과산화수소

Hydrogen peroxide

과산화수소
Structural formula of hydrogen peroxide
과산화수소 분자의 볼 스틱 모델.상단(흰색): 수소, 하단(빨간색): 산소.
space filling model of the hydrogen peroxide molecule
과산화수소 분자의 공간 충전 모형
이름들
IUPAC이름
과산화수소
계통 IUPAC명
페록솔
기타이름
다이옥시데인
산화아닐
과수산화물
0-하이드록시올
산소수
페록산 주
식별자
3D 모델(JSMO)
ChEBI
쳄블
켐스파이더
ECHA 인포카드 100.028.878 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 231-765-0
케그
펍켐 CID
RTECS 번호
  • MX0900000 (>90% soln)
    MX0887000 (>30% soln)
유니아이
UN번호 2015년 (>60% soln)
2014년 (20-60% 솔른)
2984(8-20% 솔른)
  • InChI=1S/H2O2/c1-2/h1-2H
    키 : MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/H2O2/c1-2/h1-2H
    키: MHAJPDPJQMAIY-UHFFFAOYAL
  • OO이
특성.
H2O2
어금니 질량 34.014g·mol−1
외모 초경청액
냄새 약간 날카로운
밀도 1.11 g/cm3 (20 ℃, 30 % (w/w) 용액)[1]
1.450g/cm3 (20°C, 순수)
융점 -0.43°C (31.23°F, 272.72K)
비등점 150.2°C (302.4°F, 423.3K) (분해)
혼섬
용해도 에테르, 알코올에 용해되는
석유 에테르에 불용성인
로그 P -0.43[2]
증기압 5mmHg(30°C)[3]
산도(pKa) 11.75
-17.7·10cm−63/mol
1.4061
점도 1.245 cP(20°C)
2.26 D
열화학
1.267 J/(g·K)(가스)
2.619 J/(g·K)(액체)
−187.80 kJ/mol
약리학
A01AB02(WHO) D08AX01(WHO) D11AX25(WHO) S02AA06(WHO)
유해성
GHS 라벨링:
GHS03: OxidizingGHS05: CorrosiveGHS07: Exclamation mark
위험
H271, H302, H314, H332, H335, H412
P280, P305+P351+P338, P310
NFPA 704 (파이어다이아몬드)
NFPA 704 four-colored diamondHealth 3: Short exposure could cause serious temporary or residual injury. E.g. chlorine gasFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 3: Capable of detonation or explosive decomposition but requires a strong initiating source, must be heated under confinement before initiation, reacts explosively with water, or will detonate if severely shocked. E.g. hydrogen peroxideSpecial hazard OX: Oxidizer. E.g. potassium perchlorate
3
0
3
OX
플래시 포인트 불연성
치사량 또는 농도(LD, LC):
1518mg/kg[citation needed]
2000 mg/kg (구강, 마우스)[4]
1418ppm (쥐, 4시간)[4]
227ppm (mouse)
NIOSH(미국 건강 노출 한도):
PEL(허용)
 TWA 1 ppm (1.4 mg/m3)[3]
REL (권장)
 TWA 1 ppm (1.4 mg/m3)[3]
IDLH(즉각 위험)
 75ppm[3]
안전자료(SDS) ICSC 0164 (>60% soln)
관련화합물
관련화합물
 물.
오존
히드라진
이황화수소
다이옥시겐 디플루오라이드
별도의 언급이 없는 경우를 제외하고, 표준 상태(25 °C [77 °F], 100 kPa에서)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.
checkY 검증 (무엇이?)

과산화수소는 다음과 같은 화학식을 가진 화합물입니다. HO22. 순수한 형태로, 물보다 약간 더 점성이 있는 매우 옅은 푸른색의[5] 액체입니다.산화제, 표백제 및 방부제로 사용되며, 일반적으로 소비자용 물에 희석 용액(3~6 중량%)으로 사용되며, 산업용은 고농도로 사용됩니다.농축된 과산화수소 또는 "고시험 과산화수소"는 가열될 때 폭발적으로 분해되며 로켓에서 단일 추진제와 산화제로 사용되어 왔습니다.[6]

과산화수소는 반응성 산소종으로 가장 단순한 과산화수소로 산소-산소 단일 결합을 갖는 화합물입니다.빛에 노출되면 물과 산소 원소로 천천히 분해되며 유기 화합물이나 반응성 화합물이 있을 때는 빠르게 분해됩니다.일반적으로 불투명한 병에 약산성 용액에 안정제를 넣어 보관합니다.과산화수소는 인체를 포함한 생물학적 시스템에서 발견됩니다.과산화수소를 사용하거나 분해하는 효소는 과산화효소로 분류됩니다.

특성.

HO의22 끓는점은 물보다 약 50°C(90°F) 높은 150.2°C(302.4°F)로 추정되었습니다.실제로 과산화수소는 이 온도까지 가열하면 폭발성 열분해가 일어날 가능성이 있습니다.낮은 온도에서 감압 상태에서 안전하게 증류할 수 있습니다.[7]

과산화수소는 요소(과산화수소-요소), 탄산나트륨(과탄산나트륨) 및 기타 화합물과 안정적인 부가물을 형성합니다.[8]트리페닐포스핀 산화물을 갖는 산-염기 부가물은 일부 반응에서 HO에22 유용한 "담체"입니다.

구조.

