляваме концентрацията на нашия водороден пероксид: С H2O2 (маса.%) = [Обем на разтвора на калиев перманганат в мл * 0,1 * 0,01701 * 1000] / [маса на образеца в грамове, от т. 2].
ПЕЧАЛБА!!!

Свободни разсъждения по темата за стабилността при съхранение.

Пероксид водорода се счита за нестабилно съединение, което е склонно към спонтанно разграждане. Скоростта на разграждане се увеличава с повишаване на температурата, концентрацията и pH. Тоест, в общи линии важи правилото:

…студените, разредени, киселинни разтвори демонстрират най-добра стабилност…

Разграждането се подпомага от: повишаване на температурата (увеличение на скоростта с 2,2 пъти на всеки 10 градуса по Целзий, а при температура около 150 градуса концентратите изобщо лавинообразно се разграждат с爆.), повишаване на pH (особено при pH > 6–8).

Забележка относно стъклото:: съхраняването в стъклени бутилки е възможно само за подкислен пероксид, тъй като стъклото има свойството, при контакт с чиста вода, да създава основна среда, което ще ускори разграждането.

Скоростта на разграждане влияе и наличието на примеси (особено преходни метали, като мед, манган, желязо, сребро, платина), влиянието на ултравиолетовото лъчение. Най-често основната комплексна причина е ръстът на pH и наличието на примеси. В средни условия 30% пероксид водорода губи около STP 0,5% от основния компонент на година. За отстраняване на примеси се използва ултратънка филтрация (изключение на частици) или хелати (комплексообразователи), които свързват йони на метали. В качеството на хелати могат да се използват.

ацетанилид, колоиденстанат или пирофосфат на натрий (25–250 мг/л), органофосфонати, нитрати (+регулатори на pH и ингибитори на корозия), фосфорна киселина (+регулатор на pH), силикат на натрия (стабилизатор). Влиянието на ултравиолетовото лъчение върху скоростта на разграждане не е толкова изразено, колкото за pH или температура, но също съществува (вж. картинката):

Ясно е, че коефициентът на молекулна екстинкция нараства с намаляване на дължината на вълната на ултравиолетовото лъчение.

Коефициентът на молярна екстинкция е характеристика на това, колко силно химичното вещество абсорбира светлина на зададена дължина на вълната.

Между другото, този процес на разграждане, иницииран от фотони, се нарича фотолиз.

Между другото, този процес на разлагане, иницииран от фотоните, се нарича фотолиза:

Фотолизът (също известен като фотодисоциация и фоторазлагане) е химическа реакция, при която химичното вещество (неорганично или органично) се разпада от фотони след взаимодействието им с целевата молекула. Разлагането може да бъде предизвикано от всеки фотон с достатъчна енергия (по-висока от енергията за дисоциация на целевата връзка). Ефект, подобен на ефекта на ултравиолетовата светлина, могат да имат също рентгенови лъчи и γ-лъчи.

Какво може да се каже общо? Че пероксидът трябва да се съхранява в непрозрачни контейнери, а най-добре изобщо в бутилки от кафяво стъкло, които блокират излишната светлина (въпреки че „абсорбиране“ != „сразу разлагане“). Бутилката с пероксид не трябва да се държи и близо до рентгенов апарат 🙂 И от такова нещо (УР 203Ех (?):

… от "такова нещо” пероксидът (да не говорим и за себе си, ако трябва да сме честни) също трябва да се държи настрана.

Важно е, освен непрозрачността, контейнерът/бутилката да е от „пероксидоустойчиви“ материали, като неръждаема стомана или стъкло (и някои пластмаси и алуминиеви сплави). За ориентация може да е полезна таблица (която ще е полезна и на лекарите, които ще обработват оборудването си):

Легендата на таблицата е следната: A — отлична съвместимост, B — добра съвместимост, незначително въздействие (микрокорозия или промяна на цвета), C — слаба съвместимост (не се препоръчва за дългосрочна употреба, възможна загуба на здравина и т.н.), D — съвместимостта отсъства (= не може да се използва). Чертата означава „информацията отсъства“. Цифровите индекси: 1 — удовлетворително при 22° C, 2 — удовлетворително при 48° C, 3 — удовлетворително, при използване в уплътнения и гарнитури.

Безопасност при работа с пероксид на водорода

На всеки, който е стигнал до този раздел, вероятно му е ясно, че пероксидът е силен окислител, а затова е изключително важно да се съхранява далеч от запалими/горими вещества и възстановители. H2O2 както в чиста, така и в разредена форма може да образува експлозивни смеси при контакт с органични съединения. Въз основа на всичко казано по-горе, може да се напише така

Перекис водород е несъвместим с горими материали, всякакви запалими течности и метали и техните соли (в реда на намаляваща каталитична активност) — осмий, паладий, платина, иридий, злато, сребро, манган, кобалт, мед, олово.

Говорейки за металните катализатори на разлагане, не можем да не споменем осмий.Това не само, че е най-плътният метал на Земята, но също така е и най-доброто в света оръжие за разлагане на водороден пероксид.

Ефектът на ускорение на разлагането на водородния пероксид за този метал се наблюдава в количества, които дори не могат да бъдат открити от всеки аналитичен метод — за да се разложи много ефективно (3-5 пъти в сравнение с пероксида без катализатор) водородният пероксид на кислород и вода, е нужен само 1 грам осмий на 1000 тона водороден пероксид.

Забележка за "взривния характер": (веднага щях да напиша “я-пероксид”, но се смутих). В случая с водородния пероксид, сферата Саша, която работи с този пероксид, най-често се страхува от експлозия. И в принципе, страховете на Александра имат основание. Водородният пероксид може да експлодира по две причини. Първо, от факта, че в херметичен контейнер ще се извърши постепенна разлагане на H2O2, освобождавайки и натрупвайки кислород. Налягането в контейнера ще нараства, нараства и в крайна сметка БУМ! На второ място, има вероятност, че при контакт на водородния пероксид с някои вещества ще се образуват нестабилни пероксидни съединения, които могат да детонират от удар, нагряване и т.н. В чудесния петтомник Свойствата на опасните индустриални материали на Сакс по този въпрос е казано толкова много, че дори реших да го скрия под спойлер. Информацията е приложима за концентриран водороден пероксид >= 30% и <50%:

Абсолютна несъвместимост

експлодира при контакт с: алкохоли + сярна киселина, ацетал + оцетна киселина + загряване, оцетна киселина + N- хетероцикли (над 50 °C), ароматни въглеводороди + трифлуороцетна киселина, азелаинова киселина + сярна киселина (около 45 °C), трет-бутанол + сярна киселина, карбоксилни киселини (мравчена, оцетна, винена), дифенилдиселенид (над 53 °C), 2-етоксиетанол + полиакриламиден гел + толуол + загряване, галий + солна киселина, сулфат на желязо (II) + азотна киселина + карбоксиметилцелулоза, азотна киселина + кетони (2-бутанон, 3-пентанон, циклопентанон, циклогексанон), азотисти основания (амоняк, хидразин хидрат, диметилхидразин), органични съединения (глицерин, оцетна киселина, етанол, анилин, хинолин, целулоза, въглищен прах), органични материали + сярна киселина (особено на ограничено пространство), вода + кислородсъдържаща органика (ацеталдехид, оцетна киселина, ацетон, етанол, формалдехид, мравчена киселина, метанол, пропанол, пропанал), винилацетат, алкохоли + хлорид на оловото, оксид на фосфор (V), фосфор, азотна киселина, антимонит, три сулфид на арсен, хлор + хидроксид на калий + хлорсулфонова киселина, меден сулфид, железен сулфид (II), мравчена киселина + органични замърсители, хидроселенид, ди- и монооксид на оловото, оловен сулфид (II), диоксид на мангана, оксид на живака (I), дисулфид на молибдена, натриев йодат, оксид на живака (II) + азотна киселина, диетилов етер, етилацетат, тиомочевина + оцетна киселина
възпламенява се при контакт с: фурфурилов алкохол, прахообразни метали (магнезий, цинк, желязо, никел), дървени стърготини
бурна реакция с: изопропоксид на алуминия + соли на тежки метали, дървен въглен, каменен въглен, тетрахидроалуминиеви лити, алкални метали, метанол + фосфорна киселина, ненаситени органични съединения, хлорид на оловото (II), оксид на кобалта, оксид на желязото, хидроксид на оловото, оксид на никела

По принцип, ако се отнасяте с уважение към концентрираната пероксидна киселина и не я комбинирате с изброените по-горе вещества, можете да работите удобно с нея години наред, без да се страхувате. Но предпазливият човек е винаги защитен, затова плавно преминаваме към средствата за лична защита.

