Über Wasserstoffperoxid und den Bombardierkäfer

Das Thema dieser Notiz brodelte schon lange. Und obwohl auf Wunsch der Leser des Kanals LAB-66, wollte ich einfach nur über den sicheren Umgang mit Wasserstoffperoxid schreiben, aber letztendlich entstand aus unerklärlichen (ja, genau!) Gründen ein weiterer Longread. Eine Mischung aus Popsci, Raketentreibstoff, „Corona-Desinfektion“ und Permanganatometrie. Wie es wichtig, man Wasserstoffperoxid lagert, welche Schutzmittel man bei der Arbeit verwendet und wie man sich bei Vergiftungen rettet – das suchen wir unter dem Cut.
p.s. Der Käfer auf dem Bild heißt eigentlich „Bombardier“. Und er hat sich dort irgendwo zwischen den Chemikalien verflüchtigt 🙂

„Den Kindern des Peroxids“ gewidmet...

Wasserstoffperoxid hat unserem Bruder gefallen, oh wie sehr. Ich denke daran jedes Mal, wenn ich auf die Frage stoße: „Die Flasche mit Wasserstoffperoxid hat sich aufgedunsen. Was tun?“ Ich begegne dieser Frage übrigens ziemlich häufig 🙂

Es ist nicht verwunderlich, dass Wasserstoffperoxid (3% Lösung) in den post-sowjetischen Räumen eines der beliebtesten „Hausmittel“ unter den Antiseptika ist. Damit kann man sowohl Wunden spülen als auch Wasser desinfizieren und jetzt auch das Coronavirus beseitigen. Doch trotz der scheinbaren Einfachheit und Verfügbarkeit ist dieser Reagenz durchaus umstritten, worüber ich gleich berichten werde.

Ein Blick auf die biologischen „Spitzen“…

Momentan ist alles mit dem Präfix Öko- in Mode: ökologische Produkte, ökologische Shampoos, ökologische Dinge. Wie ich verstanden habe, möchten die Menschen mit diesen Adjektiven biogene (d.h. in lebenden Organismen ursprünglich vorkommende) Dinge von rein synthetischen („harte Chemie“) unterscheiden. Daher zunächst eine kurze Einführung, die hoffe ich, die Umweltfreundlichkeit von Wasserstoffperoxid unterstreicht und ihm in den Massen Vertrauen verleiht 🙂

Was ist also Wasserstoffperoxid? Es ist eine sehr einfache Peroxidverbindung, die zwei Sauerstoffatome enthält (sie sind durch die Bindung -O-O-). Wo eine solche Verbindung besteht, da gibt es auch Instabilität, da gibt es atomaren Sauerstoff, starke oxidative Eigenschaften und alles andere. Trotz der Strenge des atomaren Sauerstoffs kommt Wasserstoffperoxid in vielen lebenden Organismen vor, einschließlich beim Menschen. Es entsteht in Mikro-Mengen während komplexer biochemischer Prozesse und oxidiert Proteine, Membranlipide und sogar DNA (aufgrund der entstehenden Peroxid-Radikale). Unser Körper hat im Laufe der Evolution gelernt, mit Wasserstoffperoxid recht effektiv umzugehen. Er tut dies mit Hilfe des Enzyms Überperoxidase, das Peroxidverbindungen zu Sauerstoff und Wasserstoffperoxid abbaut, plus ein Enzym Katalase , das Wasserstoffperoxid sofort in Sauerstoff und Wasser umwandelt.

Enzyme sind großartig in drei-dimensionalen Modellen.
Ich habe es unter einem Spoiler versteckt. Ich schaue mir gern an, aber vielleicht gefällt es ja jemandem nicht...

Übrigens, gerade dank der Wirkung von Katalase, die in den Geweben unseres Körpers vorhanden ist, "kocht" das Blut bei der Behandlung von Wunden (es wird später eine separate Bemerkung zu den Wunden geben).

Wasserstoffperoxid hat auch eine wichtige "Schutzfunktion" in uns. Bei vielen lebenden Organismen gibt es ein interessantes Organell (eine Struktur, die für die Funktion lebender Zellen notwendig ist), nämlich Peroxisomen. Diese Strukturen sind lipidartige Bläschen, in deren Innerem sich ein kristallartiger Kern befindet, der aus biologischen röhrenartigen "Mikrorechnikern" besteht. Im Inneren des Kerns finden verschiedene biochemische Prozesse statt, durch die aus Luftsauerstoff und komplexen organischen Verbindungen lipidischer Natur.... Wasserstoffperoxid entsteht!

Aber hier ist es am interessantesten, wofür dieses Wasserstoffperoxid dann verwendet wird. Zum Beispiel in den Zellen von Leber und Nieren wird das entstehende H2O2 verwendet, um eingehende Toxine im Blut abzubauen und zu neutralisieren. Acetaldehyd, der bei der Metabolisierung von alkoholischen Getränken entsteht (und der für den Kater verantwortlich ist) — auch das ist das Verdienst unserer kleinen unermüdlichen Arbeiter in den Peroxisomen und der "Mama" des Wasserstoffperoxids.

Damit es mit Wasserstoffperoxiden nicht zu rosig aussieht, plötzlich Ich erinnere an den Wirkungsmechanismus der Strahlung auf lebendes Gewebe. Moleküle biologischer Gewebe absorbieren die Strahlungsenergie und werden ionisiert, d.h. sie wechseln in einen Zustand, der die Bildung neuer Verbindungen begünstigt (häufig sind diese innerhalb des Organismus völlig unnötig). Am häufigsten und am einfachsten wird Wasser ionisiert, es findet statt, Radiolyse. In Anwesenheit von Sauerstoff entstehen unter dem Einfluss ionisierender Strahlung verschiedene freie Radikale (OH- und ähnliche) sowie Peroxidverbindungen (insbesondere H2O2).

