За водорода и жука-ракетчик.

Темата на тази бележка назряваше отдавна. И макар по молба на читателите на канала LAB-66, просто исках да напиша за безопасната работа с водороден пероксид, но в крайна сметка, по неясни (и да, точно така!) причини, се получи поредният дълъг текст. Смес от попсайънс, ракетно гориво, "коронавирусна дезинфекция" и перманганатометрично титриране. Как правилно да съхраняваме водородния пероксид, какви защитни средства да използваме при работа и как да се спасим при отравяне — търсим под продължението.
p.s. Жукът на картинката всъщност се нарича "бомбардир". И той там също е някъде отишъл сред химикалите 🙂

На "децата на пероксида" е посветено…

Нашему братство се възлюби водородният пероксид, ох колко го обикна. Помислям за това всеки път, когато срещна въпрос от типа “бутилката с водороден пероксид се наду. какво да правя?” Срещам, между другото, достатъчно често 🙂

Не е изненадващо, че на постсоветските пространства водородният пероксид (3% разтвор) е един от любимите “народни” антисептици. И да се полива на раната, и да се дезинфекцира вода, и коронавируса да се унищожава (отскоро). Но въпреки привидната простота и достъпност, този реагент е достатъчно нееднозначен, за което ще говоря по-долу.

Преминавайки през биологичните "върхове"…

Сега е модерно всичко с приставката еко-: екологични продукти, екологични шампоани, екологични вещи. Както разбрах, хората искат с тези прилагателни да отличават неща биогенни (т.е. срещащи се в живите организми по подразбиране) от неща изцяло синтетични ("жестка химия"). Затова в началото малко въведение, което се надявам да подчертае екологичността на водородния пероксид и да внесе доверие в народните маси 🙂

И така, какво всъщност представлява водородният пероксид. Това е най-простото пероксидно съединение, което има в състава си веднага два атома кислород (те са свързани с връзка -O-O-). Там, където има такъв вид връзка, там ви е и нестабилността, там е и атомен кислород, и силни окислителни свойства и всичко. Но, въпреки суровостта на атомния кислород, водородният пероксид присъства в множество живи организми, включително и в човека. Той се образува в микро количества по време на сложни биохимични процеси и окислява протеините, мембранните липиди и дори ДНК (в следствие на образуващите се пероксидни радикали). Нашият организъм по време на еволюцията е научил да се бори с пероксида доста ефективно. Прави го с помощта на ензима супероксиддисмутаза, който разрушава пероксидните съединения до кислород и водороден пероксид, плюс ензим каталаза , която преобразува пероксида за секунди в кислород и вода.

Ензимите са прекрасни в триизмерни модели.
Скрих под спойлер. Обичам да ги гледам, но изведнъж на някого не му харесва…

Между другото, именно благодарение на действието на каталаза, която присъства в тъканите на нашия организъм, кръвта „вскипява“ при обработка на рани (за раните по-долу ще бъде отделна бележка).

С водородния пероксид вътре в нас има и важна „охранителна функция“. При много живи организми съществува такава интересна органела (структура необходима за функционирането на живата клетка) като пероксисома. Тези структури представляват липидни балончета, в които се намира кристалнообразно ядро, състоящо се от биологични тръбестимикрореактори. Вътре в ядрото протичат различни биохимични процеси, в резултат на които от кислорода на въздуха и сложни органични съединения на липидна основа се образува… водороден пероксид!

Но тук е най-интересното, за какво после се използва този пероксид. Например в клетките на черния дроб и бъбреците образуващият се H2O2 се използва за разрушаване и неутрализиране на постъпващите в кръвта токсини. Ацеталдехидът, който се образува при метаболизма на алкохолните напитки (и който е отговорен за махмурлука) — това също е заслуга на нашите малки неуморни работници пероксисомите и „майка“ водороден пероксид.

За да не изглеждат нещата толкова розови с пероксидите, внезапно Напомням за механизма на действие 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). Най-често и най-просто подлежи на йонизация водата, настъпвайки следното радиолиза. В присъствието на кислород под влияние на йонизираща радиация възникват различни свободни радикали (OH- и подобни) и перекисни съединения (H2O2 в частност).

