osnaz_cikle

Category:

Про перекись водорода и жука-ракетчика

Cергей Бесараб (Siarhei V. Besarab) steanlab

Хабра-химик, турист, авантюрист и радиолюбитель :)
Продолжение, начало:
https://osnaz-cikle.livejournal.com/231240.html

Техника безопасности при работе с перекисью водорода

Каждому кто дочитал до этого раздела скорее всего ясно, что перекись — это сильный окислитель, а значит ее крайне необходимо хранить вдали от легковоспламеняющихся/горючих веществ и восстановителей. H2O2 как в чистом, так и в разбавленном виде может образовывать взрывоопасные смеси при контакте с органическими соединениями. Учитывая все выше сказанное, можно написать так

Перекись водорода несовместима с горючими материалами, любыми горючими жидкостями и металлами и их солями (в порядке снижения каталитического действия) — осмий, палладий, платина, иридий, золото, серебро, марганец, кобальт, медь, свинец

Говоря про металлические катализаторы разложения нельзя отдельно не сказать про осмий. Это не только самый плотный металл на Земле, он еще и лучшее в мире оружие для разложения перекиси водорода.

Эффект ускорения разложения перекиси водорода для этого металла наблюдается в количествах, которые даже не каждым аналитическим методом возможно обнаружить — чтобы очень эффективно (х3-х5 раз относительно перекиси без катализатора) перекись разложить на кислород и воду нужен всего лишь 1 грамм осмия на 1000 тонн пероксида водорода.

Ремарка про «взрывной характер»: (сразу хотел написать “я-перекись”, но постеснялся). В случае перекиси водорода, сферическая девочка Саша, которой с этой перекисью приходится работать, чаще всего боится взрыва. И в принципе, в опасениях Александры есть здравый смысл. Ведь перекись может взорваться по двум причинам. Во-первых от того, что в герметичном контейнере будет протекать постепенное разложение H2O2, выделение и накопление кислорода. Давление внутри контейнера будет расти, расти и в итоге БУМ! Во-вторых есть вероятность того, что при контакте перекиси водорода с какими-то веществами произойдет образование неустойчивых пероксидных соединений, которые могут сдетонировать от удара, нагрева и т.п. В классном пятитомнике Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials по этому поводу сказано столько, что я даже решил это спрятать под спойлер. Информация применима для концентрированной перекиси водорода >= 30% и <50%:

Абсолютная несовместимость

взрывается при контакте с: спирты+серная кислота, ацеталь+уксусная кислота+нагрев, уксусная кислота+N-гетероциклы (выше 50 °C), ароматические углеводороды+трифторуксусная кислота, азелаиновая кислота+серная кислота (около 45 °C), трет-бутанол+серная кислота, карбоксильные кислоты (муравьиная, уксусная, винная), дифенилдиселенид (выше 53 °C), 2-этоксиэтанол+полиакриламидный гель+толуол+нагрев, галий+соляная кислота, сульфат железа (II)+азотная кислота+карбоксиметилцеллюлоза, азотная кислота + кетоны (2-бутанон, 3-пентанон, циклопентанон, циклогексанон), азотистые основания (аммиак, гидразин гидрат, диметилгидразин), органические соединения (глицерин, уксусная кислота, этанол, анилин, хинолин, целлюлоза, угольная пыль), органические материалы + серная кислота (особенно в ограниченном пространстве), вода + кислородсодержащая органика (ацетальдегид, уксусная кислота, ацетон, этанол, формальдегид, муравьиная кислота, метанол, пропанол, пропаналь), винилацетат, спирты+хлорид олова, оксид фосфора (V), фосфор, азотная кислота, антимонит, трисульфид мышьяка, хлор+гидроксид калия+хлорсульфоновая кислота, сульфид меди, сульфид железа (II), муравьиная кислота+органические загрязнения, селенид водорода, ди- и моноксид свинца, сульфид свинца (II), диоксид марганца, оксид ртути (I), дисульфид молибдена, иодат натрия, оксид ртути (II)+ азотная кислота, диэтиловый эфир, этилацетат, тиомочевина+уксусная кислота загорается при контакте с: фурфуриловым спиртом, порошкообразные металлы (магний, цинк, железо, никель), древесные опилки бурная реакция с: изопропоксид алюминия+соли тяжелых металлов, древесный уголь, каменный уголь, тетрагидроалюминат лития, щелочные металлы, метанол+фосфорная кислота, ненасыщенные органические соединения, хлорид олова (II), оксид кобальта, оксид железа, гидроксид свинца, оксид никеля

В принципе, если относится к концентрированной перекиси уважительно, и не комбинировать с указанным выше веществами, то можно годами комфортно работать и ничего не бояться. Но береженого и бог бережет, поэтому плавно переходим к средствам индивидуальной защиты.

СИЗ и ликвидация последствий

Идея написания статьи возникла когда я решил сделать заметку в канал, посвященную вопросам безопасной работы с концентрированными растворами H2O2. Благо очень многие читатели приобрели себе канистры с пергидролем (на случай «в аптеке ничего нет»/«до аптеки не дойдем») и даже успели сгоряча получить химические ожоги. Поэтому большая часть написанного ниже (да и выше) относится в основном к растворам с концентрацией выше 6%. Чем выше концентрации — тем актуальнее наличие СИЗ.

Для безопасной работы, в качестве средств индивидуальной защиты всего-то нужны перчатки из поливинилхлорида/бутилкаучука, полиэтилена, полиэфирных и других пластиков для защиты кожи рук, очки или защитные маски из прозрачных полимерных материалов для защиты глаз. Если образуются аэрозоли — добавляем к комплекту респиратор с противоаэрозольной защитой (а лучше вообще угольный ABEK фильтропатрон с P3 защитой). При работе со слабыми растворами (up to 6%) достаточно перчаток.

На «поражающих эффектах» остановлюсь подробнее. Перекись водорода это умеренно опасное вещество, при попадании на кожу и в глаза вызывает химические ожоги. Вреден при вдыхании и проглатывании. См. картинку из SDS («Окислитель»-«Корродирует»-«Раздражитель»):

Чтобы не ходить вокруг да около — сразу и напишу о том, что делать, если перекись водорода концентрацией >6% вступила в контакт с неким сферическим человеком без средств индивидуально защиты.

При попадании на кожу — стереть сухой тряпкой, или тампоном смоченным спиртом. Затем необходимо промывать поврежденную кожу обильной струей воды в течении 10 минут. При попадании в глаза — немедленно промыть широко раскрытые глаза, а также под веками слабой струей воды (или 2% раствором питьевой соды) не менее 15 минут. Обратится к врачу-офтальмологу. При проглатывании — обильное питье (=простая вода литрами), активированный уголь (1 таблетка на 10 кг веса), солевое слабительное (сульфат магния). Не вызывать рвоту (=промывание желудка ТОЛЬКО врачом, с помощью зонда, и никаких привычных уже «два пальца в рот»). Не давать что либо через рот человеку без сознания.

Вообще

проглатывание особенно опасно

, так как при разложении в желудке образуется большое количество газа (в 10 раз больше объема 3% раствора), что приводит к вздутию живота и сдавливанию внутренних органов. Для этого и нужен активированный уголь…

Если с лечением последствий для организма все более или менее понятно, то стоит еще пару слов сказать и про утилизацию лишней/старой/разлитой по неопытности перекиси водорода.

… утилизация перекиси водорода производится либо а)разбавлением водой и сливом в канализацию, либо б)разложением с помощью катализаторов (пиросульфит натрия и т.п.), либо в)разложением нагревом (в т.ч. кипячение)

Как это все выглядит на примере. Например в лаборатории разлил я нечаянно литр 30% перекиси водорода. Ничего не вытираю, а засыпаю жидкость смесью равных количеств (1:1:1):
кальцинированной соды*+песка+бентонита** (=”бентонитовый наполнитель для лотков”).
* https://ru.wikipedia.org/wiki/Карбонат_натрия
** https://ru.wikipedia.org/wiki/Бентонит

Затем эту смесь смачиваю водой до образования кашицы, кашицу совком собираю в контейнер, и переношу в ведро с водой (заполнены две трети). И уже в ведро с водой я постепенно добавляю раствор пиросульфита натрия с 20% избытком. Чтобы все это дело нейтрализовать по реакции:

Na2S2O5 + 2H2O2 = Na2SO4 + H2SO4 + H2O

Если соблюдать условия задачи (литр 30% раствора) то выходит что для нейтрализации нужно 838 грамм пиросульфита (с избытком выходит килограмм соли). Растворимость этого вещества в воде ~ 650 г/л, т.е. примерно полтора литра концентрированного раствора понадобится. Мораль такова — либо не разливайте пергидроль на пол, либо разводите его посильнее, а то не наберетесь нейтрализаторов :)

При поиске возможных замен пиросульфиту, Капитан Очевидность рекомендует использовать те реагенты, которые при реакции с перекисью водорода не дают аховые объемы газа. Это может быть например сульфат железа (II). Он продается в хозяйственных магазинах и даже в РБ. Для нейтрализации H2O2 требуется подкисленный серной кислотой раствор:

2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2H2O

Можно использовать и иодид калия (тоже подкисленный серной кислотой):

2KI + H2O2 + H2SO4 = I2 + 2H2O + K2SO4

Напомню, что все рассуждения строятся на вводных задачи (30% р-р), если вы разлили перекись концентрациями пониже (3–7%) то можно использовать и подкисленный серной кислотой перманганат калия. Если кислород там даже и выделяется, то благодаря низким концентрациям “наворотить дел” он не сможет при всем желании.

Про жука

А я не забыл про него, родимого. Будет в качестве награды тем, кто дочитал очередной мой longread .
Не знаю задумывался ли 30 лет назад уважаемый Алексей JetHackers Стаценко aka @MagisterLudi (https://habr.com/ru/users/magisterludi/) о своих реактивных ранцах, но вот у меня точно какие-то такие мысли возникали. Особенно, когда на VHS кассете доводилось смотреть (а то и пересматривать) светлую диснеевскую сказку-фильм “Ракетчик” (в оригинале Rocketeer).

Связь здесь следующая. Как я писал ранее, перекись водорода высоких концентраций (вроде отечественной марки В) с высокой степенью очистки (прим. — т.н. high-test peroxide или HTP) может использоваться в качестве топлива в ракетах (и торпедах). Притом использоваться она может как в виде окислителя в двухкомпонентных двигателях (например, как замена жидкого кислорода), так и в виде т.н. монотоплива. В последнем случае H2O2 закачивается в “камеру сгорания”, где разлагается на металлическом катализаторе (любой из металлов, упомянутых ранее в статье, например, серебро или платина) и под давлением, в виде пара с температурой около 600 °C, выходит из сопла, создавая тягу.

Самое интересное, что такое же внутреннее устройство (“камера сгорания”, сопла и т.п.) имеет внутри своего тельца небольшой жук из подсемейства жужелиц. Жук-бомбардир он называется официально, но мне вот его внутреннее устройство (=картинка в начале статьи) напоминает агрегат из упомянутого выше фильма 1991 года :

Бомбардиром жучок называется потому как способен более или менее прицельно выстреливать из желёз в задней части брюшка кипящей жидкостью с неприятным запахом.

Температура выброса может достигать 100 градусов по Цельсию, а скорость выброса 10 м/с. Один выстрел длится от 8 до 17 мс, и состоит из 4–9 непосредственно следующих друг за другом импульсов. Чтобы не пришлось перематывать в начало, повторю здесь картинку (она вроде взята из журнала Science за 2015 год из «одноименной» статьи).
https://science.sciencemag.org/content/348/6234/563

Жук продуцирует внутри себя два “компонента ракетного топлива” (т.е. он все ж не “монотопливный”). Сильный восстановитель — гидрохинон
https://ru.wikipedia.org/wiki/Гидрохинон (использовался ранее как проявитель в фотографии). И сильный окислитель — перекись водорода. При угрозе жук сокращает мышцы, которые выталкивают два реагента через клапанные трубки в смесительную камеру, содержащую воду и смесь ферментов (пероксидаз) разлагающих перекись. В сочетании, реагенты дают бурную экзотермическую реакцию, жидкость закипает и превращается в газ (= “аннигиляция”). В общем, жук обваривает потенциального врага струей кипятка (но для первой космической тяги явно недостаточно). Но…По крайней мере жука вполне можно считать иллюстрацией к разделу Техника безопасности при работе с перекисью водорода.

Мораль следующая:

%USERNAME%, не будь как жук-бомбардир, не смешивай без понимания перекись с восстановителем! :)

Дополнение от drWhy https://habr.com/ru/users/drwhy/:

«Похоже, земной жук-бомбардир стал прообразом плазменного жука из «Звёздного десанта». Вот у него как раз импульса (не тяги!) хватает для развития первой космической скорости, механизм выработался в ходе эволюции и использовался для забрасывания спор на орбиту с целью расширения ареала, а также пригодился в качестве оружия против неповоротливых крейсеров противника»

Ну вот и про жука рассказал и с перекисью разобрались. На этом пока и остановимся.

Важно!

Все остальное (в том числе обсуждение заметок, промежуточные черновики и абсолютно все мои публикации) — можно найти в телеграм-канале LAB66.

https://t.me/joinchat/AAAAAFFhzPKyiLO85pRxUAДОПОЛНЕНИЕ от 05.06.2020: проведена «контрольная закупка» аптечной перекиси. Результаты — смотреть в статье на Patreon. Проверяем, что продается в наших аптеках (картинка кликабельна)!

Благодарности: автор выражает глубокую признательность всем активным участникам комьюнити LAB-66

— людям которые активно финансово поддерживают наш «научно-технический уголок» (= телеграм-канал), наш чат (и экспертов в нем, которые оказывают круглосуточную (!!!) техподдержку), и конечного самого автора. За все это спасибо, ребята, от @steanlab https://habr.com/ru/users/steanlab/!
«осмиевый катализатор» для роста и развития упомянутого выше комьюнити: ===>

  1. мастер кард 5536 0800 1174 5555
  2. яндекс деньги 410018843026512
    https://money.yandex.ru/to/410018843026512
  3. веб мани 650377296748
  4. 4. крипта BTC: 3QRyF2UwcKECVtk1Ep8scndmCBoRATvZkx,
    ETH: 0x3Aa313FA17444db70536A0ec5493F3aaA49C9CBf
  5. Стать патроном канала LAB-66 https://www.patreon.com/steanlab

Использованные источники

Hydrogen Peroxide Technical Library
https://web.archive.org/web/20091229052623/http://www.h2o2.com/intro/FMC_MSDS_40_to_60.pdf

Decomposition of Hydrogen Peroxide — Kinetics and Review of Chosen Catalysts
https://web.archive.org/web/20181222153038/http://www.proakademia.eu/gfx/baza_wiedzy/461/nr_26_45-52_2_3.pdf

Material Compatibility with Hydrogen Peroxide
https://web.archive.org/web/20160304043621/http://www.ozoneservices.com/articles/004.htm

Шандала М.Г. Актуальные вопросы общей дезинфектологии. Избранные лекции. — М.: Медицина, 2009. 112 с.

Lewis, R.J. Sr. Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials. 12th Edition. Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. 2012., p. V4: 2434

Haynes, W.M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95th Edition. CRC Press LLC, Boca Raton: FL 2014-2015, p. 4-67

W.T. Hess «Hydrogen Peroxide». Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 13 (4th ed.). New York: Wiley. (1995). pp. 961–995.

C. W. Jones, J. H. Clark. Applications of Hydrogen Peroxide and Derivatives. Royal Society of Chemistry, 1999.

Ronald Hage, Achim Lienke; Lienke Applications of Transition-Metal Catalysts to Textile and Wood-Pulp Bleaching. Angewandte Chemie International Edition. 45 (2): 206–222. (2005).

Schildknecht, H.; Holoubek, K. The bombardier beetle and its chemical explosion. Angewandte Chemie. 73: 1–7. (1961).

Jones, Craig W. Applications of hydrogen peroxide and its derivatives. Royal Society of Chemistry (1999)

Goor, G.; Glenneberg, J.; Jacobi, S. Hydrogen Peroxide. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. (2007).

Ascenzi, Joseph M., ed. Handbook of disinfectants and antiseptics. New York: M. Dekker. p. 161. (1996).

Rutala, W. A.; Weber, D. J. Disinfection and Sterilization in Health Care Facilities: What Clinicians Need to Know. Clinical Infectious Diseases. 39 (5): 702–709. (2004).

Block, Seymour S., ed. Chapter 9: Peroxygen compounds. Disinfection, sterilization, and preservation (5th ed.). Philadelphia: Lea & Febiger. pp. 185–204. (2000).

O'Neil, M.J. The Merck Index — An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry, 2013., p. 889

Larranaga, M.D., Lewis, R.J. Sr., Lewis, R.A.; Hawley's Condensed Chemical Dictionary 16th Edition. John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ 2016., p. 735

Sittig, M. Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens, 1985. 2nd ed. Park Ridge, NJ: Noyes Data Corporation, 1985., p. 510

Larranaga, M.D., Lewis, R.J. Sr., Lewis, R.A.; Hawley's Condensed Chemical Dictionary 16th Edition. John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ 2016., p. 735

Сборник важнейших официальных материалов по вопросам дезинфекции, стерилизации, дезинсекции, дератизации: В 5 т. / Информ.-изд. центр Госкомсанэпиднадзора Рос. Федерации, НИИ профилакт. токсикологии и дезинфекции; Под общ. ред. М. Г. Шандалы. — М.: ТОО «Рарогъ», 1994

Disclaimer: вся информация, изложенная в статье, предоставлена сугубо с информационными целями и не является прямым призывом к действию. Все манипуляции с химическими реактивами и оборудованием вы проводите на свой страх и риск. Автор не несет никакой ответственности за небрежное обращение с агрессивными растворами, безграмотность, отсутствие базовых школьных знаний и т.п. Если не чувствуете в себе уверенности понять написанное — попросите проконтролировать ваши действия родственника/друга/знакомого который имеет профильное образование. И обязательно используйте СИЗ с максимально точным соблюдением техники безопасности.

Теги:

гражданская оборонаперекись водородаприменение перекиси водородаhydrogen peroxideH2O2пергидрольpublic safetyпроверка перекиси водородапольза перекисивред перекисиперекись инструкцияперекись водорода взрывперекись аптечнаяперекись концентратперекись бытоваяперекись бассейнперекись википедияперекись таблеткиплесеньвирусдезинфектантt.me/lab66обеззараживаниедезинфекция поверхностиэпидемияSARSMERSDIYобработкаdisinfectantbleachСИЗСИЗОДразбавить перекисьсвободные радикалыкаталазакровьпочему перекись шипитперекись пенитсяперекись щиплетпероксидазаhouseholdокислениеокислителидешевый антисептиквыпил перекисьперекись попала в глазперекись попала в ротразлил перекисьантидотEPAкак хранить перекисьвыпил перекись водородаотравление перекисью водородаобработка перекисьюперекись пропорциираствор перекисикак разводить перекисьантисептикибытовая химия

Хабы:

Антивирусная защитаНаучно-популярноеЗдоровьеХимияЭкология

окончание
начало: https://osnaz-cikle.livejournal.com/231240.html


Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded