Temat tej notatki rodził się od jakiegoś czasu. I chociaż na prośbę czytelników kanału , chciałem po prostu napisać o bezpiecznym stosowaniu nadtlenku wodoru, ale w efekcie, z niezrozumiałych (tak, tak!) dla mnie powodów, powstał kolejny długi tekst. Mieszanka popsci, paliwa rakietowego, „dezynfekcji koronawirusa” i tytrowania permanganatem. Jak prawidłowo przechowywać nadtlenek wodoru, jakie środki ochrony stosować w trakcie pracy i jak ratować się przy zatruciach - szukamy w dalszej części.
p.s. chrząszcz z obrazka w rzeczywistości nazywa się „bombardier”. I też gdzieś tam się zagubił wśród chemikaliów 🙂
poświęcone „dzicom nadtlenku”...
Naszemu bratu przypadł do gustu nadtlenek wodoru, ach, jak bardzo go polubił. Myślę o tym za każdym razem, gdy natrafiam na pytanie typu „butelka z nadtlenkiem wodoru się rozpruła. co robić?” Spotykam, nawiasem mówiąc, dość często 🙂
Nic dziwnego, że na post-sowieckich obszarach nadtlenek wodoru (roztwór 3%) - to jeden z ulubionych „ludowych” środków dezynfekujących. Można go używać na ranę, do dezynfekcji wody, a nawet do eliminacji koronawirusa (od niedawna). Ale mimo pozornej prostoty i dostępności, ten reagent jest dość kontrowersyjny, o czym później opowiem.
Idąc po biologicznych „wierzchołkach”...
Teraz modne jest wszystko z przedrostkiem eko-: ekologiczne produkty, ekologiczne szampony, ekologiczne rzeczy. Jak zrozumiałem, ludzie chcą tymi przymiotnikami odróżniać rzeczy biogenne (tzn. występujące w organizmach żywych od początku) od rzeczy czysto syntetycznych („ciężka chemia”). Dlatego na początek krótkie wprowadzenie, które mam nadzieję podkreśli ekologiczność nadtlenku wodoru i doda mu zaufania wśród mas narodowych 🙂
I tak, co to jest nadtlenek wodoru. To najprostsze związek nadtlenkowy, który ma w swoim składzie dwa atomy tlenu (są one połączone wiązaniem -O-O-). Gdzie jest taki rodzaj związku, tam znajdziecie również niestabilność, tam jest też tlen atomowy, silne właściwości utleniające i wszystko, wszystko, wszystko. Ale mimo surowości tlenu atomowego, nadtlenek wodoru występuje w wielu organizmach żywych, w tym u ludzi. Powstaje w mikro ilościach podczas przebiegu skomplikowanych procesów biochemicznych i utlenia białka, lipidy błonowe, a nawet DNA (z powodu powstających rodników nadtlenkowych). Nasz organizm nauczył się w procesie ewolucji dość skutecznie walczyć z nadtlenkiem. Robi to za pomocą enzymu dysmutazy nadtlenkowej, który rozkłada związki nadtlenkowe do tlenu i nadtlenku wodoru, a także za pomocą enzymu , który w mig przekształca nadtlenek w tlen i wodę.
Enzymy są wspaniałe w modelach trójwymiarowych
Ukryłem pod spoilerem. Uwielbiam na nie patrzeć, ale nagle komuś to się nie spodoba…
A propos, to właśnie dzięki działaniu katalazy, która obecna jest w tkankach naszego organizmu, krew „wrze” przy obróbce ran (o ranach poniżej będzie osobna uwaga).
Nadtlenek wodoru w naszym wnętrzu ma również ważną "funkcję ochronną". W wielu organizmach żywych występuje taka interesująca organella (struktura potrzebna do funkcjonowania żywej komórki) jak . Te struktury to lipidowe bańki, w których znajduje się kryształopodobne jądro, składające się z biologicznych "". Wewnątrz jądra zachodzą różne procesy biochemiczne, w wyniku których z tlenu powietrza i skomplikowanych organicznych związków lipidowych powstaje… nadtlenek wodoru!
Ale to, co najciekawsze, to do czego potem ten nadtlenek jest używany. Na przykład w komórkach wątroby i nerek powstający H2O2 jest wykorzystywany do niszczenia i neutralizowania toksyn wkraczających do krwi. Acetaldehyd, który powstaje podczas metabolizmu napojów alkoholowych () — to też zasługa naszych małych, niezawodnych pracowników peroksysom, oraz „matki” nadtlenku wodoru.
Aby wszystko nie wydawało się zbyt różowe z nadtlenkami, nagle Przypomnę o mechanizmie działania promieniowania na tkankę żywą. Cząsteczki tkanek biologicznych pochłaniają energię promieniowania i ulegają jonizacji, tzn. przechodzą w stan sprzyjający powstawaniu nowych związków (najczęściej zupełnie nieprzydatnych w organizmie). Najczęściej i najłatwiej jonizacji ulega woda, co prowadzi do jej . W obecności tlenu pod wpływem promieniowania jonizującego powstają różne wolne rodniki (OH- i tym podobne) oraz związki nadtlenkowe (H2O2 w szczególności).
Powstające nadtlenki aktywnie wchodzą w interakcje z chemicznymi związkami organizmu. Choć jeśli weźmiemy jako przykład czasami powstający w procesie radiolizy anion nadtlenkowy (O2-), warto powiedzieć, że ten jon powstaje również w normalnych warunkach, w całkowicie zdrowym organizmie, bez wolnych rodników i naszego układu odpornościowego nie mogłyby unieszkodliwiać infekcji bakteryjnych. Tzn. zupełnie bez tych nie można — towarzyszą one biogennym reakcjom utleniania. Problem pojawia się, gdy staje ich się zbyt dużo.