Образуващите се пероксиди активно взаимодействат с химичните съединения на организма. Въпреки че ако вземем за пример понякога образуващия се в процеса на радиолиза надпероксиден анион (О2-), трябва да се каже, че този йон се образува и при обикновени условия, в напълно здрав организъм, без свободни радикали неутрофили и макрофаги на нашия имунитет не биха могли да унищожават бактериални инфекции. Т.е. изцяло без тези свободни радикали не може — те съпътстват биогенните реакции на окисление. Проблемата възниква, когато станат твърде много.

Точно за борба с "твърде много" пероксидни съединения са измислени от човека такива неща като антиоксиданти. Те инхибират процесите на окисление на сложната органика с образуването на пероксидни и т.н. свободни радикали и така намаляват нивото на окислителния стрес.

Окислителен стрес — това е процес на увреждане на клетката в резултат на окисление (= в организма има твърде много свободни радикали)

Въпреки че по същество, нищо ново тези съединения не дават, в сравнение с това, което вече е налично, т.е. "вътрешни антиоксиданти" — надпероксиддисмутаза и каталаза. Всъщност, при неправилна употреба синтетичните антиоксиданти не само, че няма да помогнат, ами този окислителен стрес даже и ще усилят.

Забележка за "перекис и рани". Въпреки че водородният пероксид е постоянен жител на домашните (и производствени) аптечки, има данни, които показват, че използването на H2O2 пречи на заживяването на раната и предизвиква образуването на белези, защото пероксидът разрушават новообразуваните кожни клетки. Положителен е ефектът само при много ниски концентрации (0,03% разтвор, това означава, че трябва да разредите 3% аптечен разтвор 100 пъти), и само при еднократна употреба. Между другото, “коронавирус ready” 0,5% разтвор също препятства заздравяването. Така че, както се казва, доверявай, но проверявай.

Перекис водорода в бита и «против коронавируса»

Ако перекис водорода може дори етанол в черния дроб да превърне в ацеталдехид, би било странно да не се използват тези забележителни окислителни свойства в ежедневието. Те се използват в такива пропорции:

Половината от цялото производството на химическата индустрия на перекис водорода отива за белене на целулоза и различни видове хартия. На второ място (20%) по търсене е производството на различни избелители на базата на неорганични пероксиди (перкарбонат натрий, перборат натрий и т.н.). Тези пероксиди (често в комбинация с ТАЕД за намаляване на температурата на белене, тъй като пероксосолите не работят при температура под 60 градуса) се използват в различни “Персол” и т.н. (по-подробно можете да видите тук.). След това идва с малка разлика избелването на тъкани и влакна (15%) и пречистването на вода (10%). И накрая, оставената част — се разпределя равномерно между чисто химически неща и употребата на перекис водорода за медицински цели. За последните ще се спра по-подробно, тъй като вероятно пандемията на коронавируса ще промени цифрите на диаграмата (ако вече не ги е променила).

Перекис водорода активно се използва за стерилизация на различни повърхности (в т.ч. хирургически инструменти), а напоследък и под формата на пара (т.н. VHP — парна водородна пероксид) за стерилизация на помещения. На долната снимка е пример за такъв генератор на пара от перекис. Много перспективно направление, което все още не е достигнало до отечествените болници...

По принципу действие, водородный пероксид демонстрирует висока ефективност при дезинфекция на широк спектър от вируси, бактерии, дрожди и бактериални спори. Забележително е, че за сложни микроорганизми, поради присъствието на ензими, разграждащи пероксида (т.н. пероксидази, един от които е споменатата по-горе каталаза), може да се наблюдава толерантност (~устойчивост). Това е особено характерно за разтвори с концентрация под 1%. Но срещу 3%, а особено 6–10% не може да устои нито вирус, нито бактериална спора.

Фактически, наред с етила и изопропиловия спирт и хипохлорита на натрия, водородният пероксид попада в списъка на "жизненоважните" 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 ползвахме препоръките при избора на антисептици от на статията. Препоръките са приложими за коронавирусите като цяло, а и COVID-19 в частност. Така че статията се препоръчва да бъде свалена и разпечатана (за интересуващите се по този въпрос).

Важно табло за младия дезинфектолог

През времето, което измина от началото на епидемията, особено много не е променено по отношение на работещите концентрации. Затова пък се е променило, например, по отношение на 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 препоръчваните за дезинфекция средства. Мен малко традиционно ме заинтересуваха мокрите кърпи (традиционно, защото десинфекциите с кърпи ми харесват, хипохлоридните вече ги правих, и съм доволен от тях на 100%). В настоящия случай ме заинтересува един американски продукт като Oxivir Wipes (или неговия аналог Oxivir 1 Wipes) от компанията Diversey Inc.

В активните съставки там се посочва малко:

Hydrogen Peroxide 0.5%

Просто и с вкус. Но на тези, които искат да повторят такъв състав и да накиснат своите custom-ни мокри кърпи, ще кажа, че освен водородния пероксид в накисващия разтвор присъстват и:

Phosphoric acid (фосфорна киселина — стабилизатор) 1–5%
2-Hydroxybenzoic Acid (салицилова киселина) 0,1–1,5%

Защо всички тези "примеси" ще стане ясно, когато стигнете до раздела за стабилност.

Освен състава, бих искал също така да напомня, че гласи инструкция за споменатите Oxivir. Няма нещо принципно ново (относно първата таблица), но ми харесва обхватът на дезинфекцираните вируси.

Кои вируси е в състояние да преодолее водородният пероксид

И не бих бил себе си, ако отново не напомня за експозицията при обработка. Както и преди (=както винаги) се препоръчва да се прави така, че при избърсване с мокри кърпички всичките твърди, НЕпорести повърхности да остават визуално влажни поне 30 секунди (а най-добре минута!) за деактивация на всичко и всеки (включително и вашия COVID-19).

Водородният пероксид като химикат

Минус ли и нагоре, сега е време да пиша за водородния пероксид от гледна точка на химик. За щастие именно този въпрос (а не как изглежда пероксисомата) най-често интересува неукото потребител, решил да използва H2O2 за целите си. Нека започнем с триизмерната структура (как я виждам аз):

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

Чистият пероксид представлява прозрачна (с лек 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.). Според плътността (при наличие на ареометри) може достатъчно точно да се определи концентрацията на вашия разтвор (информация от на статията).

Вътрешната техническа водородна пероксид може да бъде от три марки: A=концентрация 30–40%, B=50–52%, C=58–60%. Често се среща такова наименование като “пергидрол” (едно време имаше дори израза „пергидролна блондинка“). По същество ж — все същата “марка A”, т.е. разтвор на водороден пероксид с концентрация около 30%.

Демарка за избелване. След като споменахме блондинките, можем да отбележим, че за избелваща смес за “оперигидроляване” на коса се е използвала разреден водороден пероксид (2–10%) и нашатирен спирт. Вече рядко се практикува. Затова се среща избелване на зъби с пероксид. Между другото, избелването на кожата на ръцете след контакт с водороден пероксид — това също е своеобразно “оперигидроляване”, причинено от хиляди микроемболии, т.е. запушени капиляри, образувани при разлагането на пероксид с мехурчета кислород.

Медицинската техническа пероксид става, когато към пероксида с концентрация 59–60% добавят обезсолена вода, разреждайки концентрата до необходимото ниво (3% на отечествените пазари, 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 масовата концентрация:

Колкото по-разреден е разтворът, толкова по-близо е pH-то му до pH-то на водата. Минималното pH (=най-киселото) съответства на концентрации от 55–65 % (марка B по родната класификация).

Въпреки това тук с трудност трябва да се отбележи, че pH не може да се използва за количествена оценка на концентрацията по няколко причини. Първо, почти целият съвременен пероксид се получава чрез окисление на антрахинони. В този процес се образуват киселинни странични продукти, които могат да попаднат в готовия пероксид. Тоест, pH може да се различава от това, което е посочено в таблицата по-горе в зависимост от степента на чистота на H2O2. Супер чистият пероксид (например, който се използва за ракетно гориво и за който ще говоря отделно) не съдържа примеси. На второ, в търговския водороден пероксид често добавят киселинни стабилизатори (пероксидът е по-стабилен при ниски pH), които ще „намазват“ показанията. И на трето място, стабилизатори-хелати (за свързване на метални примеси, за които ще кажа повече по-долу) също могат да бъдат алкални или киселинни и да влияят на pH на крайния разтвор.

