Hidrojen peroksit (H2Ö2) her yerde. Çamaşır suyunuzda, saç boyanızda, temizlik dolabınızda ve hatta diş beyazlatıcılarınızda bile var. Bilmediğiniz şey ise bu kimyasalın sürekli ayrıştığıdır. Bu çok yavaş oluyor ama bilimin büyüsüyle hızlandırabiliriz.
Hidrojen Peroksit Ayrışmasının Arkasındaki Bilim
Hidrojen peroksitin neden bu kadar kolay ayrıştığını tam olarak belirlemeye gelince, H'nin kimyasal yapısına bakmamız gerekiyor.2Ö2 molekül.
Hidrojen peroksit tek bir oksijen-oksijen bağı içerir. Aksi halde peroksit bağı olarak bilinen bu, inanılmaz derecede zayıf ve kararsızdır.
Oksijen-oksijen bağı koptuğunda hidrojen peroksit su ve oksijene ayrışır. Bu olduğunda, diğer maddelerle oldukça reaktif olan serbest radikalleri serbest bırakır.
Bu ayrışma reaksiyonu bir katalizör tarafından hızlandırılabilse de, peroksit bağının kararsızlığı, ayrışmanın doğal olarak da meydana geldiği anlamına gelir.
Doğal Ayrışmayı Etkileyen Faktörler
Kozmetikten endüstriyel uygulamalara kadar hidrojen peroksit çok çeşitli şeyler için kullanılır. Ancak bu endüstrilerin her zaman ortak bir noktası vardır: Hidrojen peroksitin nasıl depolandığı.
Hidrojen peroksitin sınırlı bir raf ömrü vardır çünkü zamanla doğal olarak su ve oksijen gazına ayrışır. Bu biraz zaman alacak olsa da, güneş ışığından ve sıcak koşullardan gelen UV ışınları aslında ayrışma reaksiyonunu katalize edebilir.
Hidrojen peroksitin genellikle koyu renkli plastik kaplarda saklanmasının nedeni budur. Opak renk kimyasalı güneş ışığından korurken, plastik malzeme oluşabilecek her türlü oksijen gazı birikimine uyum sağlar.
Örneğin bir cam kap, basınçta bir artış olması durumunda parçalanma potansiyeline sahiptir. Hidrojen peroksit kaplarına havalandırmalı kapaklar takılmasının nedeni de budur, çünkü bunlar gelişen oksijen için bir kaçış sağlar.
Ayrışma Hızında Çevre Koşullarının Rolü
Hidrojen peroksitin ayrışma hızını etkileyebilecek çeşitli çevresel koşullar vardır. Bu faktörler doğal olarak mevcut ve tesadüfi olabilir veya tasarım gereği ve kasıtlı olabilir ve hidrojen peroksitin temas ettiği kabın veya nesnenin yüzey alanını içerebilir.
Örneğin, hidrojen peroksit, yüzey alanındaki farklılıktan dolayı beton bir yüzey üzerinde camdan yapılmış bir yüzeyden daha hızlı ayrışabilir.
Ayrışma hızını etkileyebilecek bir diğer çevresel koşul sıcaklıktır. Daha yüksek sıcaklıklar, moleküler hareketlerin hızlanması nedeniyle ayrışma hızını artırabilir. Tersine, eğer sıcaklığı düşürürseniz, moleküler hareket yavaşladığından ayrışma hızını da yavaşlatabilirsiniz.
Hidrojen Peroksit Reaksiyonları
Hidrojen peroksit kimyasal olarak birkaç farklı şekilde reaksiyona girer:
- Ayrışma: Hidrojen peroksit nasıl ayrışır? Termodinamik olarak kararsızdır. Daha yüksek sıcaklık ve konsantrasyonlarda su ve oksijene ayrışır. Hidrojen peroksitin ayrışması, gümüş ve platin gibi geçiş metalleri gibi diğer bileşikler tarafından katalize edilebilir.
- Redoks reaksiyonları: PH seviyesine bağlı olarak hidrojen peroksit güçlü indirgeyici ve oksitleyici (redoks) özelliklere sahiptir. Oksitleyici bir madde olarak diğer maddelerden elektronları uzaklaştırabilir. İndirgeyici bir madde olarak çeşitli inorganik iyonları azaltabilir.
- Diğer peroksit bileşiklerinin öncüsü: Zayıf bir asit olan hidrojen peroksit, çeşitli metaller ve bunların bileşikleriyle birleştirildiğinde hidroperoksit oluşturur.
Hidrojen Peroksitin Ayrışmasında Hangi Katalizör Kullanılır?
Hidrojen peroksitin ayrışma reaksiyonunu hızlandırabilen tek şey güneş ışığı değildir. Laboratuvarda reaksiyon hızını hızlandırmak için çeşitli katalizörler kullanılabilir. Bunlar şunları içerir:
Vücutta katalaz enzimi hidrojen peroksitin su ve oksijen gazına ayrışmasını katalize eder. Bu süreç arılar dahil hemen hemen her canlı organizmada meydana gelir.
Reaksiyonu laboratuvarda gerçekleştirirken genellikle manganez (IV) oksit kullanılması tercih edilen katalizördür. Ancak aralarından seçim yapılabilecek çok çeşitli katalizörler vardır ve her birinin etkinliği farklı olacaktır.
Katalizörler Neden Reaksiyonları Hızlandırır?
Katalizörler bir reaksiyon için gereken aktivasyon enerjisini azaltabilirler. Bu, bir reaksiyonun hızını tükenmeden artırabilecekleri anlamına gelir.