O−O bond length = 147.4 pm O−H bond length = 95.0 pm
기체상 HO의22 구조 및 치수
O−O bond length = 145.8 pm O−H bond length = 98.8 pm
고체상 HO의22 구조 및 치수

과산화수소(HO22)는 C 대칭을2 가진 평면이 아닌 분자로 1950년 폴 앙투안 기게르가 적외선 분광기를 이용하여 처음으로 보여주었습니다.[9][10]O-O 결합은 단일 결합이지만, 분자는 트랜스 구성을 통한 에난티오머 간의 회전을 위해 386 cm−1 (4.62 kJ/mol) 및 시스 구성을 통한 2460 cm−1 (29.4 kJ/mol)의 비교적 높은 회전 장벽을 가지고 있습니다.[11]이러한 장벽은 인접한 산소 원자의 외쌍 사이의 반발력과 두 O-H 결합 사이의 쌍극 효과로 인한 것으로 제안됩니다.비교를 위해 에탄의 회전 장벽은 1040cm−1(12.4kJ/mol)입니다.

두 개의 O-H 결합 사이의 대략 100° 이면체 각도는 분자를 카이랄하게 만듭니다.그것은 이성질체를 나타내는 가장 작고 간단한 분자입니다.다른 것이 아닌 하나의 에난티오즈 특이적 상호작용이 리보핵산의 하나의 에난티오즈성 형태의 증폭을 가져왔을 수 있으며 따라서 RNA 세계에서 호모치랄성의 기원이 되었을 수 있다고 제안되었습니다.[12]

기체와 결정성 HO의22 분자 구조는 크게 다릅니다.이러한 차이는 기체 상태에 존재하지 않는 수소 결합의 영향에 기인합니다.[13]HO의22 결정은 공간군 D 또는4
4 P422와11 정방정계입니다.[14]

수용액

수용액에서 과산화수소는 공융혼합물을 형성하여 -56 °C 정도로 낮은 결빙점을 보이고, 순수한 물은 0 °C, 순수한 과산화수소는 -0.43 °C 정도의 결빙점을 갖습니다.동일한 혼합물의 끓는점은 두 끓는점(125.1°C)의 평균과 관련되어 있습니다.섭씨 114도에서 발생합니다.이 끓는점은 순수한 물의 끓는점보다 14°C 더 크고, 과산화수소의 끓는점보다 36.2°C 더 낮습니다.[15]

  • HO와22 물의 위상 다이어그램:파란색 선 위 부분은 액체입니다.점선은 고체-액체 상과 고체-고체 상을 구분합니다.
  • HO22 수용액 밀도
    H2O2 (w/w) 밀도
    (g/cm3)    		 온도.
    (°C)
    3% 1.0095 15
    27% 1.10 20
    35% 1.13 20
    50% 1.20 20
    70% 1.29 20
    75% 1.33 20
    96% 1.42 20
    98% 1.43 20
    100% 1.45 20

    • 과산화수소는 물 속의 용액으로서 가장 일반적으로 이용 가능합니다.일반적으로 소비자의 경우 약국에서 3~6wt% 농도로 구입할 수 있습니다.농도는 때때로 발생하는 산소 가스의 부피로 설명됩니다. 20 부피 용액의 1 밀리리터는 완전히 분해될 때 20 밀리리터의 산소 가스를 발생시킵니다.실험실용으로는 30 wt% 용액이 가장 일반적입니다.상업 등급도 70%에서 98%까지 가능하고,그러나 과산화수소 68% 이상의 용액이 증기와 산소로 완전히 전환될 가능성이 있기 때문에(농도가 68% 이상으로 증가함에 따라 증기의 온도가 증가함에 따라) 이러한 등급은 잠재적으로 훨씬 더 위험하며 전용 저장 구역에서 특별한 주의가 필요합니다.일반적으로 구매자는 상업 제조업체의 검사를 허용해야 합니다.

    아날로그와 비교

    과산화수소는 HX-XHmn 결합 배열과 몇 가지 구조적 유사체를 가지고 있습니다(물 또한 비교를 위해 표시됨).이 시리즈 중 가장 높은 (theore) 끓는점을 가지고 있습니다(X = O, S, N, P).히드라진과 물과 비슷한 수준으로 녹는점도 상당히 높으며 하이드록실아민만 훨씬 쉽게 결정화되며 특히 강한 수소 결합을 나타냅니다.디포스판과 이황화수소는 약한 수소 결합만 보이며 과산화수소와 화학적 유사성은 거의 없습니다.구조적으로, 아날로그들은 모두 인접한 외딴 쌍들 사이의 반발력으로 인해 비슷한 비대칭 구조를 채택합니다.

    HO와22 그 유사체의 특성
    *로 표시된 값은 외삽됩니다.
    이름. 공식 어금니 질량
    (g/mol)    		 녹는
    점(°C)    		 비등
    점(°C)
    물. HOH 18.02 0.00 99.98
    과산화수소 헉 34.01 −0.43 150.2*
    이황화수소 HSSH 66.15 −89.6 70.7
    히드라진 H2NNH2 32.05 2 114
    하이드록실아민 NH2OH 33.03 33 58*
    디포스판 H2PPH2 65.98 −99 63.5*

    자연발생

    과산화수소는 효소에 의해 매개되는 다양한 생물학적 과정에 의해 생성됩니다.

    지표수, 지하수, 대기 중에서 과산화수소가 검출되었습니다.그것은 물의 조명에 의해 형성됩니다.[citation needed]바닷물에는 과산화수소가 0.5~14μg/L, 담수에는 1~30μg/L가 들어있습니다.[16]공기 중 농도는 약 0.4~4μg/m로3 계절, 고도, 일광 및 수증기 함량과 같은 조건에 따라 몇 배 이상의 크기로 달라집니다.시골의 야간 공기는 0.014μg/m3 이하이고, 적당한 광화학 스모그는 14~42μg/m입니다3.[17]

    생물학적 시스템에서 과산화수소의 양은 형광 측정법을 사용하여 측정할 수 있습니다.[18]

