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by Tratamien Torosace

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Wasserstoffperoxid – Wikipedia Update

Wasserstoffperoxid (H 2 O 2) ist eine blassblaue, in verdünnter Form farblose, weitgehend stabile Flüssigverbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff.Es ist etwas viskoser als Wasser, eine schwache Säure und gegenüber den meisten Stoffen ein sehr starkes Oxidationsmittel, das als solches heftig mit Substanzen wie etwa Kupfer, Messing, Kaliumiodid reagiert und somit als …

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Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) ist eine hellblaue, in verdünnter Form farblose, weitgehend stabile flüssige Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff

Etwas viskoser als Wasser, ist es eine schwache Säure und ein sehr starkes Oxidationsmittel für die meisten Materialien, und als solches reagiert es heftig mit Substanzen wie Kupfer, Messing, Kaliumjodid und wirkt somit als starkes Bleich- und Desinfektionsmittel

In hochkonzentrierter Form kann es sowohl als Einzel- als auch als Komponentenraketentreibstoff verwendet werden

Wasserstoffperoxid ist meist als wässrige Lösung im Handel erhältlich und unterliegt je nach Konzentration unterschiedlichen Vorschriften

Wasserstoffperoxid wurde erstmals 1818 von Louis Jacques Thénard durch Reaktion von Bariumperoxid mit Salpetersäure entdeckt.[9] Das Verfahren wurde zunächst durch Verwendung von Salzsäure, dann Schwefelsäure verbessert

Letzteres ist besonders geeignet, da das Nebenprodukt Bariumsulfat ausfällt

Die Methode von Thénard wurde vom Ende des 19

Jahrhunderts bis Mitte des 20

Jahrhunderts angewendet[10]

Lange Zeit glaubte man, reines Wasserstoffperoxid sei instabil, weil Versuche, es aus dem bei der Produktion anfallenden Wasser abzutrennen, fehlschlugen

Denn Spuren von Feststoffen und Schwermetallionen führen zu katalytischem Abbau oder sogar zu einer Explosion

Absolut reines Wasserstoffperoxid wurde erstmals 1894 von Richard Wolffenstein durch Vakuumdestillation gewonnen.[11] Gewinnung und Herstellung [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Früher wurde Wasserstoffperoxid hauptsächlich durch Elektrolyse von Schwefelsäure hergestellt

Dabei entsteht Peroxodischwefelsäure, die anschließend wieder zu Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid hydrolysiert wird

2 SO 4 2 − ⟶ S 2 O 8 2 − + 2 e − {\displaystyle \mathrm {\ 2\ SO_{4}^{2-} \longrightarrow S_{2}O_{8}^{2-}+ 2\ e^{-}} } S 2 Ö 8 2 − + 2 H 2 Ö ⟶ H 2 Ö 2 + 2 HSO 4 − {\displaystyle \ mathrm {\ S_{2}O_{8}^{2-} +2\ H_{2}O\longrightarrow H_{2}O_{2}+2\ HSO_{4}^{-}} }

Heute wird Wasserstoffperoxid technisch nach dem Anthrachinon-Verfahren hergestellt

Dazu wird Anthrahydrochinon mit Luftsauerstoff unter Druck zu Wasserstoffperoxid und Anthrachinon umgesetzt

Im nächsten Schritt kann Anthrachinon wieder mit Wasserstoff zu Anthrahydrochinon reduziert werden

Die Bruttogleichung lautet:

H 2 + Ö 2 ⟶ H 2 Ö 2 {\displaystyle \mathrm {H_{2}+O_{2}\longrightarrow H_{2}O_{2}} }

Im Labormaßstab entsteht Wasserstoffperoxid auch bei der Behandlung von Peroxiden mit Säuren

Ein historisch wichtiges Reagenz ist Bariumperoxid, das in einer Lösung von Schwefelsäure zu Wasserstoffperoxid und Bariumsulfat reagiert

B a O 2 + 2 H 3 O + + SO 4 2 − ⟶ H 2 O 2 + B a SO 4 + 2 H 2 O { \displaystyle \mathrm {BaO_{2}+2\ H_{3}O^{+}+SO_{4}^{2-}\longrightarrow H_{2}O_{2}+BaSO_{ 4}+2\ H_ {2}O} }

Die molaren Standardbildungsenthalpien sind:

Δ f H 0 -Gas : –136,11 kJ/mol

H : –136,11 kJ/mol Δ f H 0 flüssig : –188 kJ/mol

H : −188 kJ/mol Δ f H0 sol : −200 kJ/mol

Physikalische Eigenschaften [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Die Verbindung ist mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar

Obwohl die Schmelzpunkte der reinen Komponenten relativ ähnlich sind, werden bei Mischungen deutlich niedrigere Schmelzpunkte beobachtet

