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Wasserstoffperoxid

Wasserstoffperoxid (H2O2) ist eine blassblaue, in verdünnter Form farblose, weitgehend stabile Flüssigverbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff. Es ist etwas viskoser als Wasser, eine schwache Säure und gegenüber den meisten Stoffen ein sehr starkes Oxidationsmittel, das als solches heftig mit Substanzen wie etwa Kupfer, Messing, Kaliumiodid reagiert und somit als starkes Bleich- und Desinfektionsmittel fungiert. In hochkonzentrierter Form ist es sowohl als Einzel- als auch als Komponentenraketentreibstoff einsetzbar.

Strukturformel
Keile zur Verdeutlichung der räumlichen Struktur
Allgemeines
Name Wasserstoffperoxid
Andere Namen
  • Perhydrol
  • Wasserstoffsuperoxid
  • Hydrogenium peroxydatum
  • Dioxidan
  • HYDROGEN PEROXIDE (INCI)
Summenformel H2O2
Kurzbeschreibung

farblose, fast geruchlose Flüssigkeit

Externe Identifikatoren/Datenbanken
Arzneistoffangaben
ATC-Code
Eigenschaften
Molare Masse 34,02 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte
  • 1,71 g·cm−3 (−20 °C, Feststoff)
  • 1,463 g·cm−3 (20 °C, rein)
Schmelzpunkt

−0,43 °C (rein)

Siedepunkt

150,2 °C (rein)

Dampfdruck
  • 1,9 hPa (20 °C, rein)
pKS-Wert
  • 11,75 (20 °C)
  • 11,8 (25 °C)
Löslichkeit

mischbar mit Wasser

Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

für die wässrige ≥ 60%ige Lösung

Gefahr

H- und P-Sätze H:271​‐​302​‐​314​‐​332​‐​335​‐​412
P:280​‐​305+351+338​‐​310
MAK

DFG/Schweiz: 0,5 ml·m−3 bzw. 0,71 mg·m−3

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−188 kJ·mol−1

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Im Handel ist Wasserstoffperoxid meist als wässrige Lösung zu beziehen und unterliegt je nach Konzentration variablen Vorschriften.

Inhaltsverzeichnis

Wasserstoffperoxid wurde zum ersten Mal 1818 von Louis Jacques Thénard durch Reaktion von Bariumperoxid mit Salpetersäure hergestellt. Das Verfahren wurde zunächst durch den Einsatz von Salzsäure, dann von Schwefelsäure verbessert. Letzteres eignet sich besonders gut, da das Nebenprodukt Bariumsulfat dabei ausfällt. Thénards Verfahren wurde vom Ende des 19. Jahrhunderts bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts benutzt.

Lange Zeit glaubte man, dass reines Wasserstoffperoxid instabil sei, da Versuche, es vom bei der Herstellung anfallenden Wasser zu trennen, scheiterten. Dies war der Tatsache geschuldet, dass Festkörperspuren und Schwermetallionen zu einem katalytischen Abbau oder gar zu einer Explosion führen. Absolut reines Wasserstoffperoxid wurde erstmals 1894 von Richard Wolffenstein per Vakuumdestillation gewonnen.

Früher wurde Wasserstoffperoxid hauptsächlich durch Elektrolyse von Schwefelsäure hergestellt. Dabei bildet sich Peroxodischwefelsäure, die dann wieder zu Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid hydrolysiert wird.

  1. 2 S O 4 2 S 2 O 8 2 + 2 e {\displaystyle \mathrm {\ 2\ SO_{4}^{2-}\longrightarrow S_{2}O_{8}^{2-}+2\ e^{-}} }
  2. S 2 O 8 2 + 2 H 2 O H 2 O 2 + 2 H S O 4 {\displaystyle \mathrm {\ S_{2}O_{8}^{2-}+2\ H_{2}O\longrightarrow H_{2}O_{2}+2\ HSO_{4}^{-}} }

Heute wird Wasserstoffperoxid technisch durch das Anthrachinon-Verfahren hergestellt. Dazu wird Anthrahydrochinon mit Luftsauerstoff unter Druck zu Wasserstoffperoxid und Anthrachinon umgesetzt. Anthrachinon kann im nächsten Schritt erneut mit Wasserstoff zum Anthrahydrochinon reduziert werden.