Die entstandenen Peroxide reagieren aktiv mit chemischen Verbindungen des Körpers. Nimmt man beispielsweise das manchmal im Prozess der Radiolyse entstehende Superoxid-Anion (O2-), so sei gesagt, dass dieses Ion auch unter normalen Bedingungen in einem vollkommen gesunden Organismus ohne freie Radikale Neutrophile und Makrophagen unseres Immunsystems nicht in der Lage wären, bakterielle Infektionen zu bekämpfen. D.h., ganz ohne diese freien Radikale geht es nicht — sie begleiten biogene Oxidationsreaktionen. Das Problem entsteht, wenn es zu viele werden.

Genau um gegen 'zu viele' Peroxidverbindungen vorzugehen, sind solche Dinge wie Antioxidantien erfunden worden. Sie hemmen die Oxidationsprozesse komplexer organischer Substanzen mit der Bildung von Peroxid- und ähnlichen freien Radikalen und senken damit das Niveau oxidativen Stresses.

Oxidativer Stress ist der Prozess, bei dem Zellen durch Oxidation beschädigt werden (= es gibt zu viele freie Radikale im Körper)

Obwohl diese Verbindungen im Grunde nichts Neues beitragen, im Vergleich zu dem, was bereits vorhanden ist, d.h. 'inneren Antioxidantien' — Superoxiddismutase und Katalase. Zudem helfen synthetische Antioxidantien bei falscher Anwendung nicht nur nicht, sondern sie verstärken sogar diesen oxidativen Stress.

Anmerkung zu 'Peroxid und Wunden'. Obwohl Wasserstoffperoxid in Haushalts- (und Produktionsapotheken) ein ständiger Begleiter ist, gibt es Daten, die zeigen, dass die Anwendung von H2O2 die Wundheilung hemmt und die Bildung von Narben fördert, da Wasserstoffperoxid neubildete Hautzellen zersetzt.. Positive Effekte ergeben sich nur bei sehr niedrigen Konzentrationen (0,03 % Lösung, das bedeutet, dass man 3 % Apothekenlösung 100-fach verdünnen muss), und nur bei einmaliger Anwendung. Übrigens, die 0,5 % Lösung „coronavirus ready“ verhindert die Heilung. So, wie man sagt, vertrau, aber überprüfe.

Wasserstoffperoxid im Alltag und „gegen das Coronavirus“

Wenn Wasserstoffperoxid sogar Ethanol in der Leber in Acetaldehyd umwandeln kann, wäre es seltsam, diese bemerkenswerten Oxidationseigenschaften nicht im Alltag zu nutzen. Sie werden in solchen Verhältnissen verwendet:

Die Hälfte des gesamten von der chemischen Industrie produzierten Wasserstoffperoxids wird zur Bleiche von Zellstoffen und verschiedenen Papierarten verwendet. Den zweiten Platz (20 %) nimmt die Herstellung verschiedener Bleichmittel auf Basis anorganischer Peroxide (Natriumpercarbonat, Natriumperborat usw.) ein. Diese Peroxide (häufig in Kombination mit TAED um die Bleiche bei niedrigeren Temperaturen zu reduzieren, da Peroxosalze bei Temperaturen unter 60 Grad nicht wirken) werden in verschiedenen „Persolen“ usw. eingesetzt (nähere Informationen finden Sie hier). Danach folgt mit leichtem Abstand die Bleiche von Textilien und Fasern (15 %) sowie die Wasseraufbereitung (10 %). Und schließlich wird der Rest gleichmäßig zwischen rein chemischen Anwendungen und der Nutzung von Wasserstoffperoxid für medizinische Zwecke aufgeteilt. Auf letzteres werde ich näher eingehen, da die COVID-19-Pandemie wahrscheinlich die Zahlen in der Grafik verändern wird (wenn sie es nicht bereits getan hat).

Wasserstoffperoxid wird aktiv zur Sterilisation verschiedener Oberflächen (einschließlich chirurgischer Instrumente) eingesetzt, und in letzter Zeit auch in Form von Dampf (sog. VHP — vaporisiertes Wasserstoffperoxid) zur Sterilisation von Räumen. Im folgenden Bild sehen Sie ein Beispiel für einen solchen Dampfgenerator für Wasserstoffperoxid. Ein sehr vielversprechender Ansatz, der bisher nicht in heimischen Krankenhäusern angekommen ist…

Insgesamt zeigt Wasserstoffperoxid eine hohe Desinfektionswirksamkeit gegen ein breites Spektrum von Viren, Bakterien, Hefen und Bakteriensporen. Es ist zu beachten, dass bei anspruchsvollen Mikroorganismen aufgrund der in ihnen vorhandenen Enzyme, die Wasserstoffperoxid abbauen (sog. Peroxidasen, zu denen auch das oben genannte Katalase gehört), eine Toleranz (~Resistenz) beobachtet werden kann. Dies ist insbesondere bei Lösungen mit einer Konzentration von unter 1 % der Fall. Gegen 3 % und erst recht gegen 6-10 % kann jedoch nichts standhalten, weder Virus noch Bakteriensporen.

Tatsächlich gehört Wasserstoffperoxid zusammen mit Ethanol, Isopropanol und Natriumhypochlorit zur Liste der „lebenswichtigen“ Notfallantiseptika zur Desinfektion von Oberflächen gegen COVID-19. Allerdings nicht nur gegen COVID-19. Zu Beginn der gesamten Coronavirus-Vakhanalia haben wir zusammen mit unseren Lesern des Telegram-Kanals aktiv die Empfehlungen zur Auswahl von Antiseptika ausgenutzt, die aus des Artikels. Die Empfehlungen gelten für Coronaviren im Allgemeinen und für COVID-19 im Besonderen. Daher empfehle ich, den Artikel herunterzuladen und auszudrucken (für diejenigen, die sich mit diesem Thema beschäftigen).