Właśnie do walki z "zbyt dużą ilością" związków nadtlenkowych wymyślono takie rzeczy jak przeciwutleniacze. Inhibują one procesy utleniania złożonej organicznej materii z wytworzeniem związków nadtlenkowych i tym podobnych wolnych rodników, a tym samym obniżają poziom .
Stres oksydacyjny — to proces uszkodzenia komórki w wyniku utleniania (= w organizmie jest za dużo wolnych rodników)
Chociaż z zasadniczo, te związki nie wnoszą nic nowego w to, co już istnieje, tzn. "wewnętrznych przeciwutleniaczy" — dysmutazy nadtlenkowej i katalazy. A w ogóle, przy niewłaściwym zastosowaniu syntetyczne przeciwutleniacze nie tylko nie pomogą, lecz mogą nawet nasilić ten stres oksydacyjny.
Uwagi na temat "nadtlenku i ran". Mimo że nadtlenek wodoru jest stałym bywalcem domowych (i przemysłowych) apteczek, są dane sugerujące, że stosowanie H2O2 hamuje gojenie ran i prowadzi do powstawania blizn, ponieważ nadtlenek Pozytywny efekt przynoszą tylko bardzo niskie stężenia (0,03% roztwór, co oznacza, że należy rozcieńczyć 3% apteczny 100 razy) i to tylko przy jednorazowym zastosowaniu. A tak przy okazji, roztwór 0,5% "gotowy na koronawirusa" też . Więc jak mówi przysłowie, ufaj, ale sprawdzaj.
Nadtlenek wodoru w gospodarstwie domowym i „przeciwko koronawirusowi”
Jeśli nadtlenek wodoru może nawet przekształcić etanol w wątrobie w acetyldehyd, to byłoby dziwne, gdyby nie wykorzystać tych jego wspaniałych właściwości oksydacyjnych w codziennym życiu. I są one wykorzystywane w takich proporcjach:
Połowa całej produkowanej przez przemysł chemiczny nadtlenku wodoru idzie na wybielanie celulozy i różnych rodzajów papieru. Drugie miejsce (20%) zajmuje produkcja różnych wybielaczy na bazie nieorganicznych nadtlenków (węglan sodu, perborat sodu itd.). Te nadtlenki (często w kombinacji z w celu obniżenia temperatury wybielania, ponieważ peroksosaliny nie działają w temperaturze poniżej 60 stopni) są wykorzystywane w różnych produktach takich jak “Persol” itp. (szczegóły można zobaczyć ). Następnie z niewielkim odstępem następuje wybielanie tkanin i włókien (15%) oraz oczyszczanie wody (10%). No i w końcu pozostała część — równo dzieli się między czysto chemiczne zastosowania i użycie nadtlenku wodoru do celów medycznych. Na tych ostatnich zatrzymam się dokładniej, ponieważ pandemia koronawirusa prawdopodobnie zmieni te liczby na diagramie (jeśli jeszcze ich nie zmieniła).
Nadtlenek wodoru jest aktywnie używany do sterylizacji różnych powierzchni (w tym narzędzi chirurgicznych), a w ostatnim czasie również w postaci pary (tzw. — odparowany nadtlenek wodoru) do sterylizacji pomieszczeń. Na poniższym rysunku przykład takiego generatora pary nadtlenku. Bardzo obiecujący kierunek, który jak na razie nie dotarł jeszcze do krajowych szpitali…
Ogólnie rzecz biorąc, nadtlenek wykazuje wysoką skuteczność dezynfekcji w przypadku szerokiego spektrum wirusów, bakterii, drożdży i zarodników bakteryjnych. Warto zauważyć, że w przypadku skomplikowanych mikroorganizmów, z powodu obecności w nich enzymów rozkładających nadtlenek (tzw. peroksydazy, jednym z przykładów jest wspomniana powyżej katalaza), może występować tolerancja (~oporność). Jest to szczególnie charakterystyczne dla roztworów o stężeniu poniżej 1%. Jednak wobec roztworów 3%, a tym bardziej 6–10%, jak dotąd nic, ani wirus, ani zarodnik bakteryjny, nie może się oprzeć.
Faktycznie, obok etylowego i izopropylowego alkoholu oraz podchlorynu sodu, nadtlenek wodoru znajduje się na liście "Życiowo ważnych" środków antyseptycznych do dezynfekcji powierzchni z COVID-19. Choć nie tylko z COVID-19. Na początku całej koronawirusowej histerii wspólnie z czytelnikami aktywnie korzystaliśmy z rekomendacji przy wyborze środków antyseptycznych z . Rekomendacje te są aplikowalne do koronawirusów ogólnie, a COVID-19 w szczególności. Polecam więc ściągnąć ten artykuł i wydrukować (dla zainteresowanych tą kwestią).
Ważna tabelka dla młodego dezynfektologa
Od momentu rozpoczęcia epidemii szczególnie nic się nie zmieniło pod względem skutecznych stężeń. Zmieniliśmy za to, na przykład, w kwestii form, w jakich może być używany nadtlenek wodoru. Tutaj warto wspomnieć dokument z produktami rekomendowanymi do dezynfekcji. W tym zestawieniu tradycyjnie mnie zainteresowały chusteczki (tradycyjnie, ponieważ lubię chusteczki dezynfekujące, podchlorynowe również , i jestem nimi w pełni zadowolony). W tym przypadku zainteresował mnie amerykański produkt taki jak Oxivir Wipes lub jego odpowiednik Oxivir 1 Wipesod firmy Diversey Inc.
