过氧化氢

过氧化氢
IUPAC名 Hydrogen peroxide
别名	双氧水
识别
CAS号	7722-84-1
RTECS	MX0900000
性质
化学式	H2O2
摩尔质量	34.0147 g·mol?¹
外观	淡蓝色液体 溶液无色
密度	1.463 g/cm3 (液)
熔点	−0.43 °C（31.23 °F；272.72 K）
沸点	150.2 °C（302.4 °F；423.3 K）
溶解性（水）	混溶
pKa	11.65
黏度	1.245P，当室温为20 °C（68 °F；293 K）
偶极矩	2.26D
危险性
警示术语	R：R5-R8-R20-R22-R35
安全术语	S：(S1/2)-S17-S26-S28-S36-S37-S39-S45
MSDS	30%过氧化氢—MSDS 60%过氧化氢—MSDS
主要危害	氧化性、腐蚀性
NFPA 704	0 3 2 OX
闪点	不可燃
LD50	1518 mg/kg
相关物质
相关化学品	水、臭氧、肼 硫氧化氢、二硫化氢、多硫化氢
若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

过氧化氢，分子式H₂O₂，是除水外的另一种氢的氧化物。粘性比水稍微高，化学性质不稳定，一般以30%或60%的水溶液形式存放，其水溶液俗称双氧水。过氧化氢有很强的氧化性，且具弱酸性。

性质

纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体，熔点−0.43 °C（31.23 °F），沸点150.2 °C（302.4 °F）。凝固点时固体密度为1.71g/cm³，密度随温度升高而减小。它的缔合程度比H₂O大，所以它的介电系数和沸点比水高。纯过氧化氢比较稳定，若加热到153 °C（307 °F）便猛烈的分解为水和氧气。

过氧化氢可与水以任意比互溶，因其可以发生微弱电离，所以溶液呈弱酸性。

H₂O₂ ↔ H⁺ + HO₂^- K_a1=2.4×10^-12

HO₂^- ↔ H⁺ + O₂^2- K_a2≈10^-25

过氧化氢与过量氢氧化钠反应的产物是NaHO₂和H₂O。而与氢氧化钡反应时产物为过氧化钡。

过氧化氢分子为椅型结构，见下图。左图为气态时的结构，右图为固态晶体时的结构：

过氧化氢可溶于乙醇、乙醚，不溶于苯。对有机物有很强的氧化作用，一般作为氧化剂使用。

催化剂

体内的过氧化氢酶（Catalase）可以催化双氧水的分解反应，使其释放出氧气，转化为对机体无毒的水：

发现

1818年，L.J.Thenard发现水系无机物、有机物在自动氧化时，或者在生物体内呼吸氧气时，在生成水之前会生成过氧化氢。

制备

1950年代以前采用电解法制备过氧化氢——电解硫酸氢盐溶液（如硫酸氢铵、硫酸氢钾）得到过二硫酸盐^[1]，再加入硫酸^[2]使过二硫酸水解^[3]得到过氧化氢。 1953年，杜邦公司采用蒽醌法制备，以烷基蒽醌如2-乙基蒽醌为媒介物，循环氧化还原制得。现在世界各国基本上都是用这一技术。

反应

过氧化氢是非常强的氧化剂，它和其他氧化剂的标准电极电势值列在右面，值越高代表氧化性越强：

分解反应

过氧化氢可自发分解歧化生成水和氧气：

该反应在热力学上自发进行：ΔH^o为−98.2 kJ·mol⁻¹，ΔG^o为−119.2 kJ·mol⁻¹，ΔS为70.5 J·mol⁻¹·K⁻¹。重金属离子Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺等对过氧化氢的分解有催化作用。它们在酸性溶液中的电势介于过氧化氢的电势（0.694~1.76V）之间。例如Fe³⁺，认为过氧化氢把Fe³⁺还原为Fe²⁺,而本身被氧化成氧气，产生的Fe²⁺又被过氧化氢氧化为Fe³⁺，过氧化氢被还原成水。过氧化氢在酸性和中性介质中较稳定，在碱性介质中易分解。用波长为320～380nm的光照射会使过氧化氢分解速度加快，故过氧化氢应盛于棕色瓶中并放在阴凉处。在处理无水或浓缩过氧化氢时，必须在无尘、无金属杂质等条件下进行，以防止发生爆炸。

H₂O₂与Fe²⁺的混合溶液称为芬顿试剂（Fenton）。某些离子如Fe²⁺、Ti³⁺催化下，过氧化氢分解反应会生成自由基中间体HO·（羟基自由基）和HOO·。

一般使用的双氧水中都会含有一定量的稳定剂，以减少过氧化氢的分解。常用的稳定剂包括：锡酸钠、焦磷酸钠、8-羟基喹啉和有机亚磷酸酯。^[4]

氧化还原反应

过氧化氢可在水溶液中氧化或还原很多无机离子。用作还原剂时产物为氧气；用作氧化剂时产物为水，其优点是氧化性强，还原产物为水，不引入杂质且不污染环境，因此过氧化氢是一种用途十分广泛的氧化剂。例如酸性溶液中，过氧化氢可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺：

