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 (273 K)
沸点	150.2 °C (423.35 K)
溶解度（水）	混溶
pKa	11.65
黏度	1.245 cP, 20 °C
偶极矩	2.26 D
危险性
警示术语	R：5-8-20-22-35
安全术语	S：1/2-17-26-28-36-37-39-45
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、多硫化氢
若非注明，所有数据来自25 ℃，100 kPa。

过氧化氢，俗称双氧水，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。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，沸点150.2 °C。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，所以它的介电常数和沸点比水高。纯过氧化氢比较稳定，若加热到153 °C便猛烈的分解为水和氧气。

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。

催化劑

体内的過氧化氫酶（Catalase）可以催化雙氧水的分解反应，使其釋放出氧氣，转化为对机体无毒的水：

$\rm 2H_2O_2 (l) \longrightarrow 2H_2O (l) + O_2 (g)$

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，再加入硫酸使过二硫酸水解得到过氧化氢。 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，循环氧化还原製得。现在世界各国基本上都是用这一技术。

反应

氧化剂	氧化电位 V
氟气	3.0
羟基自由基	2.8
臭氧	2.1
过氧化氢	1.8
高锰酸钾	1.7
二氧化氯	1.5
氯气	1.4

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：

$\rm 2H_2O_2 \longrightarrow 2H_2O + O_2$

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。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。

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、焦磷酸钠和有机亚磷酸酯。

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。例如酸性溶液中，过氧化氢可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺：

$\rm 2 Fe^{2+}(aq) + H_2O_2 + 2 H^+(aq) \longrightarrow 2 Fe^{3+}(aq) + 2H_2O(l)$

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：

$\rm NaClO + H_2O_2 \longrightarrow O_2 + NaCl + H_2O$

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%：

$\rm PhSCH_3 + H_2O_2 \longrightarrow PhS(O)CH_3 + H_2O$

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。水溶液中过氧化铬很快分解为氧气和含铬离子。

• 过氧化氢与硼砂反应会生成过硼酸钠，可用作消毒剂：

$\rm Na_2B_4O_7 + 4 H_2O_2 + 2 NaOH \longrightarrow 2 Na_2B_2O_4(OH)_4 + H_2O$

• 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

一般低濃度（如3%）的過氧化氫，主要用於殺菌及外用的醫療用途，例如作為傷口消毒。檢驗血液的最佳比率:6%的雙氧水加上0.005%的亞甲藍。至於較高濃度者（大於10%），則用於紡織品、皮革、紙張、木材製造工業，作為漂白及去味劑。過氧化氫也是染髮劑的成份之一，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。

危險行為

1. 飲用或以雙氧水灌腸，可能導致口腔或消化道的黏膜受侵蝕而導致發炎，嚴重時可能穿孔或出血。
2. 注射雙氧水，將導致血栓，容易導致器官壞死，嚴重者將導致死亡。
3. 基本上，任何的食品加工都禁用雙氧水。

歷史事件

• 1934年7月16日，德國使用火箭發動機的過氧化氫爆炸，炸死三人。
• 在第二次世界大戰中，納粹在集中營中的使用過氧化氫作為對人的致死試驗品。

参见

• 过氧化物