    디스커버리

    알렉산더 폰 훔볼트는 1799년 공기를 분해하려는 시도의 부산물로 최초의 합성 과산화물인 과산화바륨을 최초로 보고했다고 알려져 있지만, 이는 폰 훔볼트의 모호한 표현 때문에 논란이 되고 있습니다.[19]19년 후 루이 자크 테나르(Louis Jacques Thénard)는 이 화합물이 이전에 알려지지 않은 화합물의 제조에 사용될 수 있다는 것을 알게 되었고, 이 화합물을 오 옥시제네("산소수")라고 설명했으며, 이후에는 과산화수소로 알려지게 되었습니다.[20][21][22]

    테나르의 공정의 개선된 버전은 염산을 사용하고 황산을 첨가하여 황산바륨 부산물을 침전시켰습니다.이 과정은 19세기 말부터 20세기 중반까지 사용되었습니다.[23]

    과산화물과 그 염이 천연 염료에 미치는 표백 효과는 1820년대 테나르의 실험 때부터 알려져 왔지만, 과산화물의 산업적 생산의 초기 시도는 실패했습니다.과산화수소를 생산하는 최초의 공장은 1873년 베를린에 세워졌습니다.황산과의 전기분해에 의한 과산화수소 합성의 발견은 보다 효율적인 전기화학적 방법을 도입하였습니다.그것은 1908년 오스트리아 카린티아의 ß슈타인에서 처음으로 상업화되었습니다.현재도 사용되고 있는 안트라퀴논 공정은 1930년대 독일의 화학제품 제조업체 IG 파르벤이 루드비히스하펜에서 개발한 것입니다.수요의 증가와 합성 방법의 개선으로 과산화수소의 연간 생산량은 1950년 35,000톤에서 1960년 100,000톤 이상으로 증가했고, 1970년에는 300,000톤으로 증가했습니다. 1998년에는 270만톤에 달했습니다.[16]

    초기의 시도들은 깨끗한 과산화수소를 생산하는데 실패했습니다.무수 과산화수소는 처음에 진공 증류에 의해 얻어졌습니다.[24]

    과산화수소의 분자 구조를 측정하는 것은 매우 어려운 것으로 증명되었습니다.1892년, 이탈리아의 물리화학자 지아코모 카라라(1864–1925)는 어는 점의 함몰에 의해 그 분자의 질량을 결정했고, 그 결과 분자식이 HO임을22 확인했습니다.[25]HO=O는 현대 구조만큼이나 가능한 것으로 보였고, 20세기 중반까지는 두 가지 주요 옵션 중 적어도 6개의 가상 이성질체 변형이 이용 가능한 증거와 일치하는 것으로 보였습니다.1934년, 영국의 수학 물리학자 윌리엄 페니와 스코틀랜드의 물리학자 고든 서덜랜드는 현재 받아들여지고 있는 과산화수소의 분자구조와 매우 유사한 구조를 제안했습니다.[27][28]

    생산.

    안트라퀴논 공정이 과산화수소를 생성하는 촉매 사이클: 안트라퀴논(오른쪽)을 수소를 사용하여 환원하여 상응하는 안트라하이드로퀴논(왼쪽)을 생성합니다.이것은 산소를 사용하여 산화되어 과산화수소를 생성하고 안트라퀴논을 회수합니다.

    1994년 전 세계22 HO 생산량은 약 190만 톤이었고 2006년에는 220만 톤까지 증가했으며,[29] 대부분 70% 이하의 농도를 기록했습니다.그해 대량 30% HO는22 "100% 기준"으로 USD 1.50/kg(US$0.68/lb)에 해당하는 약 0.54 USD/kg에 판매되었습니다.[clarification needed][30]

    오늘날 과산화수소는 1939년에 BASF에 의해 원래 개발된 안트라퀴논 공정에 의해 거의 독점적으로 제조됩니다.안트라퀴논(2-에틸안트라퀴논 또는 2-아밀 유도체 등)이 해당하는 안트라하이드로퀴논으로 환원되는 것으로 시작하며, 일반적으로 팔라듐 촉매 상의 수소화 반응에 의해 생성됩니다.산소가 있을 때 안트라하이드로퀴논은 자동 산화를 겪습니다. 하이드록시기의 취약한 수소 원자가 산소 분자로 이동하여 과산화수소를 공급하고 안트라퀴논을 재생합니다.대부분의 상업적 공정은 압축 공기를 안트라하이드로퀴논 용액을 통해 버블링하여 산화를 달성하고, 용액에서 과산화수소를 추출하고 안트라퀴논을 재활용하여 수소화 및 산화의 연속적인 사이클을 만듭니다.[30][31]

    안트라퀴논 촉매화 공정의 순반응은 다음과 같습니다.[30]

    H + O → HO

    공정의 경제성은 추출 용매, 수소화 촉매 및 값비싼 퀴논의 효과적인 재활용에 크게 의존합니다.

    과산화수소 수송용 ISO 탱크 컨테이너
    과산화수소를 철도로 수송하도록 설계된 탱크카

    역사적 방법

    과산화수소는 과황산암모늄을 가수분해하여 공업적으로 제조된 적이 있습니다.

    [NH]SO + 2 HO → 2 [NH]HSO + HO

    [NH4]HSO4는 황산 중의 이중황산암모늄([NH4]HSO4) 용액의 전기 분해에 의해 자체적으로 얻어졌습니다.[32]

    기타노선

    전기 분해, 광화학, 전기 아크 등에 의해 소량이 형성됩니다.[33]

    수소와 산소의 반응에 의해 상업적으로 실행 가능한 과산화수소 루오테는 물의 생성을 선호하지만 과산화수소 단계에서 중단될 수 있습니다.[34][35]경제적 장애물 중 하나는 직접적인 공정이 운송에 경제적이지 않은 묽은 해결책을 제공한다는 것이었습니다.이들 중 어느 것도 아직 산업 규모 합성에 사용될 수 있는 수준에 이르지 못했습니다.

    반응

    산염기

    과산화수소는 물보다 약 1000배 강한 산입니다.[36]

    HO ⇌ H + HO-2 pK = 11.65

    불균형

    과산화수소는 -2884.5 kJ/kg의 δH와 70.5 J/(mol·K)의 δS로 물과 산소를 형성하기 위해 불균형합니다.