Es wird ein Dihydrat (H 2 O 2 ·2H 2 O) gefunden, das bei einer definierten Temperatur von −52,1 °C schmilzt.[12] Dieses bildet mit den reinen Komponenten bei einem Wasserstoffperoxidgehalt von 452 g/kg bei −52,4 °C und 612 g/kg bei −56,5 °C zwei Eutektika.[12] Wasserstoffperoxid und Wasser bilden kein azeotropes Gemisch.[13]

Das H 2 O 2 -Molekül ist in Bezug auf die beiden O–O–H-Ebenen gebogen (Diederwinkel = 90.2±0.6°).[14] Die O-O-Bindungslänge beträgt 145,3 ± 0,7 pm, die O-H-Bindungslänge beträgt 99,8 ± 0,5 pm und der O-OH-Bindungswinkel beträgt 102,7 ± 0,3 °.[14 ] In der flüssigen Phase sind Wasserstoffbrückenbindungen wie im Wasser gebildet

Die gebogene Struktur und die veränderte Wasserstoffbrückenbindungsstruktur führen zu einer deutlich höheren Dichte und etwas höheren Viskosität im Vergleich zu Wasser

Physikalische Eigenschaften wässriger Wasserstoffperoxidlösungen.[13] Massenanteil H 2 O 2 (w ) 0 % 10 % 20 % 35 % 50 % 70 % 90 % 100 % Schmelzpunkt (in °C) 0 −6[12] −14[12] −33 −52,2 −40

3 −11,9 −0,43 Siedepunkt (in °C, 101,3 kPa) 100 101,7[15] 103,6[15] 107,9 113,8 125,5 141,3 150,2 Dichte (in g cm−3) 0 0 °C 0,9998 1,1441 1,2110 1,2 °C 1,4070 1,4170 1,4176 1,4076 0,9980 1,03[15] 1,07[15] 1,1312 1,1953 1,2886 1,3920 1,4500 25 °C 0,9971 1,1282 1,1914 1,2839 1,3867 1,4425 Dampfdruck (in hPa) 20 °C 23[2] 1,9[2] 1,9 30°C 42[16] 30,7[17] 14,7[2] 6,67[2] 3,9[2] 50°C 123[16] 13, 2[2] Spezifische Wärmekapazität (in JK−1 g−1) 25 ° C 4,18[18] 3,96[18] 3,78[18] 3,57[18] 3,35[18 ] 3,06[18] 2,77[18] 2,62[18] Viskosität (in mPa·s) 0 0 °C 1,792 0 1,82 00 1,87 00 1,93 00 1,88 00 1,819 0 20 °C 1,002 0 1,11 00 1,17 00 1,23 00 1,26 00 1,249 0 Brechungsindex ( n D 20 {\displaystyle n_{D}^{20}} 1,3330 1,3563 1,3672 1 ,38 Peroxid ist a,4 ,4927 1,38 Peroxid sehr schwache Säure In Wasser stellt sich folgendes Gleichgewicht ein: H 2 O 2 + H 2 O ⇌ H 3 O + + HO 2 − {\displaystyl e \mathrm{H_{2}O_{2}+H_{2}O\rightleftHarpunen \ H_{3}O^{+}+HO_{2}^{-}} }

Die Säurekonstante ist K S = 1,6·10−12 oder pK S = 11,8.[19]

Chemische Eigenschaften [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Wasserstoffperoxid neigt dazu, in Wasser und Sauerstoff zu zerfallen

Insbesondere bei hochkonzentrierten Lösungen und Kontakt mit Metalloberflächen oder Anwesenheit von Metallsalzen und -oxiden kann es zu spontaner Zersetzung kommen

Die Zersetzungsreaktion ist stark exotherm mit einer Reaktionswärme von −98,20 kJ mol−1 oder −2887 kJ kg−1.[3] Außerdem wird mit 329 l kg−1 Wasserstoffperoxid eine erhebliche Gasmenge freigesetzt:

2 H 2 O 2 ⟶ 2 H 2 O + O 2 {\displaystyle \mathrm {2\ H_{2}O_{2}\longrightarrow 2\ H_{2}O+O_{2}} } Disproportionierung zweier Moleküle von Wasserstoffperoxid Wasser und Sauerstoff

Die spezifischen Zersetzungswärmen relativieren sich mit zunehmender Verdünnung, wobei ein praktisch linearer Zusammenhang mit der Wasserstoffperoxidkonzentration besteht.[20] Zersetzung von Wasserstoffperoxidlösungen.[20] H 2 O 2 Massenanteil (w ) 0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % H 2 O 2 Konzentration (in mol kg−1) 0 2,94 5, 88 8,82 11,76 14,70 17,64 20,58 23,53 26,45 29,39 Zersetzungswärme (in kJ kg-1) 0 281,2 557,8 838,2 1118,6 1402,1 1691,1 1982,4 2275,3 2596,4 2884,7 Gasfreisetzung (in kg l-1) 0 32,9 65,8 98,7 131,7 164,6 197,5 230,4 263,3 329,1 296. 2