W składnikach aktywnych jest niewiele:
Nadtlenek wodoru 0,5%
Prosto i ze smakiem. Ale tym, którzy chcą powtórzyć taki skład i nasączyć swoje customowe chusteczki powiem, że oprócz nadtlenku wodoru w roztworze nasączeniowym znajdują się także:
Kwas fosforowy (stabilizator) 1–5%
Kwas 2-hydroksybenzoesowy (kwas salicylowy) 0,1–1,5%
Dlaczego wszystkie te "domieszki" stają się jasne, gdy dojdziesz do rozdziału o stabilności.
Oprócz składu, chciałbym również przypomnieć, że mówi o wspomnianych Oxivir. Nic zasadniczo nowego (w porównaniu do pierwszej tabeli), ale podobał mi się zakres dezynfekowanych wirusów.
Jakie wirusy może pokonać nadtlenek
I nie byłbym sobą, gdybym jeszcze raz nie przypomniał o ekspozycji podczas obróbki. Jak zawsze, zaleca się, aby podczas wycierania wilgotnymi chusteczkami wszystkie twarde, NIEporowate powierzchnie pozostawały wizualnie wilgotne przez co najmniej 30 sekund (a lepiej przez minutę!) dla dezaktywacji wszystkiego i wszystkich (w tym COVID-19).
Nadtlenek wodoru jako chemikal
Po okrężnej drodze przeszliśmy, teraz nadszedł czas, aby napisać o nadtlenku wodoru z chemicznego punktu widzenia. To właśnie to pytanie (a nie to, jak wygląda peroksyzom) najczęściej interesuje niedoświadczonego użytkownika, który postanowił użyć H2O2 do swoich celów. Zacznijmy od struktury trójwymiarowej (jak ją widzę):
Jak strukturę widzi dziewczynka Sasha, która boi się, że nadtlenek może wybuchnąć (o tym poniżej)
„biegający kogucik widok od dołu”
Czysty nadtlenek to przezroczysta ciecz (z niebieskawym odcieniem przy wysokich stężeniach). Gęstość rozcieńczonych roztworów jest zbliżona do gęstości wody (1 g/cm3), a gęste koncentrowane (35% — 1,13 g/cm3…70% — 1,29 g/cm3 itd.). Na podstawie gęstości (przy użyciu areometrów) można dość dokładnie określić stężenie swojego roztworu (informacje z ).
Rodzinna techniczna nadtlenek wodoru może być w trzech markach: A=stężenie 30–40%, B=50–52%, C=58–60%. Często spotyka się też nazwę „perhydrol” (kiedyś było nawet powiedzenie „perhydrolowa blondynka”). W zasadzie polityka ta to ta sama „marka A”, czyli roztwór nadtlenku wodoru o stężeniu około 30%.
Uwagi dotyczące wybielania. Skoro już wspomniano o blondynkach, warto zauważyć, że do wybielania włosów „opergidrolowego” stosowano rozcieńczony nadtlenek wodoru (2–10%) i spirytus amonowy. Teraz to już rzadko praktykowane. Zamiast tego zdarza się wybielanie zębów nadtlenkiem. A tak nawiasem mówiąc, wybielanie skóry dłoni po kontakcie z nadtlenkiem to też swoiste „opergidrolowanie”, spowodowane tysiącami , czyli zatykania kapilar spowodowane bąbelkami tlenu powstającymi podczas rozkładu nadtlenku.
Nadtlenek staje się technicznym środkiem medycznym, gdy do nadtlenku o stężeniu 59-60% dodaje się wodę odsoloną, rozcieńczając koncentrat do pożądanego poziomu (3% w krajach byłego ZSRR, 6% w USA).
Oprócz gęstości, ważnym parametrem jest poziom pH. Nadtlenek wodoru jest słabą kwasowością. Na poniższym obrazku pokazano zależność pH roztworu nadtlenku wodoru od stężenia masowego:
Im bardziej rozcieńczony roztwór, tym bliżej jego pH do pH wody. Minimalne pH (=najbardziej kwaśne) występuje przy stężeniu 55-65% (klasa B według krajowej klasyfikacji).
Chociaż z ciężkim sercem należy zauważyć, że pH nie może być używane do ilościowego oszacowania stężenia z kilku powodów. Po pierwsze, praktycznie cały nowoczesny nadtlenek uzyskuje się poprzez utlenianie antrachinonów. W tym procesie powstają kwasowe produkty uboczne, które mogą trafiać do gotowego nadtlenku. To znaczy, że pH może różnić się od tego, które zostało podane w powyższej tabeli, w zależności od stopnia czystości H2O2. Nadtlenek o wysokiej czystości (na przykład ten przeznaczony do paliwa rakietowego, o którym powiem osobno) nie zawiera zanieczyszczeń. Po drugie, do handlowego nadtlenku wodoru często dodawane są stabilizatory kwasowe (nadtlenek jest bardziej stabilny przy niskich pH), które „wspomagają” pomiary. A po trzecie, stabilizatory-chelaty (do wiązania zanieczyszczeń metalowych, które zostaną opisane szczegółowo poniżej) również mogą być zasadowe lub kwasowe i wpływać na pH końcowego roztworu.
