Hydrogen Peroxide 30% w/w for trace metal analysis (ppt)

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Le peroxyde d'hydrogène (H2O2), également connu sous le nom de peroxyde d'hydrogène, de dioxogène, de dioxidane ou de peroxyde de dihydrogène, est un composé chimique présentant les caractéristiques d'un liquide hautement polaire et fortement lié à l'hydrogène, tel que l'eau, généralement d'apparence liquide légèrement plus visqueuse. Il est connu pour être un puissant oxydant.

À température ambiante, c'est un liquide incolore à l'odeur piquante et désagréable. De petites quantités de peroxyde d'hydrogène gazeux sont naturellement présentes dans l'air. Le peroxyde d'hydrogène est très instable. Il se décompose lentement en oxygène et en eau, en dégageant une grande quantité de chaleur. Sa vitesse de décomposition peut être considérablement augmentée en présence de catalyseurs.

Bien qu'il ne soit pas inflammable, c'est un puissant agent oxydant qui, au contact de matières organiques ou de certains métaux comme le cuivre, l'argent ou le bronze, peut provoquer une combustion spontanée.

Le peroxyde d'hydrogène est présent en faible concentration (3 à 9 %) dans de nombreux produits ménagers à usage médical et comme décolorant pour les vêtements et les cheveux. Dans l'industrie, il est utilisé à des concentrations plus élevées, pour le blanchiment des tissus et de la pâte à papier, et à 90 % comme composant des carburants pour fusées et pour la fabrication de caoutchouc mousse et de produits chimiques organiques. Dans d'autres domaines, comme la recherche, il est utilisé pour mesurer l'activité de certaines enzymes, comme la catalase.

Propriétés physiques et chimiques
Le peroxyde d'hydrogène pur (H2O2) est un liquide dense et clair, d'une densité de 1,47 g/cm³ à 0 °C. Son point de fusion est de -0,4 °C. Son point de fusion est de -0,4 °C. Son point d'ébullition normal est de 150 °C.

Stéréochimie
Comme l'eau, le peroxyde d'hydrogène possède un axe de symétrie (axe tourné de 180°). Il possède trois conformations : cis-planaire (groupe de symétrie C2v), cis-non-planaire (groupe de symétrie C2) et trans-planaire (groupe de symétrie C2h).

Réactivité
Le peroxyde d'hydrogène concentré est une substance dangereusement réactive, car sa décomposition en eau et en oxygène est fortement exothermique. La réaction thermochimique suivante illustre ce fait :

2 H2O2 (l) → 2 H2O (l) + O2 (g) ΔHº = -98,2 kJ/mol.

Agit en tant qu'agent oxydant et réducteur.
Le peroxyde d'hydrogène est capable d'agir soit comme agent oxydant, soit comme agent réducteur. Les équations ci-dessous présentent les demi-réactions en milieu acide :

2 H+ (aq) + H2O2 (aq) + 2 e- → 2 H2O (l) Eo - net = 1,77 V
O2 (g) + 2 H+ + 2 e- → H2O2 (aq) Eo - réseau = 0,695 V2

En solution basique, les potentiels correspondant à l'électrode standard sont de 0,87 V (volts̠) pour la réduction du peroxyde d'hydrogène et de 0,08 V pour son oxydation.

Production
Autrefois, le peroxyde d'hydrogène était préparé par électrolyse d'une solution aqueuse d'acide sulfurique ou de bisulfate d'ammonium acide (NH4HSO4), suivie de l'hydrolyse du peroxodisulfate ((SO4)2). Le peroxyde d'hydrogène est aujourd'hui presque exclusivement obtenu par auto-oxydation d'une 2-alcoxy-anthrahydroquinone (ou 2-alco-9-10-dihydroxyanthracène) en la 2-alcoanthraquinone correspondante, selon une méthode appelée "procédé anthraquinone".

En 1994, la production mondiale de H2O2 était de 1,9 million de tonnes. En 2006, elle est passée à 2,2 millions, la plupart du temps avec une concentration de 70 % ou moins. Cette année-là, un kilogramme de peroxyde d'hydrogène se vendait 1,5 dollar US.

Découverte
Le peroxyde d'hydrogène a été décrit pour la première fois en 1818 par Louis Jacques Thénard, qui l'a produit en traitant du peroxyde de baryum avec de l'acide nitrique. Une version améliorée de ce procédé utilise de l'acide chlorhydrique, suivi de l'ajout d'acide sulfurique pour précipiter le sous-produit de sulfate de baryum. Le procédé Thénard a été utilisé de la fin du 19e siècle jusqu'au milieu du 20e siècle.

