Laboratorio di chimica in casa/Perossido di idrogeno: differenze tra le versioni
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|<small>Struttura molecolare allo stato gassoso</small>
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La molecola è costituita da due tipi di legame. Quello tra i due atomi di ossigeno è [[w:Legame covalente#Legame covalente puro|covalente puro]], mentre quello tra ossigeno e idrogeno è [[DCD/L#Legame polare|covalente polare]] (differenza di [[DCD/E#Elettronegatività|elettronegatività]] 1,3).<br />
Questi non sono complanari: il legame H-O-O è di 101,9°,<ref>Nell'acqua H-O-H è 104°45', negli [[w:Alcoli|alcoli]] H-O-R è ~109°.</ref> mentre quello tra i piani di simmetria della molecola è di circa 90°.
Questo assetto della molecola le conferisce un carattere polare, ed è in grado di creare legami a idrogeno, nonché di dissociarsi parzialmente in soluzione come altri acidi.
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H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O <math>\rightleftharpoons</math> HOO<sup>-</sup> + H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> K<sub>a</sub> = 5,62·10<sup>-12</sup>
La caratteristica più evidente dell'acqua ossigenata è quella di [[DCD/D#Decomposizione|decomporsi]] spontaneamente in acqua e ossigeno per via della bassa [[DCD/E#Energia di dissociazione di legame|energia di dissociazione di legame]] (49 kcal/mol).<ref>[http://butane.chem.uiuc.edu/pshapley/GenChem2/A4/2.html Bond energy]</ref>
H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> → ½ O<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
Tale reazione è tuttavia lenta a temperatura ambiente, ma può essere accelerata esponendo la sostanza a raggi UV (λ 845 nm) o a cationi di metalli ossidanti. Quest'ultima è la più facile da osservare, poiché catalizzata da sostanze come Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, MnO<sub>2</sub>, CuO e PbO<sub>2</sub>.<br />
Tali reazioni iniziano solitamente con l'interazione dello ione HO<sub>2</sub><sup>-</sup> con i cationi metallici, che lo ossidano a radicale [[DCD/I#Idroperossile|idroperossile]] HO<sub>2</sub>• il quale, a seguito di urti con altre [[DCD/S#Specie chimica|specie chimiche]] si decompone in altri prodotti per terminare con la decomposizione in H<sub>2</sub>O e O<sub>2</sub> vista prima (gli [[DCD/I#Intermedio di reazione|intermedi di reazione]] possono variare a seconda del catalizzatore usato).
HOO<sup>-</sup> + M<sup>n+</sup> → HOO• + M<sup>(n-1)+</sup>
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Questo spiega il motivo per cui l'acqua ossigenata risulta più stabile in ambiente acido rispetto all'ambiente basico: nel primo caso la concentrazione di ioni HO<sub>2</sub><sup>-</sup> è diminuita a causa dell'eccesso di H<sup>+</sup> che si legano con loro rigenerando H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>.
Il perossido di idrogeno è anche in grado di cocristallizzare con l'urea ed il carbonato di sodio per formare addotti chiamati [[DCD/P#Peridrato|peridrati]], analoghi dei sali idrati in cui vi sono molecole di H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> al posto di H<sub>2</sub>O. Due esempi sono il sodio percarbonato 2 Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>·3 H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> e l'urea peridrata (NH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>CO·H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>, ma ne sono conosciuti altri come l'addotto fra H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> e [[w:en:DABCO|DABCO]].<ref>[http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2008/CE/b807303a#!divAbstract Hydrogen bonding in perhydrate and hydrates of 1,4-diazabicyclo[2.2.2<nowiki>]</nowiki>octane (DABCO)] - RSC Publishing</ref> Essi sono un utile fonte di perossido di idrogeno anidro non liquido.
==Concentrazione==
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!colspan="3"|'''Densità delle soluzione acquose'''
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! [[DCD/P#Percentuale volumetrica|% v/v]] !! [[DCD/D#Densità|ρ]] (g/cm<sup>3</sup>) !! [[DCD/T#Temperatura|T]] (°C)
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| 3% || 1.0095 || 15
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===Produzione di ossigeno===
L'acqua ossigenata può [[DCD/D#Disproporzione|disproporzionare]] in acqua e ossigeno sia in maniera indotta (durante reazioni redox o catalizzate) che in maniera spontanea:
2 H<sub>2</sub>O<sub>2 (l)</sub> → H<sub>2</sub>O<sub>(l)</sub> + O<sub>2</sub>↑ (ΔH<sup><s>o</s></sup> = -98,2 KJ/mol; ΔS = 70,5 mol/K)
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*Il [[Laboratorio di chimica in casa/Ossido piombico|diossido di piombo]] è un efficiente catalizzatore per la decomposizione dell'H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>.
*I composti di ferro(III) catalizzano tutti la decomposizione del perossido di idrogeno.
*I composti di ferro(II) catalizzano la disproporzione delle molecole di perossido in radicali [[w:Idrossile|idrossile]], [[DCD/P#Perossoidrossile|perossoidrossile]] e protoni, secondo diverse reazioni redox.<ref>Si veda la voce [[w:Reattivo di Fenton|Reattivo di Fenton]] su it.Wikipedia e su en.Wikipedia per approfondire.</ref>
*L'ipoclorito di sodio reagisce col perossido di idrogeno dando ossigeno:
:NaClO + H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> → NaCl + H<sub>2</sub>O + O<sub>2</sub>↑
:La candeggina comunque non agisce da [[DCD/C#Catalizzatore|catalizzatore]], ma da comune reagente.
*L'enzima [[w:Catalasi|catalasi]], presente nel fegato crudo, decompone il perossido di idrogeno prodotto da alcuni processi metabolici endocrini ma anche quello contenuto nell'acqua ossigenata.
*La radiazione [[w:Ultravioletto|UV]] catalizza la decomposizione del perossido di idrogeno.
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