Najlepszym sposobem określenia stężenia jest (). Metoda jest dokładnie ta sama, ale wszystkie odczynniki potrzebne do przeprowadzenia testu są bardzo łatwo dostępne. Potrzebny jest stężony kwas siarkowy (elektrolit akumulatora) oraz zwykła nadmanganian. Jak krzyczał kiedyś B. Gates “640 kB pamięci wystarczy wszystkim!”, tak samo teraz wołam “Mogą wszyscy titrować nadtlenek!” :). Mimo że intuicja podpowiada mi, że jeśli kupimy nadtlenek wodoru w aptece i nie będziemy go przechowywać przez dziesięciolecia — wahania stężenia raczej nie przekroczą ± 1%, i tak przedstawiam metodę sprawdzania, tym bardziej że odczynniki są dostępne, a algorytm wystarczająco prosty.
Sprawdzamy sprzedawany nadtlenek wodoru pod kątem czystości
Jak łatwo się domyślić, będziemy sprawdzać za pomocą titracji. Metoda ta umożliwia dość dokładne określenie stężenia w zakresie od 0,25 do 50%.
Algorytm sprawdzania jest następujący:
1. Przygotowujemy roztwór 0,1N nadmanganianu potasu. W tym celu rozpuszczamy 3,3 grama nadmanganianu w 1 l wody. Roztwór podgrzewamy do wrzenia i gotujemy przez 15 minut.
2. Odczyniamy wymaganą ilość badanej nadtlenku (w zależności od przypuszczanego stężenia, tzn. jeśli mieliście 3%, głupotą byłoby oczekiwać, że nagle tam będzie 50%):
Przenosimy odważoną ilość do buteleczki i ważymy na wadze (nie zapomnij nacisnąć przycisku tarowania, aby nie uwzględniać ciężaru samej butelki)
3. Przelewamy nasz próbkę do kolby miarowej o pojemności 250 ml (lub dziecięcej butelki z oznaczeniem pojemności) i uzupełniamy wodą destylowaną do znaku (“250”). Mieszamy.
4. Do kolby stożkowej o pojemności 500 ml (= “półlitrowa puszka”) wlewamy 250 ml wody destylowanej, dodajemy 10 ml stężonego kwasu siarkowego i 25 ml naszego roztworu z pkt. 3
5. Kropimy kroplami (najlepiej z pipety, na której naniesione jest oznaczenie objętości) roztwór 0,1N nadmanganianu do naszej półlitrowej puszki z pkt. 4. Kropiemy — mieszamy, kropimy — mieszamy. I kontynuujemy, aż przezroczysty roztwór uzyska lekko różowy odcień. W wyniku reakcji nadtlenek rozkłada się z wydzieleniem tlenu i wody, a mangan (VI) w nadmanganianie ulega redukcji do manganu (II).
5H2O2 + 2KMnO4 + 4H2SO4 = 2KHSO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O
6. Obliczamy stężenie naszego nadtlenku: C H2O2 (m.%) = [Objętość roztworu nadmanganianu w ml * 0,1 * 0,01701 * 1000] / [masa próbki w gramach, z pkt. 2]
ZYSK!!!
Swobodne rozmyślania na temat stabilności podczas przechowywania
Nadtlenek wodoru uznawany jest za związek niestabilny, skłonny do samoistnego rozkładu. Szybkość rozkładu zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury, stężenia i pH. To znaczy, że ogólna zasada brzmi:
…zimne, rozcieńczone, kwaśne roztwory wykazują najlepszą stabilność…
Czynniki sprzyjające rozkładowi to: wzrost temperatury (zwiększenie szybkości o 2,2 razy na każde 10 stopni Celsjusza, a w temperaturze około 150 stopni stężenia wręcz lawinowo rozkładają się z wybuchem), wzrost pH (szczególnie przy pH> 6–8)
Uwagi dotyczące szkła: w szklanych butelkach można przechowywać tylko zakwaszony nadtlenek, ponieważ szkło ma tendencję do tworzenia alkalicznego środowiska w kontakcie z czystą wodą, a co za tym idzie, sprzyja przyspieszonemu rozkładowi.
Na szybkość rozkładu wpływają również zanieczyszczenia (szczególnie metale przejściowe, takie jak miedź, mangan, żelazo, srebro, platyna), a także działanie promieniowania ultrafioletowego. Najczęściej główną przyczyną są wzrost pH i obecność zanieczyszczeń. W średnich warunkach 30% nadtlenek wodoru traci około .
Do usuwania zanieczyszczeń stosuje się ultradrobne filtracje (wykluczenie cząstek) czy chelaty (ścisłe kompleksy), wiążące jony metali. Jako chelaty mogą być stosowane , koloidowy lub pirofosforan sodu (25–250 mg/l), organofosfoniany, azotany (+regulatory pH i inhibitory korozji), kwas fosforowy (+regulator pH), krzemian sodu (stabilizator).
Wpływ promieniowania ultrafioletowego na szybkość rozkładu nie jest tak wyraźny, jak dla pH czy temperatury, ale również występuje (patrz obrazek):
Widać, że współczynnik ekstynkcji molowej wzrasta wraz ze zmniejszaniem się długości fali promieniowania ultrafioletowego.
Współczynnik molarnej ekstynkcji jest cechą charakteryzującą, w jakim stopniu substancja chemiczna pochłania światło przy danej długości fali.