On a longtemps cru que le peroxyde d'hydrogène pur serait instable, car toutes les premières tentatives pour le séparer de l'eau, qui est présente lors de la synthèse, ont échoué. Cette instabilité était due à des impuretés à l'état de traces (sels de métaux de transition), qui catalysent la décomposition de ce peroxyde. Le peroxyde d'hydrogène pur a été obtenu pour la première fois en 1894 - près de 80 ans après sa découverte - par Richard Wolffenstein, qui l'a produit par distillation sous vide.

La détermination de la structure moléculaire du peroxyde d'hydrogène était très difficile. En 1892, le physico-chimiste italien Giacomo Carrara (1864-1925) a déterminé sa masse moléculaire par descente cryoscopique, ce qui a confirmé que sa formule moléculaire était H2O2. Au moins une demi-douzaine de structures moléculaires hypothétiques semblaient compatibles avec les données disponibles. En 1934, le physicien mathématicien anglais William Penney et le physicien écossais Gordon Sutherland ont proposé une structure moléculaire très similaire à celle qui est acceptée aujourd'hui.

Applications

Industrie
Le peroxyde d'hydrogène a de nombreuses utilisations industrielles, telles que :
- le blanchiment des tissus, du coton et de la pâte à papier.
- Il est de plus en plus utilisé comme substitut au chlore.
- Dans l'industrie alimentaire, il est largement utilisé pour blanchir le fromage, le poulet, la viande, les os, ainsi que pour la production d'huiles végétales.
- Dans l'industrie chimique, il est utilisé comme réactif.
- Il est très important dans la fabrication de produits pharmaceutiques.
- Il est également utilisé pour le blanchiment des dents. Le peroxyde d'hydrogène industriel a généralement une concentration supérieure à 30 %, contrairement au peroxyde d'hydrogène à usage domestique acheté dans les pharmacies et les supermarchés, qui ne contient généralement que 3 %.

Aérospatiale
Le peroxyde d'hydrogène est utilisé dans l'industrie aérospatiale comme carburant dans les moteurs-fusées monopropulseurs ou comme source d'oxygène dans les moteurs bipropulseurs. Ce peroxyde est généralement utilisé à une concentration de 90 %. Il est extrêmement explosif.

Artistique
Le peroxyde d'hydrogène est utilisé dans les travaux de restauration. Dans de nombreuses peintures anciennes, les pigments blancs à base de carbonate de plomb(II) se sont décolorés en raison de la formation de sulfure de plomb(II), qui est particulièrement noir. Le peroxyde d'hydrogène réagit de manière à transformer le sulfure de plomb(II) en sulfate de plomb(II) (couleur blanche). Ces deux sels sont insolubles dans l'eau. La réaction est illustrée par l'équation suivante.

PbS (s) + 4 H2O2 (aq) → PbSO4 (s) + 4 H2O (l)

Utilisation thérapeutique
En général, les principales agences de santé du monde reconnaissent que les dilutions de peroxyde d'hydrogène jusqu'à 6 % sont sûres pour une utilisation comme agent antimicrobien, agent oxydant et à d'autres fins. En raison de son effet oxydant, le peroxyde d'hydrogène a été utilisé comme agent antiseptique et antibactérien pendant de nombreuses années. Son utilisation a diminué ces dernières années en raison de la popularité d'autres produits de substitution. Il est encore utilisé dans de nombreux hôpitaux, centres médicaux et cliniques.

Désinfection
Le peroxyde d'hydrogène est un antiseptique général. Son mécanisme d'action est dû à ses effets oxydants : il produit des radicaux hydroxyles (OH-) et libres qui attaquent une grande variété de composés organiques, y compris les lipides et les protéines qui composent les membranes cellulaires des micro-organismes. L'enzyme catalase présente dans les tissus dégrade rapidement le peroxyde d'hydrogène en produisant de l'oxygène, ce qui empêche la germination des spores anaérobies.

Il est utilisé dans les applications dermiques, le nettoyage des prothèses dentaires et la désinfection buccale, ainsi que, dans le domaine de l'optique, dans la désinfection des lentilles de contact.

En outre, profitant de l'activité peroxydase présente dans le sang, il est également utilisé avec la phénolphtaléine pour détecter la présence de sang (test de Kastle-Meyer).

Synonymes du peroxyde d'hydrogène : Dioxidane ; Oxidanyl ; Acide perhydroxique ; 0-hydroxyol ; Dioxyde de dihydrogène ; Eau oxygénée ; Peroxaan