Лични защитни средства и ликвидиране на последиците

Идеята за написване на статията възникна, когато реших да направя бележка в канал, посветена на въпросите за безопасната работа с концентрирани разтвори на H2O2. Добре е, че много от читателите са си закупили канистри с пергидрол (в случай, че „в аптеката няма нищо“/„не можем да стигнем до аптеката“) и дори успяха в жарката ситуация да получат химически изгаряния. Затова голямата част от написаното по-долу (както и по-горе) се отнася основно до разтвори с концентрация над 6%. Колкото по-висока е концентрацията – толкова по-актуална е необходимостта от ЛСЗ.

За безопасна работа, като средства за индивидуална защита, са необходими единствено ръкавици от поливинилхлорид/бутилкаучук, полиетилен, полиетерни и други пластмаси за защита на кожата на ръцете, очила или защитни маски от прозрачни полимерни материали за защита на очите. Ако се образуват аерозоли – добавяме към комплекта респиратор с противоаерозолна защита (или по-добре, въглероден ABEK филтър с P3 защита). При работа с слаби разтвори (до 6%) са достатъчни ръкавиците.

По "обезвреждащите ефекти" ще спра по-подробно. Перекисът на водорода е умерено опасно вещество, при контакт с кожата и очите предизвиква химически изгаряния. Вреден е при вдишване и поглъщане. Вижте картинката от SDS („Окислител“-„Корозира“-„Иритативен“):

За да не обикаляме наоколо – веднага ще напиша какво да правим, ако перекисът на водорода с концентрация >6% е влязъл в контакт с някакъв сферичен човек без средства за индивидуална защита.

При при контакт с кожата – да се избърше с суха кърпа или тампон, напоен с алкохол. След това е необходимо да се измива повредената кожа с обилна струя вода в продължение на 10 минути.
При при контакт с очите – незабавно да се промиват широко отворените очи, също и под клепачите с нежна струя вода (или 2% разтвор на питейна сода) не по-малко от 15 минути. Да се обърне към лекар-окулист.
При поглъщане – обилно пиене (=обикновена вода на литри), активиран въглен (1 таблетка на 10 кг тегло), солен слабително средство (магнезиев сулфат). Не предизвиквайте повръщане (=измиване на стомаха САМО от лекар с помощта на сонда и никакви обичайни „два пръста в устата“). Не давайте нищо през устата на човек в безсъзнание.

Вообще поглъщането е особено опасно, тъй като при разлагането в стомаха се образува голямо количество газ (10 пъти повече от обема на 3% разтвор), което води до подуване на корема и притискане на вътрешните органи. Затова е необходим активиран въглен…

Ако лечението на последиците за организма е относително ясно, си струва да кажем и няколко думи за утилизацията на излишната/стара/разлята по непредпазливост водородна пероксид.

… утилизацията на водородна пероксид се извършва или а) чрез разреждане с вода и отводняване в канализацията, или б) чрез разлагане с помощта на катализатори (пиросулфит натрий и т.н.), или в) чрез разлагане с нагряване (включително варене)

Как изглежда всичко това на практика. Например, в лабораторията случайно разлях литър 30% водородна пероксид. Нищо не изтривам, а вкарвам течността с микс от равни количества (1:1:1) калцинирана сода+пясък+бентонит (= "бентонитова напълнителка за тоалетни"). След това сместа намокрям с вода до образуването на кашица, събирам кашицата с лопата в контейнер и я пренасям в кофа с вода (попълнена две трети). В кофата с вода постепенно добавям разтвор на пиросулфит натрий с 20% излишък. За да неутрализира всичко това по реакцията:

Na2S2O5 + 2H2O2 = Na2SO4 + H2SO4 + H2O

Ако се спазват условията на задачата (литър 30% разтвор), то за неутрализация са необходими 838 грама пиросулфит (с излишък излиза килограм сол). Разтворимостта на веществото във вода е ~ 650 г/л, т.е. необходимо е приблизително литър и половина концентриран разтвор. Поуката е такава – или не разливайте перхидрол на пода, или го разреждайте повече, иначе няма да се справите с неутрализаторите 🙂

При търсене на възможни замени за пиросулфит, Капитан Очевидност препоръчва да се използват реагенти, които при реакция с водородна пероксид не дават огромни обеми газ. Например, това може да бъде сулфат на железо (II). Той се продава в магазините за стоки за дома и дори в РБ. За неутрализация на H2O2 е необходим подкислен разтвор с киселина:

2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2H2O

Може да се използва и калиев йодид (също подкислен с киселина):

2KI + H2O2 + H2SO4 = I2 + 2H2O + K2SO4

Да припомня, че всички разсъждения се основават на въведената задача (30% р-р), ако сте разлили пероксид с по-ниски концентрации (3-7%), може да се използва и подкислен перманганат на калия. Дори и да се отделя кислород, заради ниските концентрации "не може да направи много".