Zresztą, ten proces rozkładu, inicjowany przez fotony, nazywa się fotolizą:
Fotoliza (znana także jako fotodisocjacja i fotodegradacja) to reakcja chemiczna, w której substancja chemiczna (nieorganiczna lub organiczna) jest rozkładana przez fotony po ich interakcji z docelową cząsteczką. Rozkład może być spowodowany przez dowolny foton o wystarczającej energii (wyższej niż energia dysocjacji wiązania celu). Efekt, podobny do efektu promieniowania ultrafioletowego, mogą również wywoływać promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie γ.
Co można powiedzieć ogólnie? Że nadtlenek należy przechowywać w nieprzezroczystych pojemnikach, a najlepiej w butelkach z brązowego szkła, które blokują nadmiar światła (choć „pochłanianie” != „natychmiastowe rozkładanie”). Nie należy również trzymać buteleczki nadtlenku blisko aparatu rentgenowskiego 🙂 No i od takiego
… od "” nadtlenek (a także siebie samego, mówiąc szczerze) również należy trzymać z daleka.
Ważne jest, aby pojemnik/butelką była nieprzezroczysta i wykonana z „odpornych na nadtlenek” materiałów, takich jak stal nierdzewna lub szkło (a także niektóre tworzywa sztuczne i stopy aluminium). Warto mieć pod ręką tabelę (przydatną również dla lekarzy, którzy będą oczyszczać swoje urządzenia):
Legenda tabeli przedstawia się następująco: A — doskonała kompatybilność, B — dobra kompatybilność, nieznaczne oddziaływanie (mikrokorozyjne lub zmiana koloru), C — słaba kompatybilność (niezalecana do długotrwałego użytkowania, możliwe utraty wytrzymałości itp.), D — brak kompatybilności (= nie używać). Pojedyncza kreska oznacza „informacje niedostępne”. Indeksy cyfrowe: 1 — zadowalająco przy 22° C, 2 — zadowalająco przy 48° C, 3 — zadowalająco, przy użyciu w uszczelkach i uszczelnieniach.
Bhp podczas pracy z nadtlenkiem wodoru
Każdemu, kto dotarł do tej sekcji, prawdopodobnie jasne jest, że nadtlenek — to silny utleniacz, co oznacza, że należy go przechowywać z dala od substancji łatwopalnych i reduktorów. H2O2 zarówno w czystej, jak i rozcieńczonej postaci może tworzyć w kontakcie ze związkami organicznymi. Biorąc pod uwagę wszystko, co wyżej, można napisać tak
Nadtlenek wodoru jest niezgodny z materiałami łatwopalnymi, wszystkimi cieczy łatwopalnymi oraz metalami i ich solami (w kolejności malejącej działalności katalitycznej) — osm, pallad, platyna, iryd, złoto, srebro, mangan, kobalt, miedź, ołów
Mówiąc o metalowych katalizatorach rozkładu, nie sposób nie wspomnieć o . To nie tylko najgęstszy metal na Ziemi, ale także najlepsza na świecie broń do rozkładu nadtlenku wodoru.
Efekt przyspieszenia rozkładu nadtlenku wodoru dla tego metalu występuje w ilościach, które nie każda metoda analityczna może wykryć — aby bardzo efektywnie (3-5 razy w stosunku do nadtlenku bez katalizatora) rozłożyć nadtlenek na tlen i wodę, potrzebny jest jedynie 1 gram osmu na 1000 ton nadtlenku wodoru.
Dygresja na temat „wybuchowego charakteru”: (od razu chciałem napisać „ja-nadtlenek”, ale się zawstydziłem). W przypadku nadtlenku wodoru okrągła dziewczynka Sasha, która ma do czynienia z tym nadtlenkiem, najczęściej boi się wybuchu. I zasadniczo w obawach Aleksandry jest sporo zdrowego rozsądku. Nadtlenek może wybuchnąć z dwóch powodów. Po pierwsze, w hermetycznym pojemniku może zajść stopniowy rozkład H2O2, uwalniający i zbierający tlen. Ciśnienie wewnątrz pojemnika będzie rosło, rosło, a w końcu BUM! Po drugie, istnieje ryzyko, że w kontakcie nadtlenku wodoru z jakimiś substancjami powstaną niestabilne związki nadtlenkowe, które mogą detonować pod wpływem uderzenia, ciepła itp. W znakomitym pięciotomowym wydaniu na ten temat napisano tak wiele, że postanowiłem to schować pod spoilerem. Informacje te są stosowane do koncentrowanego nadtlenku wodoru >= 30% i <50%:
Całkowita niezgodność
