Peróxido de hidrogénio
A maioria das pessoas conhece o peróxido de hidrogénio como um composto que branqueia o cabelo. Ele também pode ser usado para desinfecção da água.
Quando foi descoberto o peróxido de hidrogénio?
Louis Jacque Thenard descobriu o peróxido de hidrogénio em 1818. O peróxido de hidrogênio é composto de oxigênio e átomos de hidrogênio. Estes podem ser encontrados em todo o mundo na Terra. O peróxido de hidrogênio contém uma combinação de dois átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio.
No ambiente, o peróxido de hidrogênio pode ser encontrado em concentrações muito baixas. O peróxido de hidrogênio gasoso é produzido por reações fotoquímicas na atmosfera que circunda a terra. Também pode ser encontrado na água em pequenas quantidades.
Quais são as características do peróxido de hidrogénio?
O peróxido é um composto químico que contém o ião peróxido (O22-).
O ião peróxido consiste numa ligação única entre dois átomos de oxigénio: (O-O)2-. É um oxidante forte.
O peróxido de hidrogénio tem a fórmula química H2O2 e a seguinte fórmula estrutural:
H-O-O-H
A molécula de peróxido de hidrogénio contém um átomo de oxigénio extra, em comparação com a molécula de água mais estável. A ligação entre os dois átomos de oxigénio, a chamada ligação de peróxido, é quebrada enquanto dois radicais H-O são formados. Estes radicais reagem rapidamente com outras substâncias, enquanto novos radicais são formados e ocorre uma reacção em cadeia. As soluções de peróxido de hidrogênio parecem água e podem ser dissolvidas em água sem restrições. Em concentrações elevadas estas soluções libertam um cheiro irritante e ácido. O peróxido de hidrogênio é inflamável. A baixas temperaturas ele se torna sólido. A quantidade de peróxido de hidrogênio na solução é expressa em porcentagem de peso. Para o tratamento de água, são utilizadas concentrações de peróxido de hidrogênio de 35 ou 50%.
Selectividade
Peróxido de hidrogênio é utilizado para diferentes aplicações, pois é muito seletivo. Ao alterar as condições de reação (temperatura, pH, dose, tempo de reação e a adição de um catalisador), o peróxido de hidrogênio atacará diferentes poluições.
Corrosividade do peróxido de hidrogênio
A corrosividade da água de processo devido ao peróxido de hidrogênio depende da quantidade de oxigênio dissolvido que é produzida. O oxigênio corrói os metais que contêm ferro. A quantidade de ferro e o pH são uma influência maior na corrosividade do que a concentração de peróxido de hidrogênio.
Destruição do peróxido de hidrogênio
Peróxido de hidrogênio pode se desintegrar durante o transporte. O oxigênio e o calor são liberados. O peróxido de hidrogênio em si é inflamável, mas o oxigênio pode aumentar a inflamação de outras substâncias. Em soluções diluídas, o calor é absorvido pela água. Em soluções concentradas, a temperatura da solução é aumentada, acelerando a destruição do peróxido de hidrogênio. A taxa de destruição é multiplicada por 2,2 para cada 10 °C de aumento de temperatura. A alcalinidade e a presença de poluições também aceleram a destruição do peróxido de hidrogênio.
Para a produção de peróxido de hidrogênio, são utilizados catalisadores especiais para garantir que o peróxido de hidrogênio não seja destruído por poluentes na água.
Como é produzido o peróxido de hidrogênio?
Desde 1880, o peróxido de hidrogênio é um produto comercial. Foi produzido pela primeira vez no Reino Unido através da queima de sal de bário (Ba), que produz peróxido de bário (BaO2). Posteriormente, o peróxido de bário foi dissolvido em água e o peróxido de hidrogênio foi produzido. Desde o século XIX, a produção de peróxido de hidrogênio tem aumentado em grande parte. Hoje em dia são produzidos cerca de meio bilião de quilos por ano.
Como é transportado e armazenado o peróxido de hidrogênio?