Diese Zersetzungsreaktion wird unter anderem durch Schwermetallionen, I- und OH-Ionen katalysiert

Aus diesem Grund werden H 2 O 2 -Lösungen kommerziell mit Stabilisatoren (einschließlich Phosphorsäure) gemischt.[21] Es ist ein starkes Oxidationsmittel

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Bei der Reduktion der Oxidationsstufe von -I auf -II entstehen als Reaktionsprodukte nur noch Wasser und Sauerstoff

Es entstehen keine schwer abtrennbaren oder störenden Nebenprodukte, was den Einsatz im Labor vereinfacht

Je nach Lage der beiden Redoxpotentiale kann auch H 2 O 2 als Reduktionsmittel wirken, sodass MnVII (in Kaliumpermanganat) in Säuren reduziert wird.[22]

Wasserstoffperoxid ist eine sehr schwache Säure; seine anorganischen Salze und organischen Ester sind die Hydroperoxide und Peroxide.

Biologische Eigenschaften (Physiologie) [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Wasserstoffperoxid verursacht charakteristische Wunden, die verzögert erscheinen und allmählich stechende Schmerzen verursachen.

Wasserstoffperoxid ist stark korrosiv, insbesondere als Dampf

Wenn Sie Wasserstoffperoxid auf Ihre Haut bekommen, sollten Sie die Stelle gut mit Wasser spülen (Verdünnung) oder zumindest das Wasserstoffperoxid sofort von Ihrer Haut entfernen

Dringt es in die Haut ein, zersetzt es sich schnell und die entstehenden Sauerstoffbläschen lassen die Haut weiß erscheinen

Im Allgemeinen wirkt Wasserstoffperoxid zytotoxisch und hat aufgrund seiner starken Toxizität gegenüber vielen prokaryotischen Mikroorganismen eine desinfizierende Wirkung

Wasserstoffperoxid entsteht in zahlreichen biochemischen Prozessen

Im biologischen Kreislauf entsteht es durch den oxidativen Zuckerstoffwechsel

Der Organismus schützt sich vor seiner toxischen Wirkung durch Enzyme – Katalasen, Peroxidasen, die ihn wieder in ungiftiges O 2 und H 2 O zerlegen

Wasserstoffperoxid ist außerdem ein Signalmolekül, um die Abwehr der Pflanze gegen Krankheitserreger zu induzieren ( Aspekt der Zytotoxizität)

Ergrauen der Haare mit dem Alter [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Deutsche und britische Forscher gaben im März 2009 in einer Studie bekannt, dass die „Vergrauung“ (eigentlich Weißfärbung) der Haare im Alter auf einen geringeren Abbau von Wasserstoffperoxid im Haar zurückzuführen ist

In Laborversuchen wurde gezeigt, dass Wasserstoffperoxid die Funktion des Enzyms Tyrosinase hemmt, das für die Melaninproduktion benötigt wird

Dies geschieht durch Oxidation der in Tyrosinase enthaltenen Aminosäure Methionin.[23] Wasserstoffperoxid ist als starkes Oxidationsmittel nützlich, um als Oxidationsmittel für Sprengstoffe auf Verbrennungsbasis zu dienen

Daher sind bei Konzentrationen ab 120 g/kg in der EU der Verkauf an, der Besitz, die Verwendung und die Weitergabe durch Personen, die nicht zu beruflichen oder gewerblichen Zwecken handeln, verboten und nur bis zu 349 g/kg zugelassen.[24] Für den industriellen Bedarf gibt es wässrige Lösungen mit Konzentrationen von bis zu 70 % H 2 O 2

Hochkonzentrierte Lösungen von Wasserstoffperoxid können sich spontan explosionsartig zersetzen

Zellstoff kann mit Wasserstoffperoxid gebleicht werden

Wasserstoffperoxid ist ein Bleichmittel

Die weltweit häufigste Anwendung ist die Zellstoffbleiche

Zellstoff wird aus Holz gewonnen und das enthaltene Lignin verleiht der Zellulose einen Gelbstich, der bei der hauptsächlichen Verwendung von Zellstoff für Papier und Papierprodukte als störend empfunden wird

Es dient zum Blondieren, Färben, Tonen und Intensivtonen und zum Fixieren von dauerhafter Umformung (Dauerwellen und Volumenwellen) sowie zum Fixieren von dauerhafter Glättung der Haare

Ein sehr heller, künstlicher Blondton wird daher als „Wasserstoffblond“ bezeichnet

Noch deutlicher wird der Zusammenhang bei dem englischen Begriff Peroxidblond

In der Zahnheilkunde wird es in unterschiedlichen Konzentrationen zur Zahnaufhellung verwendet ein Peressigsäure-Wasserstoffperoxid-Gemisch, werden in der Werbesprache auch mit dem Kunstwort “Aktivsauerstoff” bezeichnet