Die Bruttogleichung lautet:

H 2 + O 2 H 2 O 2 {\displaystyle \mathrm {H_{2}+O_{2}\longrightarrow H_{2}O_{2}} }

Im Labormaßstab wird Wasserstoffperoxid auch bei der Behandlung von Peroxiden mit Säuren hergestellt. Ein historisch wichtiges Reagens ist Bariumperoxid, das in einer schwefelsauren Lösung zu Wasserstoffperoxid und Bariumsulfat reagiert.

B a O 2 + 2 H 3 O + + S O 4 2 H 2 O 2 + B a S O 4 + 2 H 2 O {\displaystyle \mathrm {BaO_{2}+2\ H_{3}O^{+}+SO_{4}^{2-}\longrightarrow H_{2}O_{2}+BaSO_{4}+2\ H_{2}O} }

Die molaren Standardbildungsenthalpien betragen:

  • ΔfH0 gas: −136,11 kJ/mol
  • ΔfH0 liq: −188 kJ/mol
  • ΔfH0 sol: −200 kJ/mol

Physikalische Eigenschaften

Die Verbindung ist mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar. Obwohl die Schmelzpunkte der reinen Komponenten relativ ähnlich sind, werden in Mischungen signifikant niedrigere Schmelzpunkte beobachtet. Dabei wird ein definiert bei −52,1 °C schmelzendes Dihydrat (H2O2·2H2O) gefunden. Dieses bildet mit den Reinstoffkomponenten zwei Eutektika bei einem Wasserstoffperoxidgehalt von 452 g/kg mit −52,4 °C und von 612 g/kg mit −56,5 °C. Wasserstoffperoxid und Wasser bilden kein azeotrop siedendes Gemisch.

Das H2O2-Molekül ist hinsichtlich der beiden O–O–H-Ebenen gewinkelt (Diederwinkel = 90,2±0,6°). Die O–O-Bindungslänge beträgt 145,3±0,7 pm, die O–H-Bindungslänge 99,8±0,5 pm sowie der O–O–H-Bindungswinkel 102,7±0,3°. In flüssiger Phase werden wie beim Wasser Wasserstoffbrücken gebildet. Die gewinkelte Struktur und geänderte Wasserstoffbrückenstruktur führt zu einer im Vergleich zu Wasser wesentlich höheren Dichte und etwas höheren Viskosität.

Physikalische Eigenschaften von wässrigen Wasserstoffperoxidlösungen.
H2O2-Massenanteil (w ) 0 % 10 % 20 % 35 % 50 % 70 % 90 % 100 %
Schmelzpunkt (in °C) 0 −6 −14 −33 −52,2 −40,3 −11,9 −0,43
Siedepunkt (in °C, 101,3 kPa) 100 101,7 103,6 107,9 113,8 125,5 141,3 150,2
Dichte (in g·cm−3) 00 °C 0,9998 1,1441 1,2110 1,3071 1,4136 1,4700
20 °C 0,9980 1,03 1,07 1,1312 1,1953 1,2886 1,3920 1,4500
25 °C 0,9971 1,1282 1,1914 1,2839 1,3867 1,4425
Dampfdruck (in hPa) 20 °C 23 17 8 1,9
30 °C 42 30,7 14,7 6,67 3,9
50 °C 123 13,2
Spezifische Wärmekapazität (in J·K−1·g−1) 25 °C 4,18 3,96 3,78 3,57 3,35 3,06 2,77 2,62
Viskosität (in mPa·s) 00 °C 1,7920 1,8200 1,8700 1,9300 1,8800 1,8190
20 °C 1,0020 1,1100 1,1700 1,2300 1,2600 1,2490
Brechungsindex ( n D 20 {\displaystyle n_{D}^{20}} ) 1,3330 1,3563 1,3672 1,3827 1,3995 1,4084

Wasserstoffperoxid ist eine sehr schwache Säure. In Wasser stellt sich das folgende Gleichgewicht ein:

H 2 O 2 + H 2 O H 3 O + + H O 2 {\displaystyle \mathrm {H_{2}O_{2}+H_{2}O\rightleftharpoons \ H_{3}O^{+}+HO_{2}^{-}} }

Die Säurekonstante beträgt KS = 1,6·10−12 bzw. pKS = 11,8.