За бръмбара

А аз не съм забравил за него, скъпи. Ще бъде като награда за тези, които са прочели поредния ми дълъг текст. Не зная дали уважаемият Алексей JetHackers Стаценко aka е мислел 30 години назад MagisterLudi за своите реактивни раници, но при мен определено възникваха подобни мисли. Особено, когато на VHS касета ми се е налагало да гледам (или преглеждам отново) светлия дисниевски филмРакетчик(в оригинал Rocketeer).

Връзката тук е следната. Както споменах по-рано, водородният пероксид с високи концентрации (като руската марка В) с висока степен на пречистеност (бележка — т.н. high-test peroxide или HTP) може да се използва като гориво в ракети (и торпеди). Освен това, може да се използва както в режима на окислител в двукомпонентни двигатели (например, като заместител на течния кислород), така и под формата на т.н. монотопливо. В последния случай H2O2 се инжектира в "камерата за горене", където се разлага на метален катализатор (който и да е от металите, споменати по-рано в статията, например сребро или платина) и под налягане, под формата на пара с температура около 600 °C, излиза от дюзата, създавайки тяга.

Най-интересното е, че подобна вътрешна конструкция ("камера за горене", дюзи и т.н.) има вътре в тялото си малък бръмбар от подсемейство жужелици. Бръмбар-бомбардировач така му е официалното име, но на мен ми напомня на устройството от споменатия по-горе филм от 1991 година 🙂

Бомбардировачът се нарича така, защото е способен да стреля относително точно от железата в задната част на корема с кипяща течност с неприятна миризма.

Температурата на изхвърляне може да достигне 100 градуса по Целзий, а скоростта на изхвърляне 10 м/с. Един изстрел продължава от 8 до 17 мс и се състои от 4-9 последователни импулса. За да не се налага да се връщам в началото, ще повторя тук картинката (тя е взета от списание Science от 2015 година от "едноименната" статия).

Жук произвежда два "компонента на ракетното гориво" в себе си (т.е. той не е "монотопливо"). Силен восстанавливащ агент — хидрохинон (използван по-рано като проявител в фотографията). И силен окислител — водороден пероксид. При заплаха жукът свива мускулите, които изтласкват двата реагента през клапанови тръби в смесителната камера, съдържаща вода и смес от ензими (пероксидази), които разлагат водородния пероксид. В комбинация, реагентите дават бурна екзотермична реакция, течността завира и се преобразува в газ (= "анихилация"). В общи линии, жукът приготвя потенциалния враг с поток от вряла вода (но за първична космическа тяга явно не е достатъчно). Но... Поне жукът може да се счита за илюстрация към раздела Безопасност при работа с пероксид на водорода. Моралът е следният:

%USERNAME%, не бъди като бомбардировач жук, не смесвай без разбиране водороден пероксид с восстанавливащ агент! 🙂

Допълнение зат drWhy: "Изглежда, че земният бомбардировач жук е вдъхновил плазмения жук от 'Звездни десант'. Точно той разполага с достатъчно импулс (не тяга!) за достигане на първа космическа скорост, механизмът е възникнал в процеса на еволюция и е използван за изстрелване на спори на орбита с цел разширяване на обхвата, както и е бил полезен като оръжие срещу неподвижните кораби на врага"

Е, разказахме за жука и разбрахме за водорода. На това засега ще спрем.
Важно! Всичко останало (включително обсъждането на бележки, междинни черновици и абсолютно всичките ми публикации) — може да се намери в телеграм канала LAB66. Абонирайте се и следете за новини.
Следващият в реда за разглеждане — натриев дихлоизоцианурат и "хлорни таблетки".