与过氧化氢作用，亚硫酸根（SO₃²⁻）可被氧化为硫酸根（SO₄²⁻），高锰酸钾在酸性溶液中会被还原为Mn²⁺。由于标准电极电势的缘故，反应在不同pH环境下进行的方向可能不同，如碱性溶液中，过氧化氢会将Mn²⁺氧化为Mn^IV，以MnO₂形式生成。

过氧化氢还原次氯酸钠的反应可用于在实验室中制备氧气：

有机化学中，过氧化氢常用作氧化剂，可将硫醚氧化为亚砜。甲基苯基硫醚与其反应时，会被氧化为甲基苯基亚砜，以甲醇作溶剂或三氯化钛催化，产率为99%：

过氧化氢的碱性溶液可用于富电子烯烃（如丙烯酸）的环氧化反应，以及在硼氢化-氧化反应第二步中氧化烷基硼至醇。

生成过氧化物

过氧化氢与很多无机或有机化合物反应时，过氧链保留并转移到另一分子上，生成新的过氧化物：

• 过氧化氢在低温下与铬酸或重铬酸盐酸性溶液反应时，会生成不稳定的蓝色过氧化铬CrO(O₂)₂，可用乙醚或戊醇萃取。这个反应可以用来检验过氧化氢和铬酸根或重铬酸根。而在水溶液中过氧化铬会与过氧化氢进一步反应，蓝色迅速消失，得到氧气和铬离子。

4H₂O₂ + Cr₂O₇^2- + 2H⁺ → CrO₅ + 5H₂O

7H₂O₂ + 2CrO₅ + 6H⁺ → 7O₂↑ + 2Cr³⁺ + 10H₂O

• 过氧化氢与硼砂反应会生成过硼酸钠，可用作消毒剂：

• 过氧化氢可生成很多含有O₂²⁻过氧根离子的无机盐类，其中比较重要的如过氧化钙、过氧化钠和过氧化镁。

• 与羧酸（RC^=O_-OH）反应，生成具氧化性的过氧酸（RC^=O_-O-OH），可用于烯烃环氧化反应等用途。与丙酮反应生成炸药三过氧化三丙酮（TATP），与臭氧反应生成三氧化二氢，与尿素反应生成过氧化尿素。

• 过氧化氢与三苯基氧化膦生成酸碱加合物，有些反应中用作过氧化氢的等同试剂。

碱性

与水相比，过氧化氢的碱性要弱得多，只有与很强的酸反应才会生成加合物。超强酸HF/SbF₅可将过氧化氢质子化，生成含[H₃O₂]⁺离子的产物。

应用

一般低浓度（如3%）的过氧化氢，主要用于杀菌及外用的医疗用途，例如作为伤口消毒。检验血液的最佳比率:6%的双氧水加上0.005%的亚甲蓝。至于较高浓度者（大于10%），则用于纺织品、皮革、纸张、木材制造工业，作为漂白及去味剂。过氧化氢也是染发剂的成分之一，还用作合成有机原料（邻苯二酚）的材料，医药、金属表面处理剂，聚合引发剂等。还可用作火箭推进剂。

很多颜料、涂料中含有铅白。使用铅白的油画、壁画等艺术品长时间暴露在空气中，与硫化氢作用生成硫化铅而变暗发黑，用过氧化氢涂刷后，会生成白色的硫酸铅从而使其复原。

PbS + 4H₂O₂ → PbSO₄ + 4H₂O

危险行为

1. 万一误饮或以双氧水灌肠，可能导致口腔或消化道的黏膜受侵蚀而导致发炎，严重时可能穿孔或出血。
2. 注射双氧水，将导致血栓，容易导致器官坏死，严重者可能会有生命危险。
3. 一般的食品加工禁止使用双氧水。

险情排除[编辑]

历史事件

此章节没有列出参考或来源。 （2012年11月12日）

• 1934年7月16日，德国使用火箭发动机的过氧化氢爆炸，炸死三人。
• 在第二次世界大战中，纳粹德国在集中营中的使用过氧化氢作为对人的致死试验品。
• 在2005年7月7日7时49分的伦敦地铁爆炸案中，恐怖分子使用的炸药是"过氧化氢炸药"，俗称"TATP"，其原理是它在爆炸时并不会产生任何火焰。因为只需很少的能量就可引发炸药爆炸。且这个过程并非氧化反应而是一个分解过程。在这个过程中，TATP分子释放出丙酮，使联在一起的氧原子散开，形成氧气和臭氧。这个过程释放出的能量足可使另一个分子发生化学反应，维持了反应的连续发生。一个TATP分子可以生成四个气体分子，这就是为什么TATP会发生爆炸的原因。在不到一秒钟内，仅几百克的TATP就可产生成百上千升气体而引起着火爆炸，造成52人死亡。

参见

• 过氧化物

参考文献