Bu nedenle reaksiyonun sonunda kalan katalizör yeniden kullanılabilir. Daha az ürün tüketildiği için bu, ticari veya endüstriyel işlemler için çok kullanışlıdır.
Hidrojen Peroksit Ayrışımının Deneysel Uygulamaları
Kimya öğretmeniyseniz öğrencilerinizle deneyler yaparak hidrojen peroksit hakkında daha ilgi çekici tartışmalar yapabilirsiniz. İşte denemek isteyebileceğiniz daha ilginç deneylerden bazıları:
Bir şişe cinim
Bu deney için %30 konsantrasyonda 50 ila 100 mL hidrojen peroksite ihtiyacınız olacak. Bunu iki litrelik bir şişeye veya kaba dökün. Sıvıya az miktarda (yaklaşık 2 ila 5 gram) manganez dioksit damlatın. Oksijen yoğun bir duman gibi açığa çıkacak.
Makarna roketi
Bu deney için makarna ve %3 konsantrasyonlu hidrojen peroksit çözeltisi kullanın. Makarnadaki maya oksijeni serbest bırakır ve makarna roketinize itme kuvveti sağlar.
Hidrojen Peroksit Kimyasal Reaksiyonlarda Nasıl Ayrışır?
Sulu hidrojen peroksit çözeltisi içeren bir şişeye az miktarda katalizör eklediğinizde ilk fark edeceğiniz şey anında renk değişimi olacaktır.
Manganez (IV) oksit veya demir (III) klorür varlığında berrak çözelti hemen siyaha dönecektir. Katalizör büyüsünü yaptığında hidrojen peroksit çok hızlı bir şekilde ayrışmaya başlayacaktır.
Bu gerçekleştiğinde çözüm hızla köpürmeye başlayacaktır. Buna 2 şey neden olur:
- Hızlı ayrışma, kabarcıklar halinde büyük miktarda oksijen gazının üretildiği anlamına gelir.
- Ayrışma reaksiyonu ısı enerjisini açığa çıkarır, bu da onu ekzotermik ve gazlı bir reaksiyon haline getirir
Hidrojen peroksitin ayrışması devam ettikçe, üretilen oksijen gazının hacmi nedeniyle şişede hızla çok fazla basınç oluşacaktır. Reaksiyon, karışımın şişeden şiddetle yukarı doğru fırlaması ile sonuçlanacaktır.
Hidrojen Peroksitin Ayrışmasının Gösterimi: Fil Diş Macunu
Bu kimyasal reaksiyon çocuklar (ve yetişkinler!) için eğlenceli bir deneye dönüştürülebilir. H'ye bir miktar bulaşık deterjanı ekleyerek2Ö2 Çözüm olarak, nihai ürün, fil diş macununun sıkılması gibi kaptan dışarı taşan kalın bir köpüktür.
Sabunlu suyun varlığı, ayrışma sırasında açığa çıkan oksijeni tutabilir. Bu, basınç oluşması nedeniyle kaptan dışarı doğru itilen kalın bir köpük oluşturur.
Bu deneyde kullanılan en yaygın katalizör potasyum iyodürdür, ancak çoğu katalizör, bulaşık sabunu eklenirse aynı etkiyi elde edecektir.
Reaksiyonun Ölçülmesi
Sulu bir H çözeltisine bir katalizör ekleyerek2Ö2 reaksiyon hızını belirli zaman aralıklarında kaydederek, üretilen oksijen gazının toplam hacmini takip edebilirsiniz. Bunu nasıl yapacağınız aşağıda açıklanmıştır:
- Dikey bir şişeye bir miktar sulu hidrojen peroksit çözeltisi dökün
- Çözeltiye az miktarda katalizör ekleyin
- Oluşan oksijenin kaçmasını önlemek için şişeyi hızla kapatın
- Reaksiyon boyunca belirli zaman aralıklarında oksijen hacmini kaydedin
- Bir grafik kullanarak, üretilen oksijen hacmini belirli bir zamana göre çizin
Grafiğinizi tamamladığınızda elinizde bir eğri kalmalıdır. Reaksiyon hızını hesaplamak için eğri üzerinde bir nokta seçin ve ona teğet bir çizgi çizin.
Teğetin gradyanını hesaplamak size zamanın o belirli noktasındaki ayrışma oranını verecektir. Gradyan ne kadar dik olursa reaksiyon hızı da o kadar hızlı olur.
Laboratuvar Ortamlarında Reaksiyon Hızlarının Ölçülmesi
Farklı koşullar altında hidrojen peroksitin reaksiyon hızını doğru ve hassas bir şekilde ölçmek için su değiştirme tekniklerini kullanabilirsiniz.
Suyla dolu ters dereceli bir silindire bir tüp veya hortum bağlayın ve suyun yer değiştirmesine bağlı olarak saniyede veya dakikada salınan oksijen oranını ölçün. Grafikler ekstrapolasyon yapmada ve desenleri tespit etmede faydalı olabilir.
Çözüm
Hidrojen peroksit nispeten kararsız bir bileşiktir. Sıcaklık ve basınç belirli bir aralığın üzerine çıktığında ekstra oksijen açığa çıkma eğilimi gösterir. Mikroskobik yarık ve çatlaklara sahip yüzeylerle temas, ayrışma oranını artırabilir. Hidrojen peroksitin tıbbi, endüstriyel ve uzay roketi uygulamalarını içeren geniş bir uygulama yelpazesi vardır.
İncelediniz : Hidrojen Peroksitin Ayrışması