    분해 속도는 온도, 농도, pH의 상승에 따라 증가합니다.HO는22 알칼리 조건에서 불안정합니다).분해는 대부분의 전이 금속 및 이의 화합물(예를 들어, 이산화망간(MnO2), 은 및 백금)을 포함하는 다양한 산화환원-활성 이온 또는 화합물에 의해 촉매된다.[38]

    산화반응

    과산화수소의 산화환원 특성은 pH에 따라 달라집니다.산성 용액에서, HO는22 강력한 산화제입니다.

    산화성
    시약을    		 감소된
    제품.    		 산화
    잠재적인
    (V)
    바2 HF 3.0
    오3 오2 2.1
    H2O2 H2O 1.8
    KMnO4 MnO2 1.7
    ClO2 HClO 1.5
    Cl2 Cl− 1.4

    아황산염(SO2-3)은 아황산염(SO2-4)으로 산화됩니다.

    환원반응

    알칼리성 조건에서 과산화수소는 환원제입니다.HO가22 환원제 역할을 하면 산소 가스도 생성됩니다.예를 들어 과산화수소는 차아염소산나트륨과 과망간산칼륨을 감소시켜 실험실에서 산소를 준비하는 편리한 방법입니다.

    NaOCl + HO → O + NaCl + HO
    2KMnO + 3HO → 2MnO + 2KOH + 2HO + 3O

    일반적으로 환원제이지만, 알칼리성 과산화수소는 Mn(II)을 이산화수소로 전환시킵니다.

    HO + Mn + 2 OH → MnO + 2 HO

    관련 반응에서 과망간산칼륨은 산성 HO에22 의해 Mn으로2+ 환원됩니다.[5]

    2MnO-4 + 5HO + 6H → 2Mn^+2 + 8HO + 5O

    차아염소산나트륨에 의한 과산화수소의 감소는 단일 산소를 산출합니다.

    유기반응

    과산화수소는 산화제로서 자주 사용됩니다.예를 들어, 티오에테르를 설폭사이드로 산화시키는 것을 들 수 있습니다.[39][40]

    알칼리 과산화수소는 아크릴산 유도체와 같은 전자결핍 알켄의 에폭시화 및 알킬보란의 알코올로의 산화를 위해 사용되며,[41] 하이드로보레이션-산화의 두 번째 단계입니다.다킨 산화 공정의 주요 시약이기도 합니다.

    기타 과산화물 화합물의 전구체

    과산화수소는 금속이 많은 과산화수소 또는 과산화수소 염을 형성하는 약한 산입니다.

    또한 금속 산화물을 해당 과산화물로 변환합니다.예를 들어, 과산화수소를 처리할 때 크롬산(CrO3 및 HSO24)은 청색 과산화CrO(O2)를 형성합니다.2

    생화학

    아스카리돌

    생산.

    포도당 산화효소가 존재하는 상태에서 포도당의 호기성 산화는 과산화수소를 생성합니다.이 전환은 글루코놀락톤을 제공합니다.[42]

    CHO + O → CHO + HO

    슈퍼옥사이드 디스뮤타아제(SOD)는 슈퍼옥사이드가 산소와 과산화수소로 불균형해지는 것을 촉진하는 효소입니다.[43]

    퍼옥시좀은 사실상 모든 진핵세포에서 발견되는 소기관입니다.[44]그들은 매우 긴 사슬 지방산, 가지사슬 지방산, D-아미노산, 폴리아민의 이화작용, 포유동물의 뇌와 폐에서 발견되는 플라스마로겐, 에테르 인지질의 생합성에 관여합니다.[45]이들은 플라빈 아데닌 다이뉴클레오티드(FAD)에 의해 촉매되는 과정에서 과산화수소를 생성합니다.[46]

    과산화수소는 하이포잔틴을 생성하는 아데노신 일인산의 분해에 의해 발생합니다.하이포잔틴은 산화적으로 먼저 잔틴으로 촉매화되고 다음으로 요산으로 전환되며, 이 반응은 잔틴 산화효소에 의해 촉매된다:[47]

    H2O, O2
    H2O2
    Rightward reaction arrow with minor substrate(s) from top left and minor product(s) to top right
    H2O, O2
    H2O2
    Rightward reaction arrow with minor substrate(s) from top left and minor product(s) to top right
    잔틴 토우르산을 통해 하이포잔틴이 분해되어 과산화수소가 생성됩니다.
    호주폭격풍뎅이

    구아노신 일인산의 분해는 중간생성물로서 크산틴을 생성하고, 이는 과산화수소의 형성과 같은 방식으로 요산으로 전환됩니다.[47]

    소비.

    또 다른 퍼옥시좀 효소인 카탈레이스는 페놀, 포름산, 포름알데히드 및 알코올을 포함한 다른 기질을 과산화 반응을 통해 산화시키기 위해 이 HO를22 사용합니다.

    따라서 공정에서 독이 있는 과산화수소를 제거합니다.

    이 반응은 간세포와 신장세포에서 중요한데, 여기서 퍼옥시좀은 혈액으로 들어가는 다양한 독성 물질을 중화시킵니다.인간이 마시는 에탄올의 일부는 이런 방식으로 아세트알데히드로 산화됩니다.[48]또한 과량의 HO가22 세포에 축적되면 카탈레이스는 이 반응을 통해 HO로2 전환합니다.

    HO → 0.5O + HO

    셀레노효소인 글루타티온 과산화효소는 과산화수소의 불균형을 촉매하기도 합니다.

    펜턴 반응

    Fe와2+ 과산화수소의 반응은 생물학에서 중요한 하이드록실 라디칼을 생성하는 펜톤 반응의 기초입니다.