Wichtige Tabelle für angehende Desinfektorinnen und Desinfektoren

In der Zeit, die seit dem Beginn der Epidemie vergangen ist, hat sich in Bezug auf die wirksamen Konzentrationen nicht viel geändert. Was sich jedoch geändert hat, ist beispielsweise die Form, in der Wasserstoffperoxid verwendet werden kann. Hier möchte ich sofort das Dokument erwähnen EPA’s Registered Antimicrobial Products for Use Against Novel Coronavirus SARS-CoV-2, the Cause of COVID-19 mit den empfohlenen Desinfektionsmitteln. Mich hat in dieser Liste traditionell die Tatsache interessiert, dass Tücher (traditionell, weil ich Desinfektionstücher mag; ich habe bereits solche mit Hypochlorit hergestellt und bin zu 100 % damit zufrieden). In diesem Fall hat mich ein amerikanisches Produkt namensOxivir Wipes (oder sein Pendant Oxivir 1 Wipes ) von der Firma Diversey Inc.In den aktiven Inhaltsstoffen sind nur wenige aufgeführt:

Wasserstoffperoxid 0,5%

Einfach und geschmackvoll. Aber für diejenigen, die diese Zusammensetzung nachahmen und ihre eigenen custom-nassen Tücher durchtränken möchten, sage ich, dass neben Wasserstoffperoxid in der Durchtränkungslösung auch noch enthalten sind:

Phosphorsäure (Stabilisator) 1–5%

2-Hydroxybenzoesäure (Salicylsäure) 0,1–1,5%
Warum all diese „Verunreinigungen“ klar wird, wenn Sie bis zum Abschnitt über die Stabilität weiterlesen.

2-Hydroxybenzoesäure (Salicylsäure) 0,1–1,5%. Warum all diese "Verunreinigungen" offensichtlich werden, wird klar, wenn Sie bis zum Abschnitt über Stabilität lesen.

Neben der Zusammensetzung möchte ich auch daran erinnern, dass es heißt Anleitung zu den erwähnten Oxivir. Nichts grundsätzlich Neues (im Vergleich zur ersten Tabelle), aber ich mochte das Spektrum der desinfizierten Viren.

Welche Viren kann Wasserstoffperoxid bekämpfen?

Und ich wäre nicht ich, wenn ich nicht noch einmal auf die Einwirkzeit bei der Behandlung hinweisen würde. Wie immer wird empfohlen, so zu verfahren, dass beim Abwischen mit feuchten Tüchern alle festen, NICHT porösen Oberflächen visuell für mindestens 30 Sekunden feucht bleiben. (oder besser eine Minute!) zur Deaktivierung von allem und jedem (einschließlich diesem COVID-19).

Wasserstoffperoxid als Chemikalie

Wir haben uns jetzt etwas umgesehen, nun ist es an der Zeit, über Wasserstoffperoxid aus chemischer Sicht zu schreiben. Glücklicherweise interessiert diese Frage (und nicht, wie ein Peroxisom aussieht) am häufigsten den unbedarften Benutzer, der beschlossen hat, H2O2 zu seinen Zwecken zu verwenden. Lassen Sie uns mit der dreidimensionalen Struktur beginnen (so wie ich sie sehe):

Wie ein Mädchen namens Sascha die Struktur sieht, das Angst hat, dass das Wasserstoffperoxid explodieren könnte (darüber sprechen wir später)
„laufender kleiner Hahn von unten“

Reines Peroxid ist eine klare Flüssigkeit (mit einem bläulichen Farbton bei hohen Konzentrationen). Die Dichte der verdünnten Lösungen liegt nahe der Dichte von Wasser (1 g/cm³), konzentrierte Lösungen sind dichter (35% — 1,13 g/cm³…70% — 1,29 g/cm³ usw.). Anhand der Dichte (unter Verwendung von Aräometern) kann man die Konzentration seiner Lösung relativ genau bestimmen (Information aus des Artikels).

Inländisches Wasserstoffperoxid kann in drei Marken auftreten: A=Konzentration 30–40%, B=50–52%, C=58–60%. Oft trifft man auf den Namen „Perhydrol“ (es gab sogar mal den Ausdruck „Perhydrolblondine“). Im Wesentlichen ist das die „Marke A“, d.h. eine Wasserstoffperoxidlösung mit einer Konzentration von etwa 30%.

Anmerkung zur BleichungDa wir Blondinen erwähnt haben, kann man bemerken, dass zur Bleichung für das „Perhydrolisieren“ von Haaren verdünntes Wasserstoffperoxid (2–10%) und Ammoniak verwendet wurden. Das wird heutzutage schon selten praktiziert. Aber es gibt Bleichungen mit Wasserstoffperoxid für Zähne. Übrigens, das Aufhellen der Haut der Hände nach Kontakt mit Wasserstoffperoxid — das ist ebenfalls eine Art „Perhydrolisieren“, das durch Tausende Mikroembolien verursacht wird., d.h. Verstopfungen der Kapillaren, die durch die Zerlegung von Wasserstoffperoxid in Sauerstoffblasen entstanden sind.

Medizinisch-technisches Wasserstoffperoxid wird hergestellt, indem destilliertes Wasser zu Wasserstoffperoxid mit einer Konzentration von 59–60 % hinzugefügt wird, um das Konzentrat auf das gewünschte Niveau (3 % in heimischen Gefilden, 6 % in den USA) zu verdünnen.

Neben der Dichte ist der pH-Wert ein wichtiger Parameter. Wasserstoffperoxid ist eine schwache Säure. Im Bild unten ist die pH-Abhängigkeit der Wasserstoffperoxid-Lösung von der Massenkonzentration dargestellt:

Je verdünnter die Lösung ist, desto näher ist ihr pH-Wert dem pH-Wert von Wasser. Der minimale pH-Wert (= die sauerste) liegt bei Konzentrationen von 55–65 % (Marke B nach heimischer Klassifikation).