Най-добрият метод за определяне на концентрацията е титруване (както в случая с натриевия хипохлорит ~ “Белизна”). Методът е напълно същият, но всичките реактиви, необходими за провеждане на теста, са много достъпни. Нужна е концентрирана сярна киселина (електролит за акумулатор) и обикновен калиев перманганат. Както един път извика Б. Гейтс “640 кб памет ще стигнат на всеки!”, така и аз сега ще кажа “Всеки може да извърши титриране на пероксид!” :). Въпреки че интуицията ми подсказва, че ако купите водороден пероксид в аптеката и не го съхранявате десетилетия, то колебанията в концентрацията едва ли ще надхвърлят ± 1%, все пак ще изложа методиката за проверка, тъй като реактивите са достъпни и алгоритъмът е достатъчно прост.

Проверяваме продажния водороден пероксид за чистота
Както не е трудно да се досетите, ще проверим с помощта на титриране. Методиката позволява достатъчно точно определяне на концентрации от 0,25 до 50%.

Алгоритъмът за проверка е следният:

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

Пренасяме отмерения обем в бутилка и го претегляме на везни (не забравяйте да натиснете бутона Тара, за да не се отразява теглото на самата бутилка).
3. Преливаме нашия образец в мерителна колба от 250 мл (или детска бутилка с маркировка обем) и допълваме до маркировката (“250”) с дестилирана вода. Разбъркваме.
4. В конусовидна колба от 500 мл (= “поллитрова банка”) наливаем 250 мл дестилирана вода, добавяме 10 мл концентрирана сярна киселина и 25 мл от нашия разтвор от т. 3.
5. Капваме капка по капка (желателно с пипета, на която е нанесена маркировка на обема) разтвор 0,1N на калиев перманганат в нашата поллитрова банка от т. 4. Капнахме — разбъркахме, капнахме — разбъркахме. И така продължаваме, докато прозрачният разтвор не придобие леко розов оттенък. В резултат на реакцията водородният пероксид се разлага с образуване 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: C H2O2 (масс.%) = [Обем на разтвора на перманганата в мл * 0,1 * 0,01701 * 1000] / [тегло на образеца в грамове, от т. 2]
ПЕЧАЛБА!!!

Свободни разисквания по темата за стабилността при съхранение

Перекисът на водорода се счита за нестабилно съединение, склонно към спонтанно разлагане. Скоростта на разлагане нараства с увеличаване на температурата, концентрацията и pH. Тоест, в общи линии важи правилото:

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

Разложението се подпомага от: увеличаване на температурата (увеличаване на скоростта с 2,2 пъти на всеки 10 градуса Целзий, а при температура около 150 градуса концентратите изобщо лавинообразно се разлагат с експлозия), увеличаване на рН (особено при рН > 6–8)

Бележка относно стъклото: съхранението в стъклени бутилки е възможно само за киселинна перекис, тъй като стъклото има свойството при контакт с чиста вода да създава алкална среда, което ще спомогне за ускорено разлагане.

Скоростта на разлагане се влияе и от наличието на примеси (особено преходни метали като мед, манган, желязо, сребро, платина), въздействието на ултравиолетовите лъчи. Най-често основната комплексна причина е нарастването на рН и наличието на примеси. В средни условия STP 30% перекис на водорода губи около 0,5% от основния компонент годишно.

За отстраняване на примеси се използва ултратънка филтрация (изключване на частици) или хелати (комплексообразуватели), свързващи металните йони. Като хелати могат да се използват ацетанилид, колоиден стенанат или пирофосфат на натрия (25–250 мг/л), органофосфати, нитрати (+регулатори на рН и инхибитори на корозия), фосфорна киселина (+регулатор на рН), силикат на натрия (стабилизатор).

Влиянието на ултравиолетовите лъчи върху скоростта на разлагане не е толкова изразено, колкото при pH или температура, но също играе роля (вижте картинка):

Сравнява се, че коефициентът на молекулярна екстинкция нараства с намаляване на дължината на вълната на ултравиолетовите лъчи.

Коефициентът на моларна екстинкция е характеристика на това колко силно химично вещество абсорбира светлина на зададена дължина на вълната.

Между другото, този процес на разлагане, индуциран от фотони, се нарича фотолиза:

Фотолиз (или фотодиссоциация и фоторазложение) е химична реакция, при която химичното вещество (органично или неорганично) се разпада под действието на фотони след тяхното взаимодействие с целевата молекула. Разпадането може да бъде предизвикано от всеки фотон с достатъчно енергия (по-висока от енергията на дисоциация на целевата връзка). Ефект, подобен на ефекта на ултравиолетовото лъчение, могат да имат също рентгенови лъчи и γ-лъчи.

Какво можем да кажем в общи линии. А именно, че пероксидът трябва да се съхранява в непрозрачен контейнер, а още по-добре изцяло в бутилки от кафяво стъкло, които блокират излишната светлина (въпреки че „абсорбира“ != „веднага се разлага“). Близо до рентгеновия апарат не трябва да се държи бутилка с пероксид 🙂 Освен това от такъв (УР 203Ех (?):

… от "такъв” пероксид (и себе си, ако трябва да бъдем откровени) също трябва да се държи на разстояние.

Важно е, че освен непрозрачността, контейнерът/бутилката да бъдат от "перекисустойчиви" материали, като неръждаема стомана или стъкло (също + някои пластмаси и алуминиеви сплави). За ориентировка може да бъде полезна таблица (която също може да бъде полезна на лекарите, които планират да обработват своето оборудване):

Легендата на таблицата е следната: А — отлична съвместимост, B — добра съвместимост, незначително въздействие (микрокорозия или промяна в цвета), C — слаба съвместимост (не се препоръчва за дълготрайна употреба, възможна загуба на здравина и т.н.), D — липсва съвместимост (=не може да се използва). Сиреновото означава "информацията липсва". Цифрови индекси: 1 — задоволителен при 22° C, 2 — задоволителен при 48° C, 3 — задоволителен, при употреба в уплътнения и запечатвания.

Правила за безопасност при работа с водороден пероксид

На всеки, който е прочел до този раздел, вероятно е ясно, че пероксидът е силен окислител, което означава, че е изключително необходимо да се съхранява далеч от запалими/горими вещества и възстановители. H2O2, както в чист вид, така и в разреден, може да образува взривоопасни смеси при контакт с органични съединения. Вземайки предвид всичко казано по-горе, можем да напишем така

Перекис водород не е съвместима със запалими материали, всички запалими течности и метали и техните соли (в реда на намаляване на каталитичното действие) — осмий, паладий, платина, иридий, злато, сребро, манган, кобалт, мед, олово.

Говорейки за металните катализатори при разлагането, не можем да не споменем осмий.Това не само, че е най-плътният метал на Земята, но също така е и най-доброто оръжие за разлагане на пероксида водород.

Ефектът на ускорение на разлагането на пероксида водород за този метал се наблюдава в количества, които дори не всеки аналитичен метод може да открие — за да се разложи много ефективно (3-5 пъти спрямо пероксида без катализатор) пероксидът на кислород и вода, е необходим едва 1 грам осмий на 1000 тона пероксид водород.

Забележка относно „взривния характер“: (веднага исках да напиша “аз-пероксид”, но се засрамих). В случай на пероксид водород, сферичната девойка Саша, която работи с този пероксид, най-често се страхува от експлозия. И всъщност в опасенията на Александра има здрав смисъл. Защото пероксидът може да експлодира по две причини. Първо, че в херметичен контейнер ще протича постепенно разлагане на H2O2, отделяне и натрупване на кислород. Налягането вътре в контейнера ще нараства, нараства и накрая БУМ! На второ място, има вероятност, че при контакт на пероксида водород с някои вещества могат да се образуват нестабилни пероксидни съединения, които могат да детонират от удар, нагряване и т.н. В чудесния петтомник Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials по този въпрос е казано толкова много, че дори реших да го скрия под спойлер. Информацията е приложима за концентриран пероксид водород >= 30% и <50%:

Абсолютна несъвместимост

експлодира при контакт с: спиртове + сулфатна киселина, ацетал + оцетна киселина + нагряване, оцетна киселина + N-хетероцикли (над 50 °C), ароматични въглеводороди + трифлуороцетна киселина, азелаинова киселина + сулфатна киселина (около 45 °C), тетр-бутанол + сулфатна киселина, карбоксилни киселини (мравчена, оцетна, винена), дифенилдиселенид (над 53 °C), 2-етоксиетанол + полиакриламиден гел + толуол + нагряване, галий + солна киселина, железен(II) сулфат + азотна киселина + карбоксиметилцелулоза, азотна киселина + кетони (2-бутанон, 3-пентанон, циклопентанон, циклогексанон), азотни основи (амоняк, хидразин хидрат, диметилхидразин), органични съединения (глицерин, оцетна киселина, етанол, анилиново, хинолин, целулоза, въглищен прах), органични материали + сулфатна киселина (особено в ограничено пространство), вода + кислородсъдържащи органични вещества (ацеталдехид, оцетна киселина, ацетон, етанол, формалдехид, мравчена киселина, метанол, пропанол, пропанал), винилацетат, спиртове + хлорид на оловото, оксид на фосфора (V), фосфор, азотна киселина, антимонит, трисулфид на арсена, хлор + хидроксид на калия + хлористофонова киселина, меден сулфид, железен(II) сулфид, мравчена киселина + органични замърсители, селенид на водорода, оловен ди- и моноксид, оловен(II) сулфид, манганов диоксид, живак (I) оксид, дисулфид на молибдена, натриев йодат, живак (II) оксид + азотна киселина, диетилов етер, етилацетат, тиомочевина + оцетна киселина
възпламенява се при контакт с: фурфурилов спирт, прахообразни метали (магнезий, цинк, желязо, никел), дървесни стърготини
бурна реакция с: изопропоксид на алуминия + соли на тежки метали, активен въглен, каменовъглен, тетрахидроалуминий на лития, 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 посочените по-горе вещества, можете да работите комфортно и без страх с години. Но предпазливият човек е пренебрегнат от съдбата, затова плавно преминаваме към средствата за индивидуална защита.

СИЗ и ликвидиране на последствията

Идеята за написването на статията възникна, когато реших да направя бележка в канала, свързани с безопасната работа с концентрирани разтвори на H2O2. Много читатели вече са си закупили туби с перхидрол (за случай, че „в аптеката няма нищо“/„до аптеката не можем да стигнем“) и дори успяха да получат химически изгаряния. Поради това голяма част от написаното по-долу (и по-горе) се отнася главно за разтвори с концентрация над 6%. Колкото по-висока е концентрацията, толкова по-актуално е наличието на ЛПС.

За безопасна работа, като средства за индивидуална защита, са достатъчни ръкавици от поливинилхлорид/бутадиен-стирен, полиетилен, полиестери 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 респиратор с противоаерозолна защита (а най-добре въгленов ABEK филтър с P3 защита). При работа с разтвори слаби (до 6%) са достатъчни ръкавици.

Що се отнася до „ударните ефекти“, ще се спра малко по-подробно. Перекисът на водорода е умерено опасно вещество, попаднало на кожата и в очите, причинява химически изгаряния. Вреден е при вдишване и поглъщане. Вижте картината от SDS („Окислител“ - „Корозира“ - „Дразнител“):

За да не се разпростирам в излишности — веднага ще кажа какво да правите, ако пероксид на водорода с концентрация >6% е влязъл в контакт с някакъв сферичен човек без средства за индивидуална защита.

При попадане на кожата — намажете със суха кърпа или тампон, напоен с алкохол. След това е необходимо да промиете повредената кожа с обилна струя вода в продължение на 10 минути.
При попадане в очите — незабавно промийте широко отворени очи, както и под клепачите слаба струя вода (или 2% разтвор на сода бикарбонат) най-малко 15 минути. Обърнете се към специалист-окулит.
При поглъщане — обилно пийте (=обикновена вода на литри), активен въглен (1 таблетка на 10 кг тегло), солево слабително (магнезиев сулфат). Не предизвиквайте повръщане (=измиване на стомаха САМО от лекар с помощта на сонда, и никакви познати „две пръста в устата“). Не давайте нищо през устата на безсъзнателен човек.

Всъщност поглъщането е особено опасно, тъй като при разлагане в стомаха се образува голямо количество газ (в 10 пъти по-голям обем от 3% разтвор), което води до подуване на корема и притискане на вътрешните органи. За това е необходим активиран въглен…

Ако лечението на последствията за организма е повече или по-малко ясно, то си струва да кажем още няколко думи и за неутрализиране на излишната/стара/разлята от неопитност водородна пероксид.

… неутрализацията на водородна пероксид става или а) чрез разреждане с вода и изливане в канализацията, или б) чрез разлагане с помощта на катализатори (пиросулфит натрий и др.), или в) чрез нагряване (включително кипене)

Как изглежда всичко това на примера. Например, в лабораторията съм разлял случайно литър 30% водородна пероксид. Нищо не бърша, а посипвам течността със смес от равни количества (1:1:1) калцинирана сода+пясък+бентонит (=”бентонитова запълваща материя за котешки тоалети”). След това овлажнявам тази смес с вода до образуване на каша, събирам кашата с лопата в контейнер и я пренасям в кофа с вода (попълнена две трети). И вече в кофата с вода постепенно добавям разтвор на пиросулфит натрий с 20% излишък. За да неутрализирам всичко това по реакцията:

Na2S2O5 + 2H2O2 = Na2SO4 + H2SO4 + H2O

Ако се спазват условията на задачата (литър 30% разтвор), излиза, че за неутрализиране е необходимо 838 грама пиросулфит (с излишък излиза килограм сол). Разтворимостта на това вещество във вода е ~ 650 г/л, т.е. приблизително един и половина литра концентриран разтвор е необходим. Моралът е такъв — или не разливайте перхидрол на пода, или го разреждайте по-силно, иначе няма да ви стигнат неутрализаторите 🙂

При търсене на възможни заместители на пиросулфита, Капитан Очевидност препоръчва да се използват тези реагенти, които при реакция с водородна пероксид не дават огромни обеми газ. Например, това може да бъде железен (II) сулфат. Той се продава в строителни магазини и дори в РБ. За неутрализация на H2O2 е необходим подкиселен разтвор със сярна киселина:

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

Може да се използва и йодид на калий (също подкиселен със сярна киселина):

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

Напомням, че всички разсъждения са базирани на входните задачи (30% разтвор), ако сте разредили пероксида с по-ниски концентрации (3–7%), може да се използва и киселинно подсладен перманганат на калий. Дори и да се отделя кислород, поради ниските концентрации, той няма да може да „свърши работа“, независимо от желанията си.

За бръмбара

А аз не съм забравил за него, милото. Ще бъде в качеството на награда за тези, които прочетоха поредния ми дългочетиво. Не знам дали уважаемият Алексей JetHackers Стаценко aka MagisterLudi е мислил преди 30 години за своите реактивни раници, но при мен определено се появяваха подобни мисли. Особено когато се е налагало да гледам (или даже да прегледам отново) светлата диснеевска приказка-филм “Ракетчик” (в оригинал Rocketeer).

Връзката тук е следната. Както писах по-рано, пероксидът на водорода с високи концентрации (например, родната марка В) с висока степен на пречистена (бележка — т.н. high-test peroxide или HTP) може да се използва като гориво в ракети (и торпеди). Освен това, тя може да се използва както като окислител в двукомпонентни двигатели (например, като замяна на течен кислород), така и като т.н. монотопливо. В последния случай H2O2 се наляга в “камерата за горене”, където се разлага на метален катализатор (всеки от металите, упоменати по-рано в статията, например, сребро или платина) и под налягане, като пара с температура около 600 °C, излиза от дюзата, създавайки тяга.

Най-интересното е, че такова вътрешно устройство (“камера за горене”, дюзи и т.н.) има в тялото на малък бръмбар от подсемейство жужелици. Бръмбар-бомбардер той се нарича официално, но мен неговото вътрешно устройство (=снимката в началото на статията) ми напомня на агрегата от споменатия по-горе филм от 1991 година 🙂

Бомбардерът е наречен така, защото може по-или-мен поцелево да изстрелва от жлезите в задната част на корема си вряща течност с неприятна миризма.

Температурата на изстрела може да достигне 100 градуса по Целзий, а скоростта на изстрела е 10 м/с. Едно изстрелване продължава от 8 до 17 мс и се състои от 4–9 последователни импулса. За да не се налага да се превърта отначало, повтарям тук снимката (тя явно е взета от списание Science от 2015 година от „едноименната“ статия).

Бкс е производит вътре в себе си два "компонента на ракетно гориво" (т.е. той все пак не е "моно-гориво"). Силен възстановител — хидрохинон (използван преди като проявител в фотографията). И силен окислител — водороден пероксид. При заплаха, бкс съкращава мускулите, които изтласкват двата реагента през клапанни тръби в смесителната камера, съдържаща вода и смес от ензими (пероксидази), разлагащи водородния пероксид. В комбинация, реагентите предизвикват бурна екзотермична реакция, течността завира и се превръща в газ (= "анихилация"). Общо взето, бкс приготвя потенциален враг с струя вряща течност (но за първа космическа тяга явно не е достатъчно). Но... По всяка вероятност, бкс може да се счита за илюстрация на раздела Правила за безопасност при работа с водороден пероксид. Моралът е следният:

%USERNAME%, не бъди като бомбардиращия бкс, не смесвай водороден пероксид с възстановител без да разбираш! 🙂

Допълнение относнот drWhy: «Изглежда, че земният бомбардиращ бкс стана вдъхновение за плазмения бкс от „Звездния десант“. Той разполага с достатъчно импулс (не тяга!) за достигане на първата космическа скорост, механизмът е разработен в хода на еволюцията и е използван за изстрелване на спори на орбита с цел разширение на ареала, а също така е полезен като оръжие срещу неуклонните крейсери на противника»

Ето за бкса обяснихме и с водородния пероксид се разбрали. Тук ще спрем за сега.
Важно! Всичко останало (включително обсъждане на бележките, междинни черновици и абсолютно всички мои публикации) — може да се намери в телеграм канала LAB66. Абонирайте се и следете анонсите.
Следващият в реда за разглеждане — натриев дихлоизоцианурат и "хлорни таблетки".

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

"осмиев катализатор" за растеж и развитие на споменатата по-горе общност: ===>

1. Mastercard 5536 0800 1174 5555
2. Яндекс пари 410018843026512
3. WebMoney 650377296748
4. Крипта BTC: 3QRyF2UwcKECVtk1Ep8scndmCBoRATvZkx, ETH: 0x3Aa313FA17444db70536A0ec5493F3aaA49C9CBf
5. Станете патрон на канала LAB-66.

Използвани източници
Техническа библиотека на водородния пероксид
Разложение на водороден 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 Handbook of Chemistry and Physics. 95th Edition. CRC Press LLC, Boca Raton: FL 2014-2015, p. 4-67
W.T. Hess «Hydrogen Peroxide». Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 13 (4th ed.). New York: Wiley. (1995). pp. 961–995.
C. W. Jones, J. H. Clark. Applications of Hydrogen Peroxide and Derivatives. Royal Society of Chemistry, 1999.
Ronald Hage, Achim Lienke; Lienke Applications of Transition-Metal Catalysts to Textile and Wood-Pulp Bleaching. Angewandte Chemie International Edition. 45 (2): 206–222. (2005).
Schildknecht, H.; Holoubek, K. The bombardier beetle and its chemical explosion. Angewandte Chemie. 73: 1–7. (1961).
Jones, Craig W. Applications of hydrogen peroxide and its derivatives. Royal Society of Chemistry (1999)
Goor, G.; Glenneberg, J.; Jacobi, S. Hydrogen Peroxide. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. (2007).
Ascenzi, Joseph M., ed. Handbook of disinfectants and antiseptics. New York: M. Dekker. p. 161. (1996).
Rutala, W. A.; Weber, D. J. Disinfection and Sterilization in Health Care Facilities: What Clinicians Need to Know. Clinical Infectious Diseases. 39 (5): 702–709. (2004).
Block, Seymour S., ed. Chapter 9: Peroxygen compounds. Disinfection, sterilization, and preservation (5th ed.). Philadelphia: Lea & Febiger. pp. 185–204. (2000).
O’Neil, M.J. The Merck Index — An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry, 2013., p. 889
Larranaga, M.D., Lewis, R.J. Sr., Lewis, R.A.; Hawley’s Condensed Chemical Dictionary 16th Edition. John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ 2016., p. 735
Sittig, M. Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens, 1985. 2nd ed. Park Ridge, NJ: Noyes Data Corporation, 1985., p. 510
Larranaga, M.D., Lewis, R.J. Sr., Lewis, R.A.; Hawley’s Condensed Chemical Dictionary 16th Edition. 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 почти забравих, предупреждение за несъзнателните другари 🙂

Отказ от отговорност: Всички информации, изложени в статията, са предоставени единствено с информационни цели и не представляват пряко призив за действие. Всички манипулации с химически реактиви и оборудване извършвате на свой собствен риск. Авторът не носи никаква отговорност за небрежно боравене с агресивни разтвори, неграмотност, липса на основни училищни знания и т.н. Ако не се чувствате уверени да разберете написаното, помолете някого с профилно образование, ваш роднина/приятел/запознат, да контролира вашите действия. И непременно използвайте лични защитни средства с максимално спазване на техниката за безопасност.

Източник: habr.com