    Fe(II) + HO → Fe(III)OH + HO·

    펜톤 반응은 하이드록실 라디칼이 단백질, 막 지질, DNA를 포함한 모든 유기 화합물을 빠르게 비가역적으로 산화시키기 때문에 과산화수소의 독성을 설명합니다.[49]과산화수소는 살아있는 세포에서 산화적 DNA 손상의 중요한 원천입니다.DNA 손상은 많은 다른 변형된 염기들 중에서 8-Oxo-2'-디옥시구아노신의 형성을 포함하며, 가닥 절단, 가닥 간 교차 연결 및 디옥시리보스 손상을 포함합니다.[50]Cl ¯와 상호작용함으로써 과산화수소는 또한 염소화된 DNA 염기로 이어집니다.하이드록실 라디칼은 특히 미토콘드리아의 중요한 세포 구성 요소를 쉽게 손상시킵니다.[51][52][53]이 화합물은 하이드록실 라디칼로의 즉각적인 전환에 기반을 둔 자유 라디칼 노화 이론에 관련된 주요 요인입니다.

    기능.

    성게의 알은 정자에 의해 수정된 직후 과산화수소를 생산합니다.그리고 나서 하이드록실 라디칼(HO•)로 전환되어 라디칼 중합이 시작되고, 이는 알을 폴리머의 보호막으로 둘러싸게 됩니다.

    폭격기 딱정벌레는 하이드로퀴논과 과산화수소를 결합시켜 격렬한 발열 화학 반응을 일으켜 부분적으로 기체(플래시 증발)가 되어 펑 하는 큰 소리와 함께 출구 밸브를 통해 분출됩니다.[54][55][56]

    제안된 신호 분자로서, 과산화수소는 다양한 생물학적 과정을 조절할 수 있습니다.[57][58]

    적어도 한 연구는 과산화수소 생산을 암과 연관시키려고 시도했습니다.[59]

    사용하다

    표백

    과산화수소 생산의 약 60%가 펄프와 종이 표백에 사용됩니다.[29]두 번째 주요 산업 응용 분야는 세탁 세제에서 가벼운 표백제로 사용되는 과탄산나트륨과 과보레이트 나트륨의 제조입니다.대표적인 변환은 다음과 같습니다.

    NaBO + 4 HO + 2 NaOH → 2 NaBO(OH) + HO

    옥시클린, 타이드 세탁세제 등 세탁제품에는 탄산나트륨과 과산화수소를 더한 과탄산나트륨이 유효성분입니다.물에 녹으면 과산화수소와 탄산나트륨이 배출됩니다.[23]이러한 표백제는 세척 온도가 60°C(140°F) 이상일 때만 효과적이며, 낮은 온도에서 세척을 용이하게 하는 표백제 활성제와 함께 사용되는 경우가 많습니다.

    과산화수소는 밀가루 표백제와 치아 및 뼈 미백제로도 사용되어 왔습니다.

    유기 퍼옥시 화합물 생성

    디벤조일 과산화물이 다량의 예로 있는 다양한 유기 과산화물의 제조에 사용됩니다.[60]과산화수소는 과산화수소를 이용하여 과산화수소산, 메타클로로퍼옥시벤조산 등의 과산화수소산을 생산하기도 합니다.과산화수소는 과산화아세톤과 같은 유기 과산화물 기반의 폭발물을 만드는 데 사용되어 왔습니다.중합에서 개시제로 사용됩니다.과산화수소는 페닐 옥살산 에스테르(시알륨)와 같은 특정 다이에스터와 반응하여 화학 발광을 생성합니다. 이 응용은 야광봉의 형태로 가장 일반적으로 접할 수 있습니다.

    무기 과산화물 생성

    붕사와의 반응은 세탁 세제에 사용되는 표백제인 과보레이트 나트륨으로 이어집니다.

    하수처리

    과산화수소는 특정 폐수 처리 공정에서 유기 불순물을 제거하는 데 사용됩니다.고급 산화 처리에서 펜톤 반응은[61][62] 반응성이 높은 하이드록실 라디칼(•OH)을 제공합니다.이것은 방향족 또는 할로겐화 화합물과 같이 일반적으로 견고한 것을 포함한 유기 화합물을 저하시킵니다.[63]또한 폐기물에 존재하는 황계 화합물을 산화시킬 수도 있습니다. 일반적으로 냄새를 줄여주기 때문에 유용합니다.[64]

    소독제

    과산화수소는 수술 도구를 [65]포함한 다양한 표면의 살균에 사용될 수 있으며,[66] 실내 살균을 위한 증기(VHP)로 배치될 수도 있습니다.[67]HO는22 바이러스, 박테리아, 효모 및 박테리아 포자에 대한 광범위한 스펙트럼 효능을 보여줍니다.[68][69]일반적으로, 그람 음성 박테리아보다 그람 양성 박테리아에 대해 더 큰 활성을 보입니다. 그러나, 이 유기체들에 카탈라아제 또는 다른 과산화효소의 존재는 낮은 농도의 존재에서 내성을 증가시킬 수 있습니다.[70]농도가 낮으면(3%) 대부분의 포자에 효과가 있고, 농도가 높을수록(7~30%) 접촉 시간이 길어지면 포자의 활동이 개선됩니다.[69][71]

    과산화수소는 산소와 물을 형성하기 위해 분해되고 일반적으로 미국 식품의약국에 의해 항균제로서 안전하다고 인정되기 때문에 염소계 표백제의 환경적으로 안전한 대안으로 여겨집니다.[72]