Благодарности: авторът изразява дълбока благодарност на всички активни участници в общността LAB-66 — на хората, които активно финансово подкрепят нашия "научно-технически кът" (= телеграм канал), нашия чат (и експертите в него, които осигуряват денонощна (!!!) техническа поддръжка), и самия автора. Благодаря ви за всичко, момчета, от steanlab!

"осмиев катализатор" за растежа и развитието на споменатата по-горе общност: ===>

1. master card 5536 0800 1174 5555
2. яндекс пари 410018843026512
3. веб мани 650377296748
4. крипта BTC: 3QRyF2UwcKECVtk1Ep8scndmCBoRATvZkx, ETH: 0x3Aa313FA17444db70536A0ec5493F3aaA49C9CBf
5. Станете патрон на канала LAB-66

Използвани източници
Техническа библиотека на водородния пероксид
Разлагане на водородния пероксид — кинетика и преглед на избраните катализатори
Съвместимост на материалите с водороден пероксид
Шандала М.Г. Актуални въпроси на общата дезинфектология. Избрани лекции. — М.: Медицина, 2009. 112 с.
Lewis, R.J. Sr. Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials. 12th Edition. Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. 2012., p. V4: 2434
Haynes, W.M. CRC Ръководство по химия и физика. 95-то издание. CRC Press LLC, Boca Raton: FL 2014-2015, p. 4-67
W.T. Hess «Водороден пероксид». Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 13 (4-то издание). Ню Йорк: Wiley. (1995). pp. 961–995.
C. W. Jones, J. H. Clark. Приложения на водороден пероксид и неговите производни. Royal Society of Chemistry, 1999.
Ronald Hage, Achim Lienke; Lienke Приложения на преходно-метални катализатори за избелване на текстил и дървесно целулозни маси. Angewandte Chemie International Edition. 45 (2): 206–222. (2005).
Schildknecht, H.; Holoubek, K. Бомбардерският бръмбар и неговият химически взрив. Angewandte Chemie. 73: 1–7. (1961).
Jones, Craig W. Приложения на водороден пероксид и неговите производни. Royal Society of Chemistry (1999)
Goor, G.; Glenneberg, J.; Jacobi, S. Водороден пероксид. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. (2007).
Ascenzi, Joseph M., ed. Ръководство за дезинфектанти и антисептици. Ню Йорк: M. Dekker. p. 161. (1996).
Rutala, W. A.; Weber, D. J. Дезинфекция и стерилизация в здравните заведения: Какво трябва да знаят клиницистите. Clinical Infectious Diseases. 39 (5): 702–709. (2004).
Block, Seymour S., ed. Глава 9: Пероксидни съединения. Дезинфекция, стерилизация и съхранение (5-то издание). Филаделфия: Lea & Febiger. pp. 185–204. (2000).
O’Neil, M.J. The Merck Index — Енциклопедия на химикалите, лекарствата и биологичните вещества. Кембридж, Великобритания: Royal Society of Chemistry, 2013., p. 889
Larranaga, M.D., Lewis, R.J. Sr., Lewis, R.A.; Hawley’s Condensed Chemical Dictionary 16-то издание. John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ 2016., p. 735
Sittig, M. Ръководство за токсични и опасни химикали и канцерогени, 1985. 2-то издание. Park Ridge, NJ: Noyes Data Corporation, 1985., p. 510
Larranaga, M.D., Lewis, R.J. Sr., Lewis, R.A.; Hawley’s Condensed Chemical Dictionary 16-то издание. John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ 2016., p. 735
Сборник важнейших официальных материалов по вопросам дезинфекции, стерилизации, дезинсекции, дератизации: В 5 т. / Информ.-изд. центр Госкомсанэпиднадзора Рос. Федерации, НИИ профилакт. токсикологии и дезинфекции; Под общ. ред. М. Г. Шандалы. — М.: ТОО «Рарогъ», 1994

И чуть не забрав, предупреждение за несъзнателните другари 🙂

Отказ: цялата информация, изложена в статията, е предоставена единствено с информационни цели и не представлява пряко призив към действие. Всички манипулации с химически реактиви и оборудване извършвате на свой риск. Авторът не носи отговорност за небрежно боравене с агресивни разтвори, неграмотност, липса на основни учебни знания и т.н. Ако не се чувствате уверени да разберете написаното — помолете да проследи вашите действия роднина/приятел/запознат с професионално образование. И задължително използвайте ЛПС с максимално стриктно спазване на техниката за безопасност.

Източник: habr.com