Obwohl hier mit schwerem Herzen angemerkt werden muss, dass der pH-Wert aus mehreren Gründen nicht zur quantitativen Bestimmung der Konzentration verwendet werden kann. Erstens wird praktisch ganz modernes Wasserstoffperoxid durch die Oxidation von Anthrachinonen gewonnen. In diesem Prozess entstehen saure Nebenprodukte, die in das fertige Wasserstoffperoxid gelangen können. Das heißt, der pH-Wert kann je nach Reinheitsgrad von H2O2 von dem in der obigen Tabelle angegebenen abweichen. Hochreines Wasserstoffperoxid (zum Beispiel das, das für Raketentreibstoffe verwendet wird und über das ich später gesondert sprechen werde) enthält keine Verunreinigungen. Zweitens werden im Verkaufswasserstoffperoxid oft saure Stabilisatoren hinzugefügt (Wasserstoffperoxid ist bei niedrigen pH-Werten stabiler), die die Messwerte „aufrunden“. Und drittens können auch Chelatstabilisatoren (zur Bindung von Metallverunreinigungen, die weiter unten ausführlicher behandelt werden) alkalisch oder sauer sein und den pH-Wert der Endlösung beeinflussen.

Die beste Methode zur Bestimmung der Konzentration ist Titration (wie im Fall von Natriumhypochlorit ~ „Bleiche“). Die Methode ist dieselbe, nur sind alle Reagenzien, die für den Test benötigt werden, sehr leicht verfügbar. Benötigt werden konzentrierte Schwefelsäure (Batterieelektrolyt) und gewöhnliches Kaliumpermanganat. Wie einst B. Gates rief: „640 kB Speicher reichen für alle!“, so rufe auch ich jetzt: „Jeder kann Wasserstoffperoxid titrieren!“ :). Obwohl meine Intuition mir sagt, dass die Konzentrationsschwankungen, wenn man Wasserstoffperoxid in der Apotheke kauft und nicht jahrzehntelang lagert, kaum ± 1 % übersteigen werden, werde ich dennoch die Prüfmethode darlegen, zumal die Reagenzien verfügbar und der Algorithmus relativ einfach ist.

Wir überprüfen verkauftes Wasserstoffperoxid auf Reinheit
Wie leicht zu erraten, werden wir die Prüfung mit Hilfe der Titration durchführen. Die Methode ermöglicht es, Konzentrationen von 0,25 bis 50 % ziemlich genau zu bestimmen.

Der Prüfalgorithmus ist folgendermaßen:

1. Wir bereiten eine 0,1N Lösung von Kaliumpermanganat vor. Dazu lösen wir 3,3 Gramm Kaliumpermanganat in 1 l Wasser. Die Lösung wird zum Kochen erhitzt und 15 Minuten lang gekocht.
2. Wir entnehmen das erforderliche Volumen des zu prüfenden Wasserstoffperoxids (je nach geschätzter Konzentration, d.h. wenn Sie 3 % hatten, wäre es dumm zu erwarten, dass es plötzlich 50 % geworden ist):

Wir bringen das entnommene Volumen in ein Fläschchen und wiegen es auf der Waage (vergessen Sie nicht, die Tara-Taste zu drücken, um das Gewicht des Fläschchens nicht zu berücksichtigen)
3. Wir gießen unsere Probe in einen Messkolben mit 250 ml (oder in eine Babyflasche mit Volumenmarkierung) und füllen bis zur Markierung („250”) mit destilliertem Wasser auf. Wir schütteln.
4. In einen 500 ml Erlenmeyerkolben (= „halb Liter Flasche”) gießen wir 250 ml destilliertes Wasser, fügen 10 ml konzentrierte Schwefelsäure und 25 ml unserer Lösung aus Punkt 3 hinzu.
5. Wir tropfen die 0,1N Kaliumpermanganatlösung mit einer Pipette (auf der die Volumenmarkierung angebracht ist) in unsere 500 ml Flasche aus Punkt 4. Ein Tropfen — umrühren, ein Tropfen — umrühren. Und so machen wir weiter, bis die klare Lösung einen schwach rosafarbenen Farbton annimmt. Bei der Reaktion zerfällt das Wasserstoffperoxid unter Bildung von Sauerstoff und Wasser, während Mangan (VI) im Kaliumpermanganat zu Mangan (II) reduziert wird.

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

6. Wir berechnen die Konzentration unseres Wasserstoffperoxids: C H2O2 (Gew.% ) = [Volumen der Kaliumpermanganatlösung in ml * 0,1 * 0,01701 * 1000] / [Masse der Probe in Gramm, aus Punkt 2]
PROFIT!!!

Freie Überlegungen zur Stabilität bei der Lagerung

Wasserstoffperoxid gilt als instabile Verbindung, die zur Selbstzerlegung neigt. Die Zerfallsgeschwindigkeit nimmt mit steigender Temperatur, Konzentration und pH zu. Das allgemeine Regel lautet:

…kalte, verdünnte, saure Lösungen zeigen die beste Stabilität…

Die Zerfallsfaktoren sind: Temperaturerhöhung (Verdopplung der Geschwindigkeit alle 10 Grad Celsius, und bei Temperaturen um 150 Grad zerfallen die Konzentrate praktisch explosionsartig), pH-Anstieg (insbesondere bei pH > 6–8)

Bemerkung über Glas: In Glasflaschen darf nur angesäuertes Wasserstoffperoxid gelagert werden, da Glas bei Kontakt mit reinem Wasser eine alkalische Umgebung erzeugt und somit die beschleunigte Zersetzung fördert.

Die Zerfallsgeschwindigkeit wird auch durch das Vorhandensein von Verunreinigungen beeinflusst (insbesondere Übergangsmetalle wie Kupfer, Mangan, Eisen, Silber, Platin) sowie durch UV-Strahlung. In der Regel ist die Hauptursache ein pH-Anstieg und das Vorhandensein von Verunreinigungen. Im Durchschnitt verliert STP 30 % Wasserstoffperoxid etwa 0,5 % des Hauptbestandteils pro Jahr.

Zur Entfernung von Verunreinigungen werden Ultrafiltration (Ausschluss von Partikeln) oder Chelate (Komplexbildner) verwendet, die Metallionen binden. Als Chelate können Acetanilid, kolloidales Stannat oder Natriumpyrophosphat (25–250 mg/l), Organophosphonate, Nitrate (+pH-Regulatoren und Korrosionsinhibitoren), Phosphorsäure (+pH-Regulator), Natriumsilikat (Stabilisator) verwendet werden.

Der Einfluss von UV-Strahlung auf die Zerfallsgeschwindigkeit ist nicht so ausgeprägt wie bei pH oder Temperatur, spielt aber dennoch eine Rolle (siehe Abbildung):

Es ist zu sehen, dass der molare Extinktionskoeffizient mit abnehmender Wellenlänge der UV-Strahlung zunimmt.

Der molare Extinktionskoeffizient ist ein Maß dafür, wie stark eine chemische Substanz Licht bei einer bestimmten Wellenlänge absorbiert.

Übrigens wird dieser durch Photonen initiierte Zerfallsprozess Photolyse genannt:

Photolyse (auch Photodissoziation und Photohydrolyse genannt) ist eine chemische Reaktion, bei der eine chemische Substanz (anorganisch oder organisch) durch Photonen zerlegt wird, nachdem diese mit einem Zielmolekül interagiert haben. Jede Photon mit ausreichend Energie (höher als die Dissoziationsenergie der Zielbindung) kann die Zerlegung auslösen. Effekte, die ähnlich wie die von Ultraviolettstrahlung sind, können auch auftreten durch Röntgenstrahlung und γ-Strahlung.

Was man im Allgemeinen sagen kann, ist, dass Wasserstoffperoxid in einem lichtundurchlässigen Behälter aufbewahrt werden sollte, am besten in braunen Glasflaschen, die überflüssiges Licht blockieren (obwohl „absorbieren“ != „sofort zerfallen“). Neben einem Röntgengerät sollte die Flasche mit Wasserstoffperoxid ebenfalls nicht aufbewahrt werden 🙂 Nun, und von so einem (UR 203Ex (?):

… von "so einem” sollte Wasserstoffperoxid (und auch sich selbst, um ehrlich zu sein) ebenfalls ferngehalten werden.

Es ist wichtig, dass der Behälter/Flasche nicht nur lichtundurchlässig ist, sondern auch aus „wasserstoffperoxidbeständigen“ Materialien hergestellt sein sollte, wie etwa Edelstahl oder Glas (und einige Kunststoffe und Aluminiumlegierungen). Eine Tabelle könnte zur Orientierung nützlich sein (diese ist auch für Ärzte nützlich, die ihre Ausrüstung reinigen möchten):

Die Legende für die Tabelle lautet: A — ausgezeichnete Kompatibilität, B — gute Kompatibilität, geringfügige Beeinflussung (Mikrokorrosion oder Farbänderung), C — schwache Kompatibilität (nicht für eine langfristige Verwendung empfohlen, es kann zu einem Verlust der Festigkeit usw. kommen), D — keine Kompatibilität (= darf nicht verwendet werden). Ein Strich bedeutet „Information nicht vorhanden“. Digitale Indizes: 1 — zufriedenstellend bei 22° C, 2 — zufriedenstellend bei 48° C, 3 — zufriedenstellend bei Verwendung in Dichtungen und Abdichtungen.

Sicherheitsvorkehrungen beim Umgang mit Wasserstoffperoxid

Jedem, der bis zu diesem Abschnitt gelesen hat, ist wahrscheinlich klar, dass Wasserstoffperoxid ein starker Oxidationsmittel ist, und es ist daher äußerst wichtig, es von entzündlichen/brennbaren Substanzen und Reduktionsmitteln fernzuhalten. H2O2 kann sowohl in reiner als auch in verdünnter Form explosionsgefährliche Gemische bei Kontakt mit organischen Verbindungen bilden. Angesichts all dessen kann man Folgendes schreiben

Wasserstoffperoxid ist mit brennbaren Materialien, allen brennbaren Flüssigkeiten sowie Metallen und deren Salzen (in abnehmender Reihenfolge der katalytischen Wirkung) unvereinbar – Osmium, Palladium, Platin, Iridium, Gold, Silber, Mangan, Kobalt, Kupfer, Blei.

Wenn es um metallische Katalysatoren für die Zersetzung geht, muss man unbedingt über Osmiumsprechen. Es ist nicht nur das dichteste Metall der Erde, sondern auch die beste Waffe zur Zersetzung von Wasserstoffperoxid weltweit.

Die beschleunigende Wirkung auf die Zersetzung von Wasserstoffperoxid bei diesem Metall ist in Mengen zu beobachten, die nicht mit jedem analytischen Verfahren nachweisbar sind – um Wasserstoffperoxid sehr effektiv (3-5 mal im Vergleich zu Peroxid ohne Katalysator) in Sauerstoff und Wasser zu zersetzen, benötigt man nur 1 Gramm Osmium auf 1000 Tonnen Wasserstoffperoxid.