    추진제

    자세한 정보:고시험 과산화물
    제트팩에 사용되는 로켓벨트식 수소 과산화물 추진시스템

    고농도 HO는22 "고시험 과산화물"(HTP)이라고 합니다.이는 단일 추진제(연료와 혼합되지 않음) 또는 이중 추진 로켓의 산화제 성분으로 사용될 수 있습니다.단일 추진제로 사용하면 70~98% 농도의 과산화수소를 증기와 산소로 분해할 수 있습니다.추진제는 반응 챔버로 펌핑되는데, 반응 챔버에서 촉매(일반적으로 은 또는 백금 스크린)가 분해를 유발하여 600 °C(1,100 °F) 이상의 증기를 생성하고 노즐을 통해 배출되어 추력을 생성합니다.HO22 단일 추진제는 161초(1.6 kN·s/kg)의 최대 특정 임펄스(Isp)를 생성합니다.과산화물은 로켓 응용에 사용하기 위해 채택된 최초의 주요 단일 추진제였습니다.하이드라진은 주로 진공 특이적 충격이 25% 증가했기 때문에 수소-과산화물 모노프로펄런트 추진기 적용을 대체했습니다.[73]히드라진(독성)과 과산화수소(저독성 [ACGIH TLV 0.01 및 1ppm])는 추진 및 동력 적용에 널리 채택되고 사용된 유일한 두 가지 단일 추진제입니다.[citation needed]벨 로켓 벨트, X-1, X-15, 센타우르, 수성, 리틀 조, 그리고 X-1, X-15, 목성, 레드스톤, 바이킹의 터보 펌프 가스 발생기는 과산화수소를 단일 추진제로 사용했습니다.[74]R-7 로켓 시리즈의 RD-107 엔진은 과산화수소를 분해하여 터보펌프에 동력을 공급합니다.

    2중22 추진제로서, HO는 분해되어 산화제로서 연료를 연소합니다.연료에 따라 최대 350초(3.5kN·s/kg)의 특정 펄스를 얻을 수 있습니다.산화제로 사용되는 과산화물은 액체 산소보다 다소 낮은 I를sp 제공하지만 밀도가 높고 저장 가능하며 극저온이며 가스 터빈을 구동하여 효율적인 폐쇄 사이클을 사용하여 고압을 공급하는 데 보다 쉽게 사용할 수 있습니다.로켓 엔진의 재생 냉각에도 사용될 수 있습니다.과산화물은 제2차 세계 대전 독일 로켓 모터(예: 옥시퀴놀린 안정제를 포함하는 T-Stoff, Walter HWK 109-500 Starthilfe RATO 외부 포드 단방향 추진제 부스터 시스템 및 Me 163B에 사용되는 Walter HWK 109-509 로켓 모터 시리즈)에서 산화제로서 매우 성공적으로 사용되었습니다.-점화 하이퍼골릭 콤비네이션, 저가의 영국 흑기사와 흑화살 발사대용.현재, HTP는 ILR-33 엠버와[75] 핵 아궤도 로켓에 사용됩니다[76].

    1940년대와 1950년대에 헬무트 발터 KG-개념 터빈은 잠수 중에 과산화수소를 잠수함에 사용하기 위해 사용했습니다. 디젤-전기 시스템에 비해 소음이 너무 크고 유지보수가 너무 많이 필요한 것으로 나타났습니다.일부 어뢰는 산화제나 추진제로 과산화수소를 사용했습니다.HMS 시돈과 러시아 잠수함 쿠르스크의 침몰 원인으로 과산화수소 어뢰 사용에 대한 조작자 오류가 지목됐습니다.[77]SAAB Underwater Systems는 어뢰 2000을 제조하고 있습니다.스웨덴 해군이 사용하는 이 어뢰는 HTP에 의해 추진되는 피스톤 엔진으로 산화제와 등유를 연료로 하여 2중 추진 시스템에서 구동됩니다.[78][79]

    가정용

    3% 과산화수소계 용액에 담근 콘택트렌즈.케이스에는 시간 경과에 따라 과산화수소를 중화시키는 촉매 디스크가 포함되어 있습니다.

    과산화수소는 주로 세정 및 소독제로서 다양한 국내 용도를 가지고 있습니다.

    탈색

    암모니아수와 혼합된 희석된 HO22(1.9%에서 12% 사이)는 사람의 머리카락을 탈색하는 데 사용되었습니다.이 화학물질의 표백 특성은 "과산화물 금발"이라는 문구에 이름을 붙였습니다.[80]과산화수소는 치아 미백에도 사용됩니다.대부분의 미백 치약에서 발견될 수 있습니다.과산화수소는 치아의 가벼움과 색도 매개변수와 관련된 긍정적인 결과를 나타냈습니다.[81]이것은 치아의 색이 옅어질 수 있는 에나멜 위에 색색의 색소를 산화시킴으로써 작용합니다.[further explanation needed]과산화수소는 수제 치약을 만들기 위해 베이킹 소다와 소금을 섞을 수 있습니다.[82]

    혈흔제거

    과산화수소는 혈액과 반응하여 표백제가 되며, 피의 얼룩이 신선하거나 너무 오래되지 않은 경우 과산화수소를 자유롭게 도포하면 한 번 이상 도포할 때 얼룩이 완전히 지워집니다.약 2분 정도 도포한 후에는 혈액을 확실하게 차단해야 합니다.[83][84]

    여드름 치료

    과산화수소는 여드름 치료에 사용될 수 있지만 과산화벤조일이 더 일반적인 치료법입니다.[85]

    구강청결제

    구강 세정제로서 희석 과산화수소의 사용은 치은염 및 치태 치료에 있어서의 유용성을 결정하기 위해 학문적으로 검토되어 왔습니다.위약과 비교했을 때 긍정적인 효과가 있기는 하지만 클로르헥시딘이 훨씬 더 효과적인 치료법이라는 결론이 나왔습니다.[86]

    틈새 용도

    야광봉에서 발견되는 시알륨의 화학발광
    원예학

    일부 원예가들과 수경재배 사용자들은 수분 용액에 약한 과산화수소 용액을 사용하는 것을 지지합니다.이것의 자연 분해는 식물의 뿌리 발달을 향상시키는 산소를 방출하고 뿌리 썩음(산소 부족으로 인한 세포 뿌리 사멸)과 다른 다양한 해충들을 치료하는 데 도움을 줍니다.[87][88]

    일반적인 물 공급 농도의 경우 약 0.1%를 사용하고 있으며 이는 곰팡이 방지 작용에 대해 최대 1%까지 증가시킬 수 있습니다.[89]시험 결과 식물 잎이 최대 3%[90]의 농도를 안전하게 견딜 수 있는 것으로 나타났습니다.

    생선장수

    과산화수소는 다양한 미생물에 의한 사망률을 조절하기 위해 양식에 사용됩니다.2019년에 미국 FDA는 모든 냉수 지느러미 물고기 및 모든 핑거링 및 성인 냉수 및 온수 지느러미 물고기에서 Saprolegniais 제어, 온수 지느러미 물고기에서 외부 컬럼라리스 질환 제어 및 민물 사육 연어류에서 Gyrodactylus spp. 제어를 위해 승인했습니다.[91]어류 양식업자들에 의해 시행된 실험실 테스트는 일반 가정에서 사용되는 과산화수소가 작은 물고기들에게 산소를 공급하는데 안전하게 사용될 수 있다는 것을 보여주었습니다.과산화수소는 이산화망간과 같은 촉매에 노출되면 분해에 의해 산소를 방출합니다.

    오래된 플라스틱에서 황변 제거

    과산화수소는 원래 색을 부분적으로 또는 완전히 복구하기 위해 흰색 또는 밝은 회색 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 플라스틱에서 황변을 제거하기 위해 UV 광원과 함께 사용될 수 있습니다.레트로 컴퓨팅 장면에서 이 프로세스는 일반적으로 레트로 브라이트(retrobright)라고 합니다.

    안전.

    Fingertips
    35% HO에22 노출된 직후 피부

    규정은 다양하지만 5%와 같은 저농도는 광범위하게 이용할 수 있고 의료용으로 구입할 수 있습니다.대부분의 처방전 없이 살 수 있는 과산화물 용액은 섭취하기에 적합하지 않습니다.농도가 높을수록 위험하다고 간주될 수 있으며 일반적으로 안전 데이터 시트(SDS)가 함께 제공됩니다.고농도의 과산화수소는 공격적인 산화제이며 사람의 피부를 포함한 많은 물질을 부식시킬 것입니다.환원제가 있으면 고농도의 HO가22 격렬하게 반응합니다.[92]최대 35%의 농도는 피부에 "흰색"의 산소 기포만 생성하고 (그리고 약간의 물어뜯는 듯한 통증) 30-45분 이내에 피와 함께 사라집니다, 98%의 농도는 종이를 녹입니다.그러나 3% 정도의 낮은 농도는 눈 안의 산소 발생 때문에 눈에 위험할 수 있습니다.[93]

    일반적으로 40%를 초과하는 고농도 과산화수소 스트림은 환경에 방출될 경우 미국 규정에 따른 DOT 산화제의 정의를 충족하는 과산화수소 농축으로 인해 위험하다고 간주되어야 합니다.D001 유해 폐기물의 EPA 보고 가능 수량(RQ)은 100파운드(45kg) 또는 약 10US 갤런(38L)의 과산화수소 농축액입니다.

    과산화수소는 서늘하고 건조하며 통풍이 잘되는 곳에 보관하고 인화성 물질이나 가연성 물질을 멀리해야 합니다.스테인리스 스틸 또는 유리와 같은 비반응성 재료로 구성된 용기에 보관해야 합니다(일부 플라스틱 및 알루미늄 합금을 포함한 기타 재료도 적합할 수 있음).[94]빛에 노출되면 빨리 분해되기 때문에 불투명한 용기에 보관해야 하는데, 일반적으로 의약품 제제는 빛을 차단하는 갈색 병에 들어있습니다.[95]

    순수하거나 희석된 형태의 과산화수소는 몇 가지 위험을 초래할 수 있는데, 주요한 것은 유기 화합물과 접촉하면 폭발성 혼합물을 형성한다는 것입니다.[96]정상 압력에서 과산화수소를 증류하는 것은 매우 위험합니다.특히 농축 시에는 부식성이 강하지만, 국산 강도의 용액도 눈, 점막, 피부에 자극을 줄 수 있습니다.[97]과산화수소 용액을 삼키는 것은 특히 위험합니다. 왜냐하면 위에서 분해되는 것은 많은 양의 가스(3% 용액 부피의 10배)를 방출하여 내부 팽만감을 초래하기 때문입니다.10% 이상 흡입하면 심각한 폐 자극을 유발할 수 있습니다.[98]

    50°C에서 상당한 증기압(1.2kPa)을 가진 과산화수소 증기는 [99]잠재적으로 위험합니다.미국 국립 보건원에 의하면, 생명과 건강에 즉각적인 위험이 있는 (IDLH) 한계치는 75ppm에 불과하다고 합니다.[100]미국 산업안전보건국(OSHA)은 8시간 시간 가중치 평균으로 계산된 1.0 ppm의 허용 노출 한도를 설정했습니다(29 CFR 1910.1000, 표 Z-1).[96]과산화수소는 또한 미국정부산업위생사회의(ACGIH)에 의해 "인간과 관련성이 알려지지 않은 알려진 동물성 발암물질"로 분류되었습니다.[101]증기의 위험 농도에 노출될 위험이 있는 작업장에서는 과산화수소에 대한 연속 모니터를 사용해야 합니다.과산화수소의 위험에 대한 정보는 OSHA와[96] ATSDR에서 입수할 수 있습니다.[102]

    상처치유

    역사적으로, 과산화수소는 상처를 소독하는 데 사용되었는데, 부분적으로는 다른 소독제에 비해 비용이 저렴하고 신속하게 사용할 수 있기 때문입니다.[103]

    과산화수소가 상처 치유에 미치는 영향에 대해서는 상반된 증거가 있습니다.어떤 연구는 유익한 것을 발견하는 반면, 다른 연구는 지연과 치유 억제를 발견합니다.[104]상처의 가정 치료에 사용하는 것은 일반적으로 권장되지 않습니다.[105] 1.5-3% 과산화수소는 치과에서 소독제로 사용되며 특히 차아염소산염 및 클로헥시딘과 함께 내도제 치료에 사용되며 1-1.5%는 제3 어금니(지혜 치아)의 염증 치료에도 유용합니다.[106]

    대체의학에 사용

    대체의학의 종사자들은 폐기종, 인플루엔자, 에이즈, 그리고 특히 암을 포함한 다양한 질환에 과산화수소의 사용을 지지해왔습니다.[107]효과에 대한 증거는 없으며 어떤 경우에는 치명적인 것으로 판명되기도 합니다.[108][109][110][111]

    과산화수소 치료의 효과와 안전성 모두 과학적으로 의문입니다.과산화수소는 면역체계에 의해 생성되지만, 조심스럽게 조절됩니다.식세포라고 불리는 세포는 병원균을 집어삼킨 다음 과산화수소를 이용해 그것들을 파괴합니다.과산화물은 세포와 병원체 모두에 독성이 있기 때문에 파고솜이라고 불리는 특별한 구획 안에 보관됩니다.유리 과산화수소는 산화 스트레스를 통해 부딪히는 모든 조직을 손상시킬 것이며, 이 과정은 암의 원인으로도 제기되고 있습니다.[112]과산화수소 치료가 세포 수준의 산소를 증가시킨다는 주장은 지지되지 않았습니다.투여된 양은 정상 호흡에서 얻을 수 있는 양에 비해 추가 산소를 거의 공급하지 못할 것으로 예상됩니다.종양 저산소증이라고 알려진 상황에서 혈액 공급이 잘 되지 않는 경향이 있기 때문에, 종양 내에서 암세포의 산소 농도를 높이는 것 또한 어렵습니다.

    과산화수소를 3% 농도로 다량 경구 투여할 경우 입, 목, 복부 등에 자극과 수포가 발생할 수 있으며 복통, 구토, 설사 등의 증상이 나타날 수 있습니다.[108]35% 이상의 농도에서 과산화수소를 섭취하는 것은 입원을 초래하는 수많은 가스 색전증 사건의 원인으로 지목되고 있습니다.이런 경우, 색전증을 치료하기 위해 고압산소요법이 사용되었습니다.[113]

    과산화수소의 정맥 주사는 몇몇 사망자들과 관련이 있습니다.[114][110][111]미국 암 협회는 "과산화수소가 안전하고, 효과적이고, 유용한 암 치료법이라는 과학적인 증거는 없습니다"라고 말합니다.[109]게다가, 이 치료법은 미국 FDA의 승인을 받지 않았습니다.

    역사적 사건

    • 1934년 7월 16일, 독일의 쿰메르스도르프에서 과산화수소와 에탄올로 이루어진 실험적인 단일 추진제 혼합물이 들어있는 추진제 탱크가 실험 도중 폭발하여 3명이 사망했습니다.[115]
    • 제2차 세계 대전 동안 독일 강제 수용소의 의사들은 피실험자들을 죽이는 데 과산화수소 주사를 사용하는 실험을 했습니다.[116]
    • 1943년 12월 조종사 요제프 푀스는 그의 Messerschmitt Me 163의 T-Stoff에 노출된 후 사망했습니다.
    • 1992년 4월, 프랑스 Jarrie의 과산화수소 공장에서 폭발이 발생했는데, 이는 컴퓨터 제어 시스템의 기술적 결함으로 인해 한 명의 사망자가 발생하고 공장이 광범위하게 파괴되었습니다.[117]
    • 1998년 10월 28일 미국 올랜도와 멤피스를 오가는 비행기 안에서 과산화수소 유출 사고가 발생한 후 몇몇 사람들이 가벼운 부상을 입었습니다.[118]
    • 러시아 잠수함 K-141 쿠르스크는 키로프급 전투순양함인 표트르 벨리키호에서 더미 어뢰를 발사하는 훈련을 하기 위해 항해했습니다.2000년 8월 12일 11시 28분(UTC 07시 28분), 어뢰 발사를 준비하던 중 폭발이 일어났습니다.현재까지 유일하게 믿을만한 보고는 이것이 쿠르스크호의 과산화수소 연료 어뢰 중 하나의 실패와 폭발 때문이라는 것입니다.어뢰의 추진제로 사용되는 고농축 과산화수소의 한 형태인 HTP가 컨테이너를 통해 스며들었고, 녹에 의해 손상되었거나 어뢰 중 하나가 우연히 지상에 닿은 사건이 보고되지 않은 육지에서의 적재 과정에서 손상된 것으로 추정됩니다.그 배는 모든 사람의 손에 의해 유실되었습니다.비슷한 사건이 1955년 HMS Sidon의 실종에 원인이 되었습니다.[119]
    • 2010년 8월 15일, 뉴욕 타임스퀘어 1515 브로드웨이 54층에서 약 30US 갤런(110L)의 세정액 유출 사고가 발생했습니다.뉴욕시 소방국 대변인은 과산화수소라고 밝힌 이번 유출 사고는 소방차들이 유해물질 상황에 대응하면서 웨스트 42번가와 웨스트 48번가 사이의 브로드웨이를 폐쇄시켰습니다.신고된 부상자는 없었습니다.[120]

    참고 항목

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    외부 링크

    위키미디어 커먼즈에는 과산화수소와 관련된 매체가 있습니다.
    Wik variety는 집중이 효소 활동에 미치는 영향을 관찰하는 것에 대한 학습 자료를 가지고 있습니다.