Neben Wasserstoffperoxid können für Bleichzwecke auch andere Peroxide eingesetzt werden, die sich bei Wassereinwirkung zersetzen und aktiven atomaren Sauerstoff freisetzen

Es wird auch in der Taxidermie verwendet, um die Knochen von Tierschädeln aufzuhellen

Die dafür erforderlichen Konzentrationen bedürfen entweder eines Gewerbes (Berufsjäger) oder einer Bewilligung nach Art

5 Abs

3 der EU-Verordnung

Wenn Wasserstoffperoxid UV-Strahlen ausgesetzt wird, wird das Hydroxylradikal zu einem viel stärkeren Oxidationsmittel als das Peroxid selbst, gebildet

Unten ist die Gleichung für die Bildung:

H Ö O H → U V – – L ich c h t 2 ⋅ Ö H {\ displaystyle \ mathrm {HOOH \ {\ xrightarrow {UV-Licht}} \ 2 \ {\ cdot} OH}}

Diese stark oxidierende Wirkung wird in der Wasseraufbereitung zum Abbau organischer Verunreinigungen genutzt

Ein Beispiel ist das sogenannte UVOX-Verfahren (UV light and OXidation), mit dem das Herbizid Atrazin und sein Abbauprodukt Desethylatrazin oder andere toxische Inhaltsstoffe sicher aus dem Trinkwasser entfernt werden können.[25] Bei dieser „nassen Verbrennung“ des Atrazins entstehen lediglich Abbauprodukte wie Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff, eine zusätzliche Aufsalzung des Wassers entfällt

Zudem ersetzt dieses Verfahren den deutlich teureren Einsatz von Aktivkohle

Auch Kühlkreisläufen wird Wasserstoffperoxid zugesetzt, um Keime, z

mit Legionellen

Dazu wird Wasserstoffperoxid mit einem höheren Prozentsatz (maximal 349 g/kg) automatisch dosiert und in periodischen Abständen dem Kühlwasser zugesetzt

Desinfektion und Sterilisation [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Zur Desinfektion, auch im Haushaltsbereich, wird eine 3-prozentige Wasserstoffperoxidlösung verwendet

Anwendungsbeispiele sind der Mund- und Rachenraum (verdünnt auf 0,3 % zur Mundspülung), die Zahnheilkunde, die Desinfektion von Kontaktlinsen in Reinigern, die Desinfektion von Verpackungsmaterialien oder die Desinfektion der Hände im Krankheitsfall

Dementsprechend wird es in Gesichtscremes eingesetzt: zur Reinigung der Poren und zur Bekämpfung von Pickeln und Hautunreinheiten

Auch bei der Reinigung von Industrieabwässern und in der Schwimmbadtechnik wird das Wasser desinfiziert

Die 35-prozentige Lösung von Wasserstoffperoxid wird in der Lebensmittelindustrie in aseptischen Abfüllanlagen zur Sterilisation von PET-Flaschen, Kunststoffbehältern und den typischen mehrschichtigen Kartonverpackungen eingesetzt

Zahlreiche Lebensmittel (Getränke, Milch, Milchprodukte, Saucen, Suppen) werden aseptisch in Kartons, Becher, Flaschen und Folien verpackt, um die Haltbarkeit und Produktqualität zu verbessern

Das Verpackungsmaterial wird vor dem Einfüllen des jeweiligen Lebensmittels mit 35-prozentigem Wasserstoffperoxid desinfiziert

Ein weiteres Einsatzgebiet ist der Einsatz von gasförmigem H 2 O 2 zur Reinraumdekontamination

Dazu wird in einer speziellen Apparatur eine meist 35-prozentige Lösung verdampft und in den zu dekontaminierenden Bereich (Raum, Kammer etc.) geblasen

Die hohe bakterizide Wirkung von H 2 O 2 , seine Umweltverträglichkeit und gute technische Realisierbarkeit sind die Gründe für die weite Verbreitung dieses Verfahrens

Eine weitere Methode zur Raumdesinfektion mit Wasserstoffperoxid ist die Kaltvernebelung

Dabei wird Wasserstoffperoxid in ein Aerosol umgewandelt und je nach Konzentration (ab 3%) von einem Aerosolgenerator nach einem definierten Prozessablauf im Raum verteilt

Die Aerosole haben eine Tröpfchengröße von 0,5–40 µm

Die Tröpfchengröße hängt von der Technologie ab, die zur Erzeugung der Aerosole verwendet wird

Die Aerosole verteilen sich nach kurzer Zeit gleichmäßig im Raum

Eine kleine Tröpfchengröße wirkt sich positiv auf die Verteilung und die Schwimmfähigkeit der Tröpfchen aus

Abhängig von den klimatischen Ausgangsbedingungen im Raum wird ein Teil der Tröpfchen in der flüssigen Phase in die Gasphase überführt

Die dafür benötigte Energie wird der Raumtemperatur entnommen

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Der Prozess ist identisch mit der adiabatischen Befeuchtung

Das Medium vermischt sich mit dem Medium Luft und bewirkt bei richtiger Anwendung eine holotische Desinfektion

Die Apparatur (Generator) zur Vernebelung und das spezielle Verfahren müssen vorab auf Wirksamkeit validiert werden

Zudem ist dies anhand bestehender Standards auf Wirksamkeit zu prüfen

Die Wirksamkeit des Systems aus Desinfektionsmittel und Aerosolgenerator wird in einem Labor getestet.