wybucha w kontakcie z: alkohole + kwas siarkowy, acetal + kwas octowy + podgrzewanie, kwas octowy + N-heterocykle (powyżej 50 °C), węglowodory aromatyczne + kwas trifluorooctowy, kwas azelinowy + kwas siarkowy (około 45 °C), tert-butanol + kwas siarkowy, kwasy karboksylowe (kwas mrówkowy, octowy, winowy), difenylodiselenaid (powyżej 53 °C), 2-etozyetanol + poliakrylamidowy żel + toluen + podgrzewanie, gal + kwas solny, siarczan żelaza (II) + kwas azotowy + karboksymetyloceluloza, kwas azotowy + ketony (2-butanon, 3-pentanon, cyklopentanon, cykloheksanon), zasady azotowe (amoniak, hydrazyna, dimetylodihydrazyna), związki organiczne (gliceryna, kwas octowy, etanol, anilina, chinolina, celuloza, pył węglowy), materiały organiczne + kwas siarkowy (szczególnie w ograniczonej przestrzeni), woda + organiczne związki zawierające tlen (aldehyd octowy, kwas octowy, aceton, etanol, formaldehyd, kwas mrówkowy, metanol, propanol, propanal), octan winylu, alkohole + chlorek cyny, tlenek fosforu (V), fosfor, kwas azotowy, antimoniak, trisiarczek arsenu, chlor + wodorotlenek potasu + kwas chloro-sulfonowy, siarczek miedzi, siarczek żelaza (II), kwas mrówkowy + zanieczyszczenia organiczne, selenowy wodoru, di- i tlenek ołowiu, siarczek ołowiu (II), dwutlenek manganu, tlenek rtęci (I), disiarczek molibdenu, jodan sodu, tlenek rtęci (II) + kwas azotowy, eter dietyloowy, etylocetan, tiomocznik + kwas octowy
zapala się w kontakcie z: alkoholem furfurylowym, metalami w proszku (magnez, cynk, żelazo, nikiel), trocinami
gwałtowna reakcja z: izopropoksyd aluminium + sole metali ciężkich, węgiel drzewny, węgiel kamienny, tetraglikolan litowy, metale alkaliczne, metanol + kwas fosforowy, nienasycone związki organiczne, chlorek cyny (II), tlenek kobaltu, tlenek żelaza, wodorotlenek ołowiu, tlenek niklu
W zasadzie, jeżeli traktuje się skoncentrowany nadtlenek z szacunkiem i nie łączy z wymienionymi powyżej substancjami, można wygodnie pracować przez lata i niczego się nie obawiać. Ale lepiej dmuchać na zimne, dlatego płynnie przechodzimy do środków ochrony osobistej.
Środki ochrony osobistej i usuwanie skutków
Pomysł napisania artykułu pojawił się, gdy postanowiłem zrobić notatkę w , poświęcony zagadnieniom bezpiecznej pracy z stężonymi roztworami H2O2. Wiele osób zakupiło kanistry z perhydrolem (na wypadek „braku czegoś w aptece”/„nie dotrzemy do apteki”) i nawet zdążyło się poparzyć chemicznie. Dlatego większość informacji poniżej (jak i powyżej) odnosi się głównie do roztworów o stężeniu powyżej 6%. Im wyższe stężenie, tym bardziej istotne jest posiadanie środków ochrony osobistej.
Do bezpiecznej pracy, jako środki ochrony osobistej, wystarczą rękawiczki z polichlorku winylu/butylu, polietylenu, poliestru i innych plastików do ochrony rąk, okulary lub maski ochronne z przezroczystych materiałów polimerowych do ochrony oczu. Jeśli powstaną aerozole – do zestawu dodajemy respirator z ochroną przeciw aerozolową (a najlepiej filtr węglowy ABEK z ochroną P3). Przy pracy ze słabymi roztworami (do 6%) wystarczą rękawiczki.
Skupię się dokładniej na „efektach szkodliwych”. Nadtlenek wodoru to substancja umiarkowanie niebezpieczna, przy kontakcie ze skórą i oczami powoduje oparzenia chemiczne. Jest szkodliwy przy wdychaniu i połykaniu. Zobacz obrazek z SDS („Utleniający”-„Koroduje”-„Drażniący”):
Aby nie krążyć wokół tematu — od razu napiszę, co robić, jeśli nadtlenek wodoru o stężeniu >6% miał kontakt z jakąkolwiek osobą bez środków ochrony osobistej.
Przy kontakt ze skórą — wytrzeć suchą szmatką lub tamponem nasączonym alkoholem. Następnie należy obficie przepłukać uszkodzoną skórę strumieniem wody przez 10 minut.
Przy kontakt z oczami — natychmiast przepłukać szeroko otwarte oczy, a także pod powiekami słabym strumieniem wody (lub 2% roztworem sody oczyszczonej) przez co najmniej 15 minut. Zasięgnij porady lekarza okulisty.
Przy połknięciu — obfite picie (=zwykła woda litrami), węgiel aktywowany (1 tabletka na 10 kg wagi), sól przeczyszczająca (sulfat magnezu). Nie wywoływać wymiotów (=płukanie żołądka TYLKO przez lekarza, za pomocą sondy, i żadnych „dwa palce do ust”). Nie podawać nic doustnie osobie nieprzytomnej.
W ogóle połykanie jest szczególnie niebezpieczne, ponieważ podczas rozkładu w żołądku powstaje duża ilość gazu (10 razy więcej objętości 3% roztworu), co prowadzi do wzdęć i ucisku organów wewnętrznych. Dlatego potrzebny jest węgiel aktywowany…
Jeśli kwestia leczenia skutków dla organizmu jest w miarę jasna, warto również wspomnieć o utylizacji nadmiaru/starej/wylanej z braku doświadczenia nadtlenku wodoru.