Peróxido de hidrogênio deve ser transportado em recipientes de polietileno, aço inoxidável ou alumínio. Quando o peróxido de hidrogênio entra em contato com substâncias inflamáveis, tais como madeira, papel, óleo ou algodão (celulose), pode ocorrer ignição espontânea. Quando o peróxido de hidrogênio é misturado com matéria orgânica, como álcoois, acetona e outras cetonas, aldeídos e glicerol, podem ocorrer explosões pesadas.
Quando o peróxido de hidrogênio entra em contato com substâncias, como ferro, cobre, cromo, chumbo, prata, manganês, sódio, potássio, magnésio, níquel, ouro, platina, metalóides, óxidos metálicos ou sais metálicos, isso pode resultar em explosões poderosas. É por isso que o peróxido de hidrogênio é geralmente transportado na forma diluída.
Quais são as aplicações do peróxido de hidrogênio?
A mais antiga aplicação conhecida de peróxido de hidrogênio era o branqueamento de chapéus de palha, que estavam na moda no início do século XX. De 1920 a 1950, o peróxido de hidrogênio foi produzido através de eletrólise. Este método produzia peróxido de hidrogênio puro. Hoje em dia, processos de auto-oxidação são utilizados para produzir peróxido de hidrogênio. Durante estes processos, o hidrogénio é a matéria-prima.
Versatilidade do peróxido de hidrogênio
O peróxido de hidrogênio é versátil, pode ser usado para muitas aplicações. Pode ser utilizado em todos os meios; ar, água, águas residuais e solos. Às vezes é usado combinado com outros agentes, para melhorar e acelerar processos. O peróxido de hidrogênio é mais comumente usado para remover poluentes das águas residuais e do ar. Ele contesta o crescimento bacteriano (por exemplo, o bio entupimento em sistemas de água) e pode melhorar o crescimento bacteriano (por exemplo, a biorremediação de solos poluídos e águas subterrâneas) através da adição de oxigênio. Também pode ser usado para tratar poluições que podem ser facilmente oxidadas (por exemplo, ferro e sulfuretos) e poluições difíceis de oxidar (por exemplo, sólidos dissolvidos, gasolina e pesticidas).
Finalmente, pode ser usado para branquear papel, têxteis, dentes e cabelos ou para produzir alimentos, minerais, substâncias petroquímicas ou detergentes em pó. Na forma pura, o peróxido de hidrogênio é usado como um fornecedor de oxigênio para a condução de submarinos russos.
Pode o peróxido de hidrogênio ser usado como oxidante?
Peróxido de hidrogênio é um oxidante forte. É mais potente que o cloro (Cl2), dióxido de cloro (ClO2) e permanganato de potássio (KMnO4). Através da catálise, o peróxido de hidrogênio pode ser convertido em hidroxiradicais (OH). O potencial de oxidação do peróxido de hidrogênio está logo abaixo do do ozônio.
Tabela 1: Potenciais de oxidação de vários oxidantes
| Oxidante | Potencial de oxidação |
| fluorina | 3,0 |
| hydroxyradicals | 2,8 |
| ozone | 2,1 |
| peróxido de hidrogênio | 1,8 |
| permanganato de potássio | 1,7 |
| dióxido de cloro | 1,5 |
| cloro | 1,4 |
Como é doseado o peróxido de hidrogénio?
A maioria das aplicações de peróxido de hidrogénio consiste na injecção de peróxido de hidrogénio em água corrente. Não são necessários outros produtos químicos ou equipamentos. Esta aplicação é usada para controlar o crescimento biológico, para adicionar oxigênio, para remover resíduos de cloro e para oxidar sulfuretos, sulfitos, metais e outros materiais facilmente oxidáveis. A adequação do peróxido de hidrogênio para estas aplicações é influenciada pelo pH, temperatura e tempo de reação.
Peróxido de hidrogênio catalítico
Poluições que não são facilmente oxidadas, requerem ativação do peróxido de hidrogênio por catalisadores (ferro, manganês ou outros metalóides). Estes catalisadores também podem ser usados para melhorar as reações de peróxido de hidrogênio, que de outra forma levariam horas ou dias.
O que são processos de oxidação avançados?
Processos avançados de oxidação são um novo desenvolvimento no campo da desinfecção com peróxido de hidrogênio. Estes processos produzem radicais de oxigênio reativos, sem a interferência de catalisadores de metal. Exemplos são a combinação de peróxido de hidrogênio com ozônio (peroxone) ou Ultra Violet Light. O resultado destes métodos é a oxidação em grande escala de substâncias dificilmente degradáveis, sem a produção de resíduos ou lamas. Estes métodos são utilizados em todo o mundo para tratamento de águas subterrâneas, para tratamento de água potável e água de processo e para desinfecção e remoção de matéria orgânica de águas residuais industriais.
Como funciona a desinfecção com peróxido de hidrogênio?
entre outras aplicações, o peróxido de hidrogênio é usado como desinfetante. É usado para tratar inflamação das gengivas e para desinfectar (beber) água. É também usado para combater o crescimento excessivo de microorganismos em sistemas de água e torres de arrefecimento.
Nos Estados Unidos, o peróxido de hidrogénio é usado cada vez mais frequentemente no tratamento de abastecimento de água individual. É usado para prevenir a formação de cores, sabores, corrosão e escamação pela degradação da poluição (ferro, manganês, sulfatos) e degradação de microrganismos. O peróxido de hidrogênio reage muito rapidamente. Ele se desintegra em hidrogênio e água, sem a formação de subprodutos. Isto aumenta a quantidade de oxigénio na água.
O mecanismo de desinfecção do peróxido de hidrogênio é baseado na liberação de radicais livres de oxigênio:
H2O2 → H2O + O2
As poluições são decompostas por radicais livres de oxigênio, e somente a água permanece. Os radicais livres têm capacidades tanto de oxidação como de desinfecção. O peróxido de hidrogênio elimina proteínas através da oxidação.
Peróxidos como o peróxido de hidrogênio (H2O2), perborato, peroxifosfato e persulfato, são bons desinfetantes e oxidantes. Em geral, estes podem remover adequadamente os microrganismos. No entanto, estes peróxidos são muito instáveis.
Perboratos são muito tóxicos. O ácido peracético (PAA) é um ácido forte. Ele pode ser muito agressivo em sua forma pura. Os persulfatos estabilizados podem ser utilizados para substituir o cloro no tratamento de águas residuais.
O peróxido de hidrogénio é usado para desinfecção de água potável?
Nos anos 50, o peróxido de hidrogénio foi utilizado pela primeira vez para a desinfecção da água potável na Europa de Leste. É conhecido pela sua elevada eficiência oxidativa e biocidativa. O peróxido de hidrogênio não tem sido usado com freqüência para desinfecção de água potável, mas sua popularidade parece estar aumentando. É frequentemente utilizado em combinação com ozono, prata ou UV.
O peróxido de hidrogênio é usado para desinfecção de piscinas?
A aplicação de peróxidos para desinfecção e tratamento de água é limitada. Recentemente foram desenvolvidas formas mais estáveis, que podem ser utilizadas para aplicação em piscinas.
A desinfecção com peróxido de hidrogênio requer uma dose elevada. A principal desvantagem é a pequena capacidade desinfectante e oxidante do peróxido de hidrogénio em concentrações activas (dezenas de miligramas por litro), que são necessárias para a desinfecção das piscinas. Outro problema é a rápida decomposição do peróxido de hidrogênio na água e a presença de radicais de oxigênio. Através da adição de estabilizador, a decomposição do peróxido de hidrogênio é retardada e a capacidade de desinfecção pode ser mantida.
Comparado com o cloro, bromo, ozônio e outros desinfetantes, o peróxido de hidrogênio não é um desinfetante muito potente. A desinfecção de piscinas por peróxido de hidrogénio não é permitida, a menos que seja utilizada em combinação com outros desinfectantes (UV, ozono, sais de prata ou sais de quartzo de amoníaco). O peróxido de hidrogênio melhora a capacidade de desinfecção de outros desinfetantes.
Peróxido de hidrogênio pode ser usado para desinfecção de água de torre de resfriamento?
O peróxido de hidrogênio pode ser usado para desinfecção da água da torre de resfriamento, quando combinado com outros desinfetantes. O ácido peracético (CH3COOH, PAA) também pode ser usado para desinfecção da água de torre de resfriamento.
O peróxido de hidrogênio remove o cloro?
O peróxido de hidrogênio pode ser usado para a descloração, em outras palavras, para remover o cloro residual. O cloro residual forma ácidos corrosivos quando é oxidado pelo ar ou condensado em sistemas de processo.
Quando o cloro reage com o peróxido de hidrogênio, o peróxido de hidrogênio se desfaz em água e oxigênio. O cloro gasoso hidrolisa-se em ácido hipocloroso (HOCl), que posteriormente ioniza em íons hipoclorito (OCl).
Cl2 + HOCl + H+ + Cl
HOCl + H+ + Cl
Após tha, o peróxido de hidrogênio reage com hipoclorito:
OCl- + H2O2 (g) -> Cl- + H2O + O2
A reação entre o peróxido de hidrogênio e o hipoclorito se dá muito rapidamente. Outras substâncias orgânicas e inorgânicas não podem reagir com o hipoclorito.
Quais são as vantagens e desvantagens do uso de peróxido de hidrogênio?
Vantagens
Contrariamente a outras substâncias químicas, o peróxido de hidrogénio não produz resíduos ou gases. A segurança depende da concentração aplicada, pois o peróxido de hidrogênio é completamente solúvel em água.
Desvantagens
Peróxido de hidrogênio é um poderoso oxidante. Ele reage com uma variedade de substâncias. Por isso, é diluído durante o transporte, como medida de segurança. No entanto, para a desinfecção com peróxido de hidrogénio, são necessárias concentrações elevadas.
Peróxido de hidrogénio decompõe-se lentamente em água e oxigénio. Uma elevação de temperatura e a presença de poluição aumentam este processo.
A concentração de peróxido de hidrogênio em uma solução diminui lentamente. Isto é causado pela seguinte reação:
2 H2O2 → 2 H2O + O2
Esta é uma reacção redox. As moléculas de hidrogênio funcionam em parte como redutores e em parte como oxidantes.
É eficiente o peróxido de hidrogénio?
A eficiência do peróxido de hidrogénio depende de vários factores, tais como pH, catalisadores, temperatura, concentração de peróxido e tempo de reacção.
Quais são os efeitos do peróxido de hidrogénio na saúde?
Exposição ao peróxido de hidrogénio ocorre através da inalação de humidade ou névoa, através da absorção de alimentos e através do contacto com a pele ou olhos. O peróxido de hidrogênio pode irritar os olhos, a pele e as membranas mucosas. A exposição dos olhos a concentrações iguais ou superiores a 5% pode resultar em danos permanentes aos olhos. Testes com animais de laboratório da American International Agency on Cancer Research (IARC) mostram que o peróxido de hidrogênio pode ser cancerígeno para os animais. Testes de laboratório com bactérias mostram que o peróxido de hidrogênio é mutagênico; ele muda e danifica o DNA. Quando os humanos inalam peróxido de hidrogênio, ele causa irritação pulmonar. A exposição da pele causa bolhas dolorosas, queimaduras e clareamento da pele. Os órgãos extra-susceptíveis à exposição ao peróxido de hidrogênio são os pulmões, os intestinos, o timo, o fígado e os rins. Os efeitos da exposição crónica nos humanos são desconhecidos. Os efeitos na reprodução e desenvolvimento ainda não foram demonstrados.
Qual é a legislação para o peróxido de hidrogênio?
EU
Peróxido de hidrogênio não é mencionado na Norma Européia para Água Potável 98/83/EC.
USA
Nos EUA, o peróxido de hidrogênio é registrado como pesticida pela EPA em 1977.
Que substâncias podem ser combinadas com o peróxido de hidrogênio?
Para desinfecção, o peróxido de hidrogénio pode ser combinado com outros agentes. Por exemplo, ácido peracético e peroxona.