Für den speziellen Fall von SARS-CoV-2/COVID-19 kommt eine systematische Überprüfung von Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 )-Mundspülungen aus dem Jahr 2020 zu dem Schluss, dass sie keine Auswirkungen auf die viruzide Aktivität haben, und empfiehlt, dass „Zahnpflegeprotokolle während der überarbeitet werden sollten COVID-19-Pandemie.”[26][27]

Wasserstoffperoxid kann in Aquarien zur Sauerstoffversorgung eingesetzt werden

Der Sauerstoff wird in einem Oxidator erzeugt

Dazu wird Wasserstoffperoxid in einem Gefäß im Aquarium mit Hilfe eines Katalysators in Wasser und Sauerstoffradikale gespalten

Gegen Schimmelbildung [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Bei der Renovierung des Innenraums kann Schimmelbildung mit Wasserstoffperoxid bekämpft werden

Es wirkt desinfizierend sowohl gegen die biologisch aktiven Pilzzellen – als Fungizid – als auch gegen die „Konidien“-Sporen der Schimmelpilze

Durch die bleichende Wirkung entfernt es auch „optisch“ die Rückstände von Schimmelbewuchs von porösen Oberflächen

Wasserstoffperoxid hat gegenüber Alkohol oder Natriumhypochlorit einige Vorteile, da es im Gegensatz zu Alkohol nicht brennbar ist, eine bleichende Wirkung hat und im Gegensatz zu Natriumhypochlorit keine chlorierten Nebenprodukte hinterlässt

In der Zahnmedizin wird H 2 O 2 verwendet als dreiprozentige wässrige Lösung zur lokalen Desinfektion von Zahngewebe und zur Blutstillung bei kleineren Operationen

In der Medizin und Notfallmedizin kann der Stoff zur Desinfektion von Oberflächen, Instrumenten, Haut und Schleimhäuten eingesetzt werden

Obwohl Wasserstoffperoxid gelegentlich noch zur Wundreinigung eingesetzt wird, hat es seine traditionelle Bedeutung verloren, da es bei Kontakt mit roten Blutkörperchen schnell inaktiviert wird und im Inneren der Wunde aufschäumt und daher nur kurze Zeit seine Wirkung entfaltet [28 ]

Seit einiger Zeit wird ein Verfahren zum Sterilisieren bestimmter medizinischer Produkte und chirurgischer Instrumente verwendet, bei dem H 2 O 2 als Prozesschemikalie verwendet wird (H 2 O 2 -Plasmaverfahren)

Es hat Vorteile gegenüber der Dampfsterilisation, insbesondere bei hitzeempfindlichen Produkten

Es kann z.B

B

im Vakuum bei Raumtemperatur verdampft und zusätzlich ionisiert.[29]

H 2 O 2 wird auch zur Desinfektion von Piercings verwendet

Dort soll es die betroffene Stelle desinfizieren und eventuelle Blutungen koagulieren, was den Heilungsprozess beschleunigen soll

In der Landwirtschaft wird Wasserstoffperoxid zur Desinfektion von Gewächshäusern und zur Sauerstoffanreicherung der in der Hydrokultur verwendeten Nährlösungen verwendet

Auch zur Desinfektion von Trinkwasserleitungssystemen oder Stalleinrichtungen, beispielsweise in der Schweinehaltung, wird Wasserstoffperoxid eingesetzt

Zur Bestimmung von Bakterienkulturen wird der Katalase-Test mit einer dreiprozentigen Wasserstoffperoxidlösung durchgeführt

Die meisten aeroben und fakultativ anaeroben Bakterien sowie Pilze besitzen das Enzym Katalase, das in der Lage ist, das für die Zellen giftige H 2 O 2 zu spalten

Experimentell wird Wasserstoffperoxid in der Biologie verwendet, um den programmierten Zelltod in isolierten eukaryotischen Zellen zu induzieren

Wasserstoffperoxid wurde in der Forensik zum Nachweis von Blut verwendet

Louis Jacques Thénard entdeckte 1818, dass Hämoglobin Wasserstoffperoxid zersetzt

Christian Friedrich Schönbein entwickelte daraus 1863 einen Bluttest

Heute wird jedoch der empfindlichere Kastle-Meyer-Test zum Nachweis von Blut verwendet

In der Mikroelektronik wird die Mischung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid – genannt „Piranha“ – verwendet, um die Oberfläche von Wafern zu reinigen und eine dünne, etwa drei bis vier Nanometer dicke hydrophile Oxidschicht auf den Wafern zu erzeugen

Heutzutage ist die Bezeichnung “SPM” (Sulfuric Peroxide Mixture) gebräuchlicher

Die Hauptanwendung ist das Entfernen von Fotolacken auf Wafern.