… utylizacja nadtlenku wodoru odbywa się albo a) rozcieńczeniem wodą i spuszczeniem do kanalizacji, albo b) rozkładem za pomocą katalizatorów (pirosiarczan sodu itp.), albo c) rozkładem w wyniku podgrzewania (w tym gotowanie)
Jak to wszystko wygląda na przykładzie. Na przykład w laboratorium przypadkowo rozlałem litr 30% nadtlenku wodoru. Nic nie wycieram, a zasypuję ciecz mieszanką równych ilości (1:1:1) +piasku+ (=”bentonitowy wypełniacz do kuwet”). Następnie tę mieszankę zwilżam wodą do uzyskania konsystencji papki, papkę zbieram szufelką do kontenera i przenoszę do wiadra z wodą (wypełnionego w dwie trzecie). A już do wiadra z wodą stopniowo dodaję roztwór pirosiarczanu sodu z 20% nadwyżką. Aby to wszystko zneutralizować według reakcji:
Na2S2O5 + 2H2O2 = Na2SO4 + H2SO4 + H2O
Jeśli przestrzegać warunków zadania (litr 30% roztworu), to do neutralizacji potrzeba 838 gramów pirosiarczanu (z nadwyżką wychodzi kilogram soli). Rozpuszczalność tej substancji w wodzie wynosi ~ 650 g/l, co oznacza, że potrzebne będą około półtora litra skoncentrowanego roztworu. Morał jest taki — albo nie wylewaj perhydrolu na podłogę, albo rozcieńczaj go mocniej, bo inaczej nie zdobędziesz neutralizatorów 🙂
Szukając możliwych zamienników dla pirosiarczanu, Kapitan Oczywistość zaleca użycie reagentów, które w reakcji z nadtlenkiem wodoru nie wydzielają ogromnych ilości gazu. Może to być na przykład siarczan żelaza (II). Sprzedawany jest w sklepach budowlanych, a nawet w RB. Do neutralizacji H2O2 potrzeba zakwaszonego roztworu kwasem siarkowym:
2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2H2O
Można również użyć jodku potasu (też zakwaszonego kwasem siarkowym):
2KI + H2O2 + H2SO4 = I2 + 2H2O + K2SO4
Przypominam, że wszystkie rozważania opierają się na wprowadzeniu zadania (30% roztworu). Jeśli rozlałeś nadtlenek w niższych stężeniach (3–7%), można użyć również podkwaszonego kwasem siarkowym nadmanganianu potasu. Nawet jeśli tlen się wydziela, to dzięki niskim stężeniom nie będzie mógł "narobić bałaganu" pomimo wszelkich chęci.
O chrząszczu
A ja nie zapomniałem o nim, drogi. Będzie nagrodą dla tych, którzy przeczytali mój kolejny longread. Nie wiem, czy 30 lat temu szanowany Aleksiej JetHackers Stacenko aka miał na myśli swoje plecaki odrzutowe, ale na pewno pojawiały mi się podobne myśli. Szczególnie, kiedy na kasecie VHS oglądałem (a nawet powtarzałem) piękną bajkę-disneyowską „” (w oryginale Rocketeer).
Związek jest następujący. Jak już wcześniej wspomniałem, nadtlenek wodoru o wysokich stężeniach (jak krajowa marka B) z wysokim stopniem oczyszczenia (przyp. – tzw. high-test peroxide lub ) może być używany jako paliwo w rakietach (i torpedach). Może być stosowany zarówno jako utleniacz w silnikach dwuskładnikowych (np. jako substytut ciekłego tlenu), jak i w postaci tzw. monopaliwa. W ostatnim przypadku H2O2 jest wtryskiwany do "komory spalania", gdzie rozkłada się na metalowym katalizatorze (dowolnym z metali wspomnianych wcześniej w artykule, np. srebro lub platyna) i pod ciśnieniem, w postaci pary o temperaturze około 600 °C, wypływa z dyszy, tworząc ciąg.
Najciekawsze jest to, że podobną wewnętrzną budowę ("komora spalania", dysze itp.) ma w sobie mały chrząszcz z podrodziny biegaczowatych. nazywa się oficjalnie, ale jego wewnętrzna budowa (=zdjęcie na początku artykułu) przypomina mi urządzenie z wspomnianego wyżej filmu z 1991 roku 🙂
Chrząszcz nazywany jest bombardierem, ponieważ jest w stanie w miarę precyzyjnie wystrzeliwać z gruczołów w tylnej części brzucha wrzącą ciecz o nieprzyjemnym zapachu.
Temperatura wydobywającej się cieczy może osiągnąć 100 stopni Celsjusza, a prędkość wyrzutu wynosi 10 m/s. Jeden strzał trwa od 8 do 17 ms i składa się z 4–9 kolejnych impulsów. Aby nie trzeba było przewijać na początek, powtórzę tutaj zdjęcie (zostało zapożyczone z czasopisma z "jednoimiennej" artykułu).
Żuk produkuje wewnątrz siebie dwa „komponenty paliwa rakietowego” (tzn. nie jest to „paliwo jednoskładnikowe”). Silny reduktor — (wcześniej stosowany jako wywoływacz w fotografii). A silny utleniacz — nadtlenek wodoru. W obliczu zagrożenia żuk kurczy mięśnie, które wypychają dwa reagenty przez zaworkowe rurki do komory mieszania, zawierającej wodę i mieszankę enzymów (peroksydaz), które rozkładają nadtlenek. W połączeniu, reagenty dają gwałtowną egzotermiczną reakcję, ciecz wrze i zamienia się w gaz (= „anihilacja”). Generalnie, żuk oblewa potencjalnego wroga strumieniem wrzątku (ale do pierwszego ciągu kosmicznego to zdecydowanie za mało). Ale… Przynajmniej żuka można uznać za ilustrację do sekcji Bhp podczas pracy z nadtlenkiem wodoru. Morał jest następujący:
%USERNAME%, nie bądź jak żuk bombardier, nie mieszaj nadtlenku z reduktorem bez zrozumienia! 🙂
Dodatek ot : „Wygląda na to, że ziemski żuk bombardier stał się pierwowzorem plazmowego żuka z „Gwiezdnych wojsk”. Ma on wystarczająco dużo impulsu (nie ciągu!) do osiągnięcia pierwszej prędkości kosmicznej; mechanizm ten rozwinął się w toku ewolucji i był wykorzystywany do wyrzucania zarodników na orbitę w celu rozszerzenia zasięgu, a także przydał się jako broń przeciwko niezdarnym krążownikom wroga”
Tak więc opowiedzieliśmy o żuku i poradziliśmy sobie z nadtlenkiem. Na tym na razie zakończymy.
WAŻNE! Wszystko inne (w tym omawianie notatek, szkice robocze oraz wszystkie moje publikacje) można znaleźć w kanale Telegram . Subskrybujcie i śledźcie ogłoszenia.
Następny w kolejce do rozpatrzenia — dichloroizocyjanuran sodu i „tabletki chloro”.
Podziękowania: autor wyraża głęboką wdzięczność wszystkim aktywnym uczestnikom społeczności LAB-66 — ludziom, którzy aktywnie wspierają finansowo nasz „naukowo-techniczny kącik” (= kanał Telegram), nasz czat (i ekspertów w nim, którzy oferują całodobowe (!!!) wsparcie techniczne), oraz samemu autorowi. Dzięki za wszystko, chłopaki, od !
„osmowy katalizator” do wzrostu i rozwoju wspomnianej powyżej społeczności: ===>
1. Mastercard 5536 0800 1174 5555
2. Yandex Money
3. WebMoney 650377296748
4. Kryptowaluty BTC: 3QRyF2UwcKECVtk1Ep8scndmCBoRATvZkx, ETH: 0x3Aa313FA17444db70536A0ec5493F3aaA49C9CBf
5. Zostań
Wykorzystane źródła
Shandala M.G. Aktualne problemy ogólnej dezynfekcji. Wybrane wykłady. — M.: Medycyna, 2009. 112 s.
Lewis, R.J. Sr. Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials. Wydanie 12. Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. 2012 r., s. V4: 2434
Haynes, W.M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wydanie 95. CRC Press LLC, Boca Raton: FL 2014-2015, s. 4-67
W.T. Hess „Nadtlenek wodoru”. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 13 (4. ed.). Nowy Jork: Wiley. (1995). s. 961–995.
C. W. Jones, J. H. Clark. Zastosowania nadtlenku wodoru i jego pochodnych. Royal Society of Chemistry, 1999.
Ronald Hage, Achim Lienke; Lienke Zastosowania katalizatorów metali przejściowych w wybielaniu tkanin i celulozy. Angewandte Chemie International Edition. 45 (2): 206–222. (2005).
Schildknecht, H.; Holoubek, K. Żuk bombardier i jego chemiczna eksplozja. Angewandte Chemie. 73: 1–7. (1961).
Jones, Craig W. Zastosowania nadtlenku wodoru i jego pochodnych. Royal Society of Chemistry (1999)
Goor, G.; Glenneberg, J.; Jacobi, S. Nadtlenek wodoru. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. (2007).
Ascenzi, Joseph M., red. Podręcznik środków dezynfekcyjnych i antyseptycznych. Nowy Jork: M. Dekker. s. 161. (1996).
Rutala, W. A.; Weber, D. J. Dezynfekcja i sterylizacja w placówkach ochrony zdrowia: Co powinni wiedzieć klinicyści. Clinical Infectious Diseases. 39 (5): 702–709. (2004).
Block, Seymour S., red. Rozdział 9: Związki nadtlenkowe. Dezynfekcja, sterylizacja i konserwacja (5. ed.). Filadelfia: Lea & Febiger. s. 185–204. (2000).
O’Neil, M.J. The Merck Index — Encyklopedia chemikaliów, leków i biologicznych. Cambridge, Wielka Brytania: Royal Society of Chemistry, 2013 r., s. 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 r., s. 735
Sittig, M. Podręcznik substancji toksycznych i niebezpiecznych oraz kancerogennych, 1985. 2. wyd. Park Ridge, NJ: Noyes Data Corporation, 1985 r., s. 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 r., s. 735
Zbiór najważniejszych oficjalnych materiałów dotyczących dezynfekcji, sterylizacji, dezynsekcji, deratyzacji: W 5 tomach / Inform.-wyd. centrum Goskomsanepidnadzora Ros. Federacji, NII profilaktycznej toksykologii i dezynfekcji; Pod red. M. G. Shandali. — M.: TOO „Rarog”, 1994
I prawie zapomniałem, ostrzeżenie dla nieświadomych towarzyszy 🙂
Zrzeczenie się odpowiedzialności: wszelkie informacje zawarte w artykule mają charakter wyłącznie informacyjny i nie stanowią bezpośredniego wezwania do działania. Wszystkie manipulacje z reagentami chemicznymi i sprzętem wykonujesz na własne ryzyko. Autor nie ponosi odpowiedzialności za niedbałe obchodzenie się z agresywnymi roztworami, brak podstawowej wiedzy szkolnej itp. Jeśli nie czujesz się pewnie w rozumieniu napisanego — poproś o kontrolę swoich działań krewnego/przyjaciela/znajomego, który ma odpowiednie wykształcenie. I koniecznie używaj sprzętu ochrony osobistej z maksymalnym przestrzeganiem zasad bezpieczeństwa.
Źródło: habr.com