Chemische Eigenschaften

Wasserstoffperoxid neigt dazu, in Wasser und Sauerstoff zu zerfallen. Insbesondere bei hochkonzentrierten Lösungen und bei Kontakt mit Metalloberflächen beziehungsweise der Gegenwart von Metallsalzen und Oxiden kann eine spontane Zersetzung erfolgen. Die Zerfallsreaktion verläuft mit einer Reaktionswärme von −98,20 kJ·mol−1 bzw. −2887 kJ·kg−1 stark exotherm. Zudem wird mit 329 l·kg−1 Wasserstoffperoxid eine erhebliche Gasmenge freigesetzt:

2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 {\displaystyle \mathrm {2\ H_{2}O_{2}\longrightarrow 2\ H_{2}O+O_{2}} }
Disproportionierung zweier Moleküle Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff.

Die spezifischen Zersetzungswärmen relativieren sich mit zunehmender Verdünnung, wobei ein praktisch linearer Zusammenhang mit der Wasserstoffperoxidkonzentration besteht.

Zersetzung von Wasserstoffperoxidlösungen.
H2O2-Massenanteil (w ) 0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 %
Konzentration H2O2 (in mol·kg−1) 0 2,94 5,88 8,82 11,76 14,70 17,64 20,58 23,53 26,45 29,39
Zersetzungswärme (in kJ·kg−1) 0 281,2 557,8 838,2 1118,6 1402,1 1691,1 1982,4 2275,3 2596,4 2884,7
Gasfreisetzung (in l·kg−1) 0 32,9 65,8 98,7 131,7 164,6 197,5 230,4 263,3 296,2 329,1

Diese Zersetzungsreaktion wird unter anderem durch Schwermetallionen, I- und OH-Ionen katalysiert. Daher werden H2O2-Lösungen im Handel mit Stabilisatoren (unter anderem Phosphorsäure) versetzt. Es ist ein starkes Oxidationsmittel. Unter Verminderung der Oxidationsstufe von −I auf −II entstehen als Reaktionsprodukte nur Wasser und Sauerstoff. Schwer abzutrennende oder störende Nebenprodukte fallen nicht an, was seine Anwendung im Labor vereinfacht.

Abhängig von der Lage beider Redox-Potentiale kann H2O2 auch als Reduktionsmittel wirken, so wird im Sauren das MnVII (im Kaliumpermanganat) reduziert.

Wasserstoffperoxid ist eine sehr schwache Säure; seine anorganischen Salze und organischen Ester sind die Hydroperoxide und Peroxide.

Wasserstoffperoxid verursacht charakteristische Wunden, die verzögert sichtbar werden und allmählich stechende Schmerzen verursachen.

Wasserstoffperoxid wirkt stark ätzend, besonders als Dampf. Falls man Wasserstoffperoxid auf die Haut bekommt, sollte man die Stelle mit Wasser gut spülen (Verdünnung) oder das Wasserstoffperoxid zumindest sofort von der Haut entfernen. Dringt es in die Haut ein, so zersetzt es sich dort rasch, und die entstehenden Sauerstoffbläschen lassen die Haut weiß erscheinen.

Allgemein wirkt Wasserstoffperoxid zytotoxisch und durch seine starke Toxizität gegenüber vielen prokaryotischen Kleinstlebewesen desinfizierend.

Wasserstoffperoxid entsteht bei zahlreichen biochemischen Prozessen. Im biologischen Kreislauf entsteht es durch die oxidative Metabolisierung von Zucker. Der Organismus schützt sich gegen seine toxische Wirkung mittels EnzymenKatalasen, Peroxidasen, die es wieder zum ungiftigen O2 und H2O zersetzen.

Zudem stellt Wasserstoffperoxid ein Signalmolekül für die Induktion der pflanzlichen Abwehr von Pathogenen dar (Aspekt der Zytotoxizität).

Graufärbung von Haaren im Alter

Deutsche und britische Forscher gaben in einer Studie im März 2009 bekannt, dass die „Graufärbung“ (eigentlich Weißfärbung) von Haaren im Alter Folge eines geringeren Abbaus von Wasserstoffperoxid in den Haaren ist. Man konnte im Laborversuch zeigen, dass Wasserstoffperoxid die Funktion des Enzyms Tyrosinase behindert, das für die Melaninproduktion benötigt wird. Dies geschieht durch Oxidation der in der Tyrosinase enthaltenen Aminosäure Methionin.