Bei der Herstellung von Leiterplatten (PCBs) werden konzentrierte Kupferchlorid-Ätzbäder mit Wasserstoffperoxid verwendet, um das Kupfer zu entfernen:

C u + C u C l 2 ⟶ 2 C u C l {\displaystyle \mathrm {Cu+CuCl_{2}\longrightarrow 2\ CuCl} } Elementares Kupfer reagiert mit Kupfer(II)chlorid zu Kupfer(I)chlorid

Dies ist eine Verhältnismäßigkeit

Wasserstoffperoxid wird zusammen mit Salzsäure zur Regenerierung der Kupferchlorid-Ätzbäder verwendet:

2 CuCl + 2 Cl ( aq ) – + 2 H 3 Ö ( aq ) + + H 2 Ö 2 ⟶ 2 CuCl 2 + 4 H 2 Ö {\ displaystyle {\ ce {2CuCl \ + 2Cl ^ {-} _ {( aq)}\ + 2H3O^{+}_{(aq)}\ + H2O2 -> 2CuCl2 + 4 H2O}}} Das Kupfer(II)chlorid wird regeneriert, indem das Kupfer(I)chlorid mit Wasserstoffperoxid und Salzsäure umgesetzt wird

Dabei wird das Kupferatom oxidiert

Die Zugabe von Wasserstoffperoxid und Salzsäure wird über das Redoxpotential gesteuert; die hier verwendeten Fotolacke sind stabil gegen Wasserstoffperoxid

H 2 O 2 wird als Sauerstofflieferant durch Zersetzung (vorzugsweise über Mangandioxid) in U-Booten verwendet

In konzentrierter Form wurde es in Raketentriebwerken für Max Valier und der Messerschmitt Me 163 sowie in U-Boot-Triebwerken (Walter U-Boot) eingesetzt

Mit Hilfe von Kaliumpermanganat zersetztes Wasserstoffperoxid diente als Treibmittel für die Treibstoffpumpen (370 kW Leistung) der A4-Rakete (auch bekannt als „Wunderwaffe V2“)

In britischen Raketen (z

B

Black Arrow) wurde als Sauerstoffträger unzersetztes 85-prozentiges Wasserstoffperoxid verwendet, das bei Normaltemperatur flüssig ist und mit Kerosin verbrannt wird, mit dem es hypergolisch reagiert.[30] Eine der Thesen zum Untergang des russischen Atom-U-Bootes K-141 Kursk im Jahr 2000 besagte, dass Wasserstoffperoxid aus einem Torpedotank austrat, im Startrohr mit Eisenoxid reagierte und sich entzündete

Der Torpedo explodierte und verursachte ein verheerendes Feuer

Eine solche Treibstoffmischung (85-98 % Wasserstoffperoxid) für Flugkörper und Torpedos wird auch als HTP (High Test Peroxide) bezeichnet

Wasserstoffperoxid neigt dazu, sich unkontrolliert zu zersetzen

Am 16

Juli 1934 starben Kurt Wahmke und zwei Techniker in Kummersdorf bei der Explosion eines mit Wasserstoffperoxid betriebenen Motors

Aufgrund der Gefahren bei Einsatz und Handhabung (Korrosionswirkung, unkontrollierte Zersetzung, Explosion bei Verschmutzung des Tank- und Leitungssystems) ist der Einsatz heute auf kleine Raketentriebwerke (Rekordversuche, Kontrolltriebwerke) beschränkt

Die polnische Höhenforschungsrakete ILR-33 Burstyn verwendet als Treibstoff 98 %iges Wasserstoffperoxid, das katalytisch zersetzt wird[31]

In geeigneter Verbindung mit Eisenspänen und Putzlappen kann Brandgefahr entstehen; Die Unfallverhütungsvorschriften schreiben daher Vorsorgemaßnahmen bei der Aufbereitung von Prozesswasser in metallverarbeitenden Betrieben vor

Aufgrund der Peroxidgruppe ist die Verbindung energiereich und zerfällt unter Freisetzung von Sauerstoff

Wasserstoffperoxid reagiert mit Aceton in Gegenwart eines geeigneten Katalysators, um Acetonperoxid zu bilden, das ein Triacetontriperoxid ist und als Sprengstoff mit TATP bekannt ist

Auch das explosive Hexamethylentriperoxiddiamin (HMTD) wird mit Wasserstoffperoxid hergestellt

Klassische qualitative und quantitative Analyse [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Aufgrund ihrer niedrigen Nachweisgrenzen und ihres umständlichen Charakters verlieren diese klassischen Methoden in der Laborpraxis an Bedeutung

Nachweis als blaues Chromperoxid (CrO(O 2 ) 2 )

Chromtrioxid CrO 3 wird im stark sauren Bereich (pH < 0) durch Wasserstoffperoxid in tiefblau gefärbtes und etherlösliches Chrom(VI)peroxid umgewandelt

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Dazu wird Kaliumdichromat in einem Reagenzglas mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert und mit wenig Ether überschichtet

In Gegenwart von H 2 O 2 färbt sich die Etherphase bläulich

Aufgrund der Verwendung giftiger und krebserregender Chrom(VI)-Verbindungen ist dieser Test nur noch von akademischem Interesse.

Nachweis als gelbes Peroxo-Titanyl(IV)-Ion

Der Nachweis als Titangelb (nicht zu verwechseln mit dem gleichnamigen organischen Reagenz) ist sehr empfindlich

Titan(IV)-Ionen reagieren mit Spuren von Wasserstoffperoxid zu intensiv orange-gelb gefärbten Peroxotitanyl-Komplex-Ionen

Redoxtitration mit Kaliumpermanganat

Die Konzentration von Wasserstoffperoxid in einer schwefelsäurehaltigen wässrigen Lösung kann titrimetrisch mit Kaliumpermanganat bestimmt werden

Liegt stattdessen Salzsäure vor, wird Reinhardt-Zimmermann-Lösung zugegeben

Die Titration basiert auf folgender Reaktion: 2 MnO 4 − + 5 H 2 O 2 + 6 H 3 O + ⟶ 2 Mn 2 + + 5 O 2 + 14 H 2 O {\displaystyle {\ce {2 MnO4- + 5 H2O2 + 6 H3O+ -> 2 Mn ^2+ + 5O2 + 14H2O}}}

Die Farbe ändert sich von farblos zu einem schwachen Rosa, was eine Minute lang anhalten sollte

Der Verbrauch von 1 ml KMnO 4 -Lösung (0,02 mol/l = 0,1 N) entspricht 1,701 mg H 2 O 2

Auch Verbindungen, die in schwefelsaurer Lösung H 2 O 2 abspalten, wie Peroxide, Perborate oder Percarbonate, lassen sich auf diese Weise titrieren.[32] Nachweis mit Jodidstärkepapier

Mit Jodid getränktes stärkehaltiges Filterpapier zeigt schon geringe Peroxidmengen durch Blaufärbung

Dabei oxidiert das Peroxid das Jodid zu Jod, das wiederum mit Stärke einen charakteristischen blauen Komplex bildet

Instrumentelle quantitative Analyse [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Optische Methoden [Bearbeiten| Quelle bearbeiten ]

Photometrie

Die Oxidationskraft von H 2 O 2 ermöglicht eine Vielzahl von (manchmal enzymatisch katalysierten) chromogenen Reaktionen

Dies ermöglicht photometrische oder reflektometrische Bestimmungen von H 2 O 2

Eine der bewährtesten Oxidationsreaktionen ist die „Trinder-Reaktion“ von Phenol mit 4-Aminoantipyrin zu einem violetten Farbstoff

Die Extinktion ist proportional zur Analytkonzentration und kann bei 510 Nanometer gemessen werden.[33] Chemische Modifikationen der Reagenzien erlauben auch Messungen bei Wellenlängen von 550 und 750 Nanometern

Mit dieser Methode konnte eine Nachweisgrenze von 1 µmol erreicht werden.[34]

Fluorometrie

Eine der wichtigsten Nachweismethoden für Wasserstoffperoxid ist die Peroxidase-katalysierte Oxidation von Amplex Red durch H 2 O 2 zu Resorufin

Bei Anregung bei 535 Nanometer zeigt Resorufin eine deutliche Fluoreszenz bei 590 Nanometer, während Amplex Red nicht fluoresziert

Die Wasserstoffperoxidkonzentration kann somit mit einer Nachweisgrenze von 5 nmol/l bestimmt werden [35]

Amperometrische Sensoren [Bearbeiten| Quelle bearbeiten ]

Amperometrische Sensoren zum Nachweis von Wasserstoffperoxid sind seit langem bekannt

Das Messprinzip beruht darauf, dass Wasserstoffperoxid an einer Arbeitselektrode bei konstantem Potential entweder kathodisch reduziert oder anodisch oxidiert wird.[36] Der resultierende Strom ist proportional zur H 2 O 2 -Konzentration