Eine Bemerkung über die "explosive Natur": (ich wollte sofort "ich-bin-Wasserstoffperoxid" schreiben, aber ich habe mich nicht getraut). Im Fall von Wasserstoffperoxid hat das kugelförmige Mädchen Sasha, die mit diesem Wasserstoffperoxid arbeiten muss, meist Angst vor Explosionen. Und prinzipiell haben Alexandras Bedenken einen gesunden Menschenverstand. Denn Wasserstoffperoxid kann aus zwei Gründen explodieren. Erstens, weil in einem hermetischen Behälter eine schrittweise Zersetzung von H2O2, die Freisetzung und Ansammlung von Sauerstoff stattfinden wird. Der Druck im Behälter wird steigen, steigen und schließlich BAM! Zweitens besteht die Möglichkeit, dass beim Kontakt von Wasserstoffperoxid mit bestimmten Substanzen instabile Peroxidverbindungen gebildet werden, die durch Schlag, Wärme usw. detonieren können. Im großartigen fünfteiligen Werk Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials wurde dazu so viel gesagt, dass ich entschieden habe, das unter einem Spoiler zu verstecken. Die Informationen sind anwendbar für konzentriertes Wasserstoffperoxid >= 30% und <50%:

Absolute Unverträglichkeit

explodiert beim Kontakt mit: Alkohole+Schwefelsäure, Acetal+Essigsäure+Erhitzen, Essigsäure+N-Heterozyklen (über 50 °C), aromatische Kohlenwasserstoffe+Trifluoressigsäure, Azelainsäure+Schwefelsäure (etwa 45 °C), tert-Butanol+Schwefelsäure, Carbonsäuren (Ameisensäure, Essigsäure, Weinsäure), Diphenyldiselenid (über 53 °C), 2-Ethoxyethanol+Polyacrylamidgel+Toluol+Erhitzen, Gallium+Salzsäure, Eisen(II)-sulfat+Salpetersäure+Carboxymethylcellulose, Salpetersäure + Ketone (2-Butanon, 3-Pentanone, Cyclopentanone, Cyclohexanon), stickstoffhaltige Basen (Ammoniak, Hydrazinhydrat, Dimethylhydrazin), organische Verbindungen (Glycerin, Essigsäure, Ethanol, Anilin, Chinolin, Cellulose, Kohlenstaub), organische Materialien + Schwefelsäure (insbesondere in begrenzten Räumen), Wasser + sauerstoffhaltige organische Verbindungen (Acetaldehyd, Essigsäure, Aceton, Ethanol, Formaldehyd, Ameisensäure, Methanol, Propanol, Propanal), Vinylacetat, Alkohole+Zinnchlorid, Phosphorpentoxid, Phosphor, Salpetersäure, Antimonit, Trisulfid von Arsen, Chlor+Kaliumhydroxid+Chlorsulfonsäure, Kupfersulfid, Eisensulfid (II), Ameisensäure+organische Verunreinigungen, Wasserstoffselenid, Di- und Monoxid von Blei, Bleisulfid (II), Mangan(IV)-oxid, Quecksilber(I)-oxid, Molybdändisulfid, Natriumiodat, Quecksilber(II)-oxid+Salpetersäure, Diethyläther, Ethylacetat, Thioharnstoff+Essigsäure
entzündet sich bei Kontakt mit: Furfuryalkohol, pulverisierte Metalle (Magnesium, Zink, Eisen, Nickel), Holzspäne
heftige Reaktion mit: Isopropanol-Aluminium+Schwermetallsalze, Aktivkohle, Steinkohle, Lithiumtetraglykolat, Alkalimetalle, Methanol+Phosphorsäure, ungesättigte organische Verbindungen, Zinn(II)-chlorid, Kobaltoxid, Eisenoxid, Blei(II)-hydroxid, Nickeloxid

Im Prinzip kann man jahrelang sicher mit konzentrierter Peroxid umgehen, wenn man respektvoll mit ihr umgeht und sie nicht mit den oben genannten Substanzen kombiniert. Aber man muss aufpassen, daher wechseln wir sanft zu den persönlichen Schutzausrüstungen.

PSA und Schadensbewältigung

Die Idee, den Artikel zu schreiben, entstand, als ich beschloss, eine Notiz in den Kanal, die sich mit Fragen der sicheren Handhabung von konzentrierten H2O2-Lösungen beschäftigt. Viele Leser haben glücklicherweise Kanister mit Perhydrol (für den Fall, dass „in der Apotheke nichts verfügbar ist“/„wir erreichen die Apotheke nicht“) erworben und haben sich sogar in der Hitze des Moments chemische Verbrennungen zugezogen. Daher bezieht sich der Großteil des unten (und auch oben) Geschriebenen hauptsächlich auf Lösungen mit einer Konzentration von über 6 %. Je höher die Konzentration, desto wichtiger ist das Vorhandensein von persönlichen Schutzausrüstungen.

Für eine sichere Handhabung benötigt man lediglich Schutzhandschuhe aus Polyvinylchlorid/Butadien, Polyethylen, Polyester und anderen Kunststoffen zum Schutz der Hände sowie eine Schutzbrille oder Schutzmasken aus transparenten Polymermaterialien zum Schutz der Augen. Wenn Aerosole entstehen – ergänzen Sie das Set um einen Atemschutz mit Aerosol-Schutz (am besten überhaupt einen Aktivkohle ABEK-Filterpatron mit P3-Schutz). Bei der Arbeit mit verdünnten Lösungen (bis zu 6 %) sind Handschuhe ausreichend.

Ich werde ausführlicher auf die "schädlichen Effekte" eingehen. Wasserstoffperoxid ist eine mäßig gefährliche Substanz, die bei Kontakt mit Haut und Augen chemische Verbrennungen verursacht. Es ist schädlich beim Einatmen und Verschlucken. Siehe Bild aus dem SDS ("Oxidationsmittel" - "Korrosiv" - "Reizend"):

Um nicht um den heißen Brei zu reden – ich schreibe gleich, was zu tun ist, wenn Wasserstoffperoxid mit einer Konzentration von >6% mit einem gewissen runden Menschen ohne persönliche Schutzausrüstung in Kontakt kommt.

Bei Kontakt mit der Haut – mit einem trockenen Tuch oder einem mit Alkohol getränkten Tupfer abwischen. Dann ist es notwendig, die verletzte Haut 10 Minuten lang mit reichlich Wasser zu spülen.
Bei Kontakt mit den Augen – die weit geöffneten Augen sofort mit schwachem Wasserstrahl ausspülen, auch unter den Augenlidern (oder mit einer 2%igen Lösung von Natron), und das mindestens 15 Minuten lang. Einen Augenarzt aufsuchen.
Bei Verschlucken – reichlich Flüssigkeit (= einfaches Wasser in Litern), Aktivkohle (1 Tablette auf 10 kg Körpergewicht), abführendes Salz (Magnesiumsulfat). Kein Erbrechen herbeiführen (= Magenwäsche nur durch einen Arzt mit Hilfe eines Schlauches, und kein gewohnter "zwei Finger in den Mund"). Verabreichen Sie nichts oral einer bewusstlosen Person.

Im Allgemeinen ist das Verschlucken besonders gefährlich, da im Magen eine große Menge Gas entsteht (das 10-fache Volumen einer 3%igen Lösung), was zu Blähungen und Druck auf die inneren Organe führt. Dafür benötigt man aktivierte Kohle…

Wenn die Behandlung der Folgen für den Körper mehr oder weniger klar ist, sollte man auch ein paar Worte zur Entsorgung von überschüssigem/ altem/ versehentlich verschüttetem Wasserstoffperoxid sagen.

... die Entsorgung von Wasserstoffperoxid erfolgt entweder a) durch Verdünnung mit Wasser und Abfluss in die Kanalisation, oder b) durch Zersetzung mit Hilfe von Katalysatoren (Natriumpyrosulfit usw.), oder c) durch Zersetzung bei Erhitzen (einschließlich Kochen)

Wie das Ganze am Beispiel aussieht. Angenommen, ich habe im Labor versehentlich einen Liter 30%iges Wasserstoffperoxid verschüttet. Ich wische nichts auf, sondern gebe die Flüssigkeit mit einer Mischung gleichen Anteils (1:1:1) hinzu kalkhaltigem Natron+Sand+Bentonit (='Bentonitfüllstoff für Katzenstreu'). Dann befeuchte ich diese Mischung mit Wasser, bis eine Paste entsteht, die ich mit einer Schaufel in einen Behälter sammle und in einen mit Wasser gefüllten Eimer (zwei Drittel gefüllt) übertrage. Und in den Eimer mit Wasser füge ich allmählich eine Lösung von Natriumpyrosulfit mit 20% Überschuss hinzu. Damit alles neutralisiert wird nach der Reaktion:

Na2S2O5 + 2H2O2 = Na2SO4 + H2SO4 + H2O

Wenn die Bedingungen der Aufgabe eingehalten werden (ein Liter 30%ige Lösung), ergibt sich, dass zur Neutralisation 838 Gramm Natriumpyrosulfit benötigt werden (mit Überschuss ergibt sich ein Kilogramm Salz). Die Löslichkeit dieser Substanz in Wasser beträgt ~ 650 g/l, das heißt, es werden ungefähr anderthalb Liter einer konzentrierten Lösung benötigt. Die Moral ist – entweder verschütten Sie Wasserstoffperoxid nicht auf den Boden, oder verdünnen Sie es stärker, sonst sammeln Sie nicht genug Neutralisierer 🙂

Bei der Suche nach möglichen Ersatzstoffen für Natriumpyrosulfit empfiehlt Captain Offensichtlich, Reagenzien zu verwenden, die bei der Reaktion mit Wasserstoffperoxid keine großen Gasvolumina erzeugen. Das könnte beispielsweise Eisen(II)-sulfat sein. Es ist in Haushaltsgeschäften erhältlich, sogar in der Republik Belarus. Zur Neutralisation von H2O2 ist eine mit Schwefelsäure angesäuerte Lösung erforderlich:

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

Man kann auch Kaliumiodid verwenden (ebenfalls mit Schwefelsäure angesäuert):

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

Ich erinnere daran, dass alle Überlegungen auf den Eingangsbedingungen basieren (30 % Lösung). Wenn Sie Wasserstoffperoxid mit niedrigeren Konzentrationen (3–7 %) verdünnt haben, können Sie auch mit Schwefelsäure angesäuertes Kaliumpermanganat verwenden. Selbst wenn Sauerstoff freigesetzt wird, kann er aufgrund der niedrigen Konzentrationen "nichts bewirken", egal wie sehr er es möchte.

Über den Käfer

Und ich habe ihn nicht vergessen, meinen lieben. Er wird als Belohnung für die, die meinen nächsten Longread, zu Ende gelesen haben, bereitstehen. Ich weiß nicht, ob sich der respekteinflößende Alexey JetHackers Stacenko aka MagisterLudi vor 30 Jahren Gedanken über seine Raketenrucksäcke gemacht hat, aber ich hatte ganz sicher ähnliche Gedanken. Besonders, wenn ich die schöne Disney-Märchenverfilmung "Rocketman" (im Original Rocketeer).

) auf einer VHS-Kassette sah (oder öfter ansah). Der Zusammenhang ist folgender. Wie ich bereits früher schrieb, kann Wasserstoffperoxid in hohen Konzentrationen (wie die heimische Marke B) mit hohem Reinheitsgrad (vgl. - das sogenannte High-Test Peroxid oder HTP) als Treibstoff in Raketen (und Torpedos) verwendet werden. Dabei kann es sowohl als Oxidationsmittel in Zweikomponenten-Raketenmotoren (zum Beispiel als Ersatz für flüssigen Sauerstoff) als auch als sogenanntes Monotreibmittel eingesetzt werden. Im letzteren Fall wird H2O2 in die "Verbrennungskammer" gepumpt, wo es an einem metallischen Katalysator (einem der zuvor in dem Artikel genannten Metalle, zum Beispiel Silber oder Platin) zersetzt wird und unter Druck als Dampf mit einer Temperatur von etwa 600 °C aus der Düse austritt, wodurch Schub erzeugt wird.

Das Interessanteste ist, dass ein ähnliches internes Design ("Verbrennungskammer", Düse usw.) ein kleiner Käfer aus der Unterfamilie der Laufkäfer in seinem Körper hat. Bombardierkäfer heißt er offiziell, aber sein inneres Design (= Bild zu Beginn des Artikels) erinnert mich an das Aggregat aus dem oben erwähnten Film von 1991 🙂

Der Käfer wird Bombardier genannt, weil er in der Lage ist, mehr oder weniger zielgenau aus Drüsen im hinteren Teil seines Abdomens eine kochende Flüssigkeit mit unangenehmem Geruch abzufeuern.

Die Austrittstemperatur kann bis zu 100 Grad Celsius erreichen, und die Austrittsgeschwindigkeit beträgt 10 m/s. Ein Schuss dauert 8 bis 17 ms und besteht aus 4–9 direkt aufeinander folgenden Impulsen. Um nicht zum Anfang zurückspulen zu müssen, wiederhole ich hier das Bild (es scheint aus der Zeitschrift Science aus dem Jahr 2015 aus dem "gleichnamigen" Artikel zu stammen).

Der Käfer produziert in seinem Inneren zwei „Raketentreibstoffkomponenten“ (d.h. er ist also nicht ganz „monotreibstoffisch“). Ein starker Reduktionsmittel — Hydrochinon (wurde früher als Entwickler in der Fotografie verwendet). Und ein starkes Oxidationsmittel — Wasserstoffperoxid. Bei Gefahr zieht der Käfer die Muskeln zusammen, die zwei Reagenzien durch Klappenrohre in die Mischkammer drücken, die Wasser und eine Mischung von Enzymen (Peroxidasen), die Wasserstoffperoxid abbauen, enthält. In Kombination erzeugen die Reagenzien eine heftige exotherme Reaktion, die Flüssigkeit kocht und sich in Gas verwandelt (= „Annihilation“). Im Grunde übergießt der Käfer den potenziellen Feind mit einer Dampfstrahl aus kochendem Wasser (aber für den ersten Weltraumantrieb ist das eindeutig nicht ausreichend). Aber… Sicher kann man den Käfer als eine Illustration zum Abschnitt betrachten Sicherheitsvorkehrungen beim Umgang mit Wasserstoffperoxid. Die Moral ist folgende:

%USERNAME%, sei nicht wie der Bombardierkäfer, mische Wasserstoffperoxid nicht ohne Verständnis mit dem Reduktionsmittel! 🙂

Zusatz zut drWhy: „Es scheint, dass der Erdkäfer-Bombardier das Vorbild für den Plasmakäfer aus „Starship Troopers“ wurde. Hier hat er genug Impuls (nicht Schub!), um die erste kosmische Geschwindigkeit zu erreichen, der Mechanismus hat sich im Laufe der Evolution entwickelt und wurde verwendet, um Sporen in die Umlaufbahn zu bringen, um das Verbreitungsgebiet zu erweitern, und war auch als Waffe gegen unbeholfene Kreuzer des Gegners nützlich“

So, jetzt haben wir über den Käfer gesprochen und das mit dem Wasserstoffperoxid geklärt. Damit beenden wir vorerst.
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Verwendete Quellen
Technische Bibliothek für Wasserstoffperoxid
Zersetzung von Wasserstoffperoxid — Kinetik und Überprüfung ausgewählter Katalysatoren
Materialverträglichkeit mit Wasserstoffperoxid
Shandala M.G. Aktuelle Fragen der allgemeinen Desinfektionslehre. Ausgewählte Vorlesungen. — Moskau: Medizin, 2009. 112 S.
Lewis, R.J. Sr. Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials. 12. Auflage. Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. 2012., S. V4: 2434
Haynes, W.M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95. Auflage. CRC Press LLC, Boca Raton: FL 2014-2015, S. 4-67
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Larranaga, M.D., Lewis, R.J. Sr., Lewis, R.A.; Hawley’s Condensed Chemical Dictionary 16. Auflage. John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ 2016., S. 735
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Sammelband der wichtigsten offiziellen Materialien zu Fragen der Desinfektion, Sterilisation, Desinfektion und Rattenbekämpfung: In 5 Bdn. / Informations- und Verlagszentrum des Staatskomitees für Sanitär- und Epidemiologischen Schutz der Russischen Föderation, NII für präventive Toxikologie und Desinfektion; Unter der allgemeinen Leitung von M. G. Shandala. — Moskau: TO „Rarog“, 1994

Und ich hätte beinahe vergessen, eine Warnung für unachtsame Genossen 🙂

Haftungsausschluss: Alle Informationen, die in diesem Artikel bereitgestellt werden, dienen ausschließlich Informationszwecken und stellen keinen direkten Aufruf zum Handeln dar. Alle Manipulationen mit chemischen Reagenzien und Geräten erfolgen auf eigenes Risiko. Der Autor übernimmt keine Verantwortung für unsachgemäßen Umgang mit aggressiven Lösungen, Unkenntnis, fehlende grundlegende Schulkenntnisse usw. Wenn Sie sich nicht sicher sind, das Geschriebene zu verstehen, bitten Sie einen Angehörigen/Freund/Bekannten mit entsprechender Ausbildung, Ihre Handlungen zu überwachen. Und verwenden Sie unbedingt persönliche Schutzausrüstung (PSA) unter möglichst strikter Beachtung der Sicherheitsvorschriften.

Quelle: habr.com