Acqua ossigenata
L’ acqua ossigenata il cui nome I.U.P.A.C. è perossido di idrogeno ha formula H2O2 e, come in tutti i perossidi ,l’ossigeno ha numero di ossidazione – 1.
Infatti nella molecola è presente il gruppo perossidico formato da due atomi di ossigeno legati da un legame covalente – O – O – .
Proprietà
La geometria molecolare non è planare: i legami O-H formano un angolo diedro di 111°
Il perossido di idrogeno è un liquido sciropposo incolore, con punto di ebollizione di 152.1 °C a causa della presenza di legame a idrogeno più forti rispetto a quelli presenti nell’acqua e punto di congelamento di – 0.89 °C.
Decomposizione
A temperatura ambiente si decompone in presenza di molti ioni di metalli pesanti, in particolare il ferro, presenti anche in tracce, secondo la reazione:
2 H2O2 = 2 H2O + O2
Questo processo è termodinamicamente favorito: infatti ΔH = – 98.2 kJ/mol e ΔS = 70.5 J/mol K. La velocità di decomposizione dipende dalla temperatura.
L’aumento della temperatura causato dalla esotermicità della reazione rende il sistema ancora meno stabile provocando una reazione di dissociazione a catena.
Proprietà acido-base
In soluzione acquosa diluita l’acqua ossigenata è più acida dell’acqua:
H2O2 ⇌ H+ + HO2– K = 1.5 ∙ 10-12 a 20°C
L’acqua ossigenata pura ha un pH di 6.2
Proprietà ossido-riduttive
Poiché il numero di ossidazione dell’ossigeno nel composto è – 1 ovvero uno stato intermedio tra O (esibito dall’ossigeno elementare) è – 2 tipico dell’ossigeno nei composti il perossido di idrogeno può funzionare sia da riducente che da ossidante.
Le proprietà ossidoriduttive del perossido di idrogeno in soluzione acquosa sono rilevabili dai seguenti potenziali:
H2O2 + 2 H+ + 2 e– ⇌ 2 H2O E° = + 1.77 V
O2 + 2 H+ + 2 e– ⇌ H2O2 E° = + 0.68 V
Da essi risulta che il perossido di idrogeno è un forte agente ossidante e mostrerà un comportamento riducente solo nei confronti di agenti ossidanti molto forti come MnO4–.
La concentrazione di una soluzione acquosa di acqua ossigenata viene spesso espressa in volumi: ad esempio come soluzione disinfettante è usata una soluzione a 12 volumi.
Tale titolo si riferisce al volume di ossigeno che si sviluppa dalla decomposizione di 1 Litro di soluzione misurato a 0°C a alla pressione di 1 atm: una soluzione di acqua ossigenata a 12 volumi sviluppa quindi 12 L di O2 nelle condizioni indicate.
Sintesi
Per la sua sintesi si può ricorrere all’ossidazione anodica dell’acido solforico con formazione dell’acido perossidisolforico H2S2O8:
2 HSO4– → S2O82- + 2 H+ + 2 e–
L’acido perossidisolforico viene poi idrolizzato ad acido perossimonosolforico, H2SO5 detto acido di Caro secondo la reazione:
H2S2O8 + H2O → H2SO5 + H2SO4
L’idrolisi di quest’ultimo conduce a perossido di idrogeno:
H2SO5 + H2O → H2SO4 + H2O2
Usi
Molteplici sono gli usi dell’acqua ossigenata: è usata come disinfettante per escoriazioni, ferite e ulcere in quanto dal un lato agisce da ossidante denaturando le proteine, dall’altro la formazione di ossigeno gassoso ( le tipiche bollicine che si vedono quando essa va a contatto con la pelle) pulisce meccanicamente la ferita eliminando eventuali batteri.
L’acqua ossigenata può essere usata come decolorante ; è necessario utilizzarla in soluzioni diluite.