Das Potential für die kathodische Reduktion liegt meist zwischen −100 und −200 mV und das Potentialfenster für die anodische Oxidation zwischen 600 und 800 mV relativ zu einer Ag/AgCl-Referenzelektrode.[37] Ein weiterer Ansatz ist die Immobilisierung von Enzymen (zB Meerrettichperoxidase) auf einer Verbundschicht aus Kohlenstoffnanoröhren und Chitosan.[38] Mit diesen Biosensoren wurde eine Nachweisgrenze von 10,3 µmol/L erreicht.[39] Biomimetische, nicht-enzymatische Sensoren auf Basis magnetischer Eisenoxid-Nanopartikel spielen eine immer wichtigere Rolle

Diese übernehmen die katalytische Funktion der Peroxidase und ermöglichen eine Nachweisgrenze von 3,6 µmol/l.[40][41] Andere Sonden verwenden sogenannte Mn-NTA-Nanodrähte (Mangan-Nitrilotriacetat-Komplex), die die elektrochemische Oxidation von Wasserstoffperoxid amperometrisch verfolgen

Eine Nachweisgrenze von 0,2 µmol/l wurde beschrieben [42]

Situation in Deutschland [Bearbeiten| Quelle bearbeiten ]

Die anwendbaren Vorschriften für den Stoff und seine wässrige Lösung richten sich nach der Konzentrationsangabe in „Massenprozent“ oder „g/kg“

Es gibt verschiedene Grenzwerte.

Konzentration unter 8% [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Nur ziemlich allgemeine Sicherheitsregeln.

Konzentration 8 bis unter 35% [Bearbeiten| Quelle bearbeiten ]

Ab 80 g/kg gilt die Lösung als Gefahrstoff

Die Zersetzungstemperatur liegt über 100 °C

Es gilt: Fahrverbot für Tunnel der Kategorie E

Einstufung als Gefahrgut der Klasse 5.1 (Brandfördernd)

UN-Nummer 2984 / Kennzeichnung 50.

Ab 120 g/kg zählt die EU Wasserstoffperoxid zu den beschränkten Ausgangsstoffen für Explosivstoffe, mit der Folge, dass die Verwendung, der Besitz, die Weitergabe und der Verkauf durch und an Personen, die nicht beruflich oder gewerblich tätig sind Zwecke; der berufliche oder gewerbliche Zweck ist beim Verkauf zu prüfen und verdächtige Transaktionen sowie Diebstahl sind zu melden[43]

Verstöße gegen das Besitz- und Verwendungsverbot sind in Deutschland strafbar[44]

Ausnahmen sind jedoch für Mischungen bis zu 35 % möglich[24]

Ab 200 g/kg muss die Lösung zusätzlich als Gefahrgutklasse 8 (ätzend) deklariert werden

Die Kennzeichnung erfolgt mit der UN-Nummer 58/1014[45]

Konzentration 35 bis unter 50 % [Bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Ab 350 g/kg Zulassungen gem

5 Abs

3 EU-VO sind nicht mehr möglich.[24] Daher ist 349 g/kg eine gebräuchliche kommerzielle genaue Konzentration, wenn sie als „35 %“ geschrieben wird

die Zersetzungstemperatur liegt über 60 °C[46].

Konzentration 50 bis unter 60 % [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Empfehlungen und Sicherheitsregeln werden hier besonders verschärft

Die Zersetzungsneigung nimmt deutlich zu, die Zersetzungstemperatur liegt aber immer noch über 60 °C[47]

Konzentration ab 60 % [ bearbeiten | Quelle bearbeiten ]

Aufgrund der extremen Zersetzungsgefahr gilt ab 600 g/kg die Einstufung H271: „Kann Brand oder Explosion verursachen; starkes Oxidationsmittel“

Auch der Kontakt mit schwer entzündlichen Stoffen kann zur Selbstentzündung führen

Aus diesem Grund gelten für den Transport deutlich strengere Regeln

Lagerklasse ist 5.1 A statt 5.1 B

Gefahrenkennzeichnung: 558, UN-Nummer 2015

Bei Transport in Tanks der Kategorien B, C und D dürfen Tunnel der Kategorien B, C und D ebenfalls nicht passiert werden [48]

– Sammlung von Bilder, Videos und Audiodateien – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wasserstoffperoxid in Zahnbleichprodukten (Zusammenfassung eines Berichts des Wissenschaftlichen Ausschusses für Verbraucherprodukte der Europäischen Kommission)

ESO: Wasserstoffperoxid im Weltraum entdeckt 6

Juli 2011

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Heterocyclen – Wikipedia Aktualisiert

Heterocyclen (aus altgriechisch ἕτερος héteros „anders, fremd“ und κύκλος kýklos „Kreis“, latinisiert cyclus; Schreibung auch: Heterozyklen) sind cyclische chemische Verbindungen mit ringbildenden Atomen aus mindestens zwei verschiedenen chemischen Elementen. Der Begriff wird vorwiegend in der organischen Chemie verwendet und bezeichnet eine ringförmige …

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