Wasserstoffperoxid als starkes Oxidationsmittel eignet sich dazu, als Sauerstoffträger für auf Verbrennung basierende Sprengstoffe zu dienen. Daher sind bei Konzentrationen ab 120 g/kg in der EU die Abgabe an sowie der Besitz, die Verwendung und die Verbringung durch Personen, die nicht zu beruflichen oder gewerblichen Zwecken handeln, verboten und nur bis 349 g/kg genehmigungsfähig. Für den Industriebedarf gibt es wässrige Lösungen mit Konzentrationen von bis zu 70 % H2O2. Hochkonzentrierte Lösungen von Wasserstoffperoxid können sich spontan unter Explosion zersetzen.

Bleichmittel

Zellstoff kann mit Wasserstoffperoxid gebleicht werden

Wasserstoffperoxid ist ein Bleichmittel. Weltweit die häufigste Anwendung ist das Bleichen von Zellstoff. Zellstoff wird aus Holz gewonnen, und das enthaltene Lignin gibt dem Zellstoff einen Gilbton, der bei der Hauptverwendung von Zellstoff für Papier und Papiererzeugnisse als störend empfunden wird.

Im Handwerk werden Hölzer bei der Restaurierung oder der Renovierung mit Wasserstoffperoxid gebleicht und dadurch aufgehellt.

Es kommt beim Blondieren sowie Färben, Tönen und Intensivtönen und zur Fixierung dauerhafter Umformungen (Dauerwelle und Volumenwelle) sowie zum Fixieren permanenter Glättung von Haaren zum Einsatz. Ein sehr heller, künstlicher Blondton wird daher „wasserstoffblond“ genannt. Noch deutlicher wird der Zusammenhang in der englischen Bezeichnung peroxide blonde.

In der Zahnmedizin wird es in unterschiedlichen Konzentrationen zum Bleichen von Zähnen verwendet.

Häufig wird es als an Carbamid gebundenes Peroxid eingesetzt.

Wasserstoffperoxid und wasserstoffperoxidhaltige Bleichmittel, wie etwa ein Peroxyessigsäure-Wasserstoffperoxid-Gemisch, werden in der Werbesprache auch mit dem Kunstwort „Aktiv-Sauerstoff“ bezeichnet. Außer dem Wasserstoffperoxid kommen für Bleichzwecke auch andere Peroxide in Frage, die beim Zutritt von Wasser zerfallen und den aktiven atomaren Sauerstoff abgeben.

Auch bei der Tierpräparation wird es verwendet, um bei Tierschädeln den Knochen weiß zu bleichen. Die hierfür erforderlichen Konzentrationen erfordern entweder ein Gewerbe (Berufsjäger) oder eine Genehmigung nach Art. 5 Abs. 3 der EU-Verordnung.

Wasseraufbereitung

Trinkwasser

Bei der Einwirkung von UV-Strahlen auf Wasserstoffperoxid wird das Hydroxyl-Radikal, ein wesentlich stärkeres Oxidationsmittel als das Peroxid selbst, gebildet. Nachfolgend die Gleichung für die Bildung:

H O O H U V L i c h t 2 O H {\displaystyle \mathrm {HOOH\ {\xrightarrow {UV-Licht}}\ 2\ {\cdot }OH} }

Diese starke Oxidationswirkung wird in der Wasseraufbereitung zum Abbau organischer Verunreinigungen verwendet. Als Beispiel das sogenannte UVOX-Verfahren (UV-Licht und OXidation), mit dem das Herbizid Atrazin und sein Abbauprodukt Desethylatrazin oder auch andere toxische Inhaltsstoffe aus dem Trinkwasser sicher entfernt werden können. Durch diese „nasse Verbrennung“ des Atrazin werden nur Abbauprodukte wie Wasser, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff gebildet, und es tritt keine zusätzliche Aufsalzung des Wassers auf. Zudem ersetzt diese Methode die Verwendung von Aktivkohle, die deutlich kostenintensiver ist.

Kühlwasser

Wasserstoffperoxid wird auch Kühlkreisläufen zugesetzt, um ein Verkeimen, u. a. mit Legionellen, zu verhindern. Dazu wird dem Kühlwasser in periodischen Zeitabständen höherprozentiges (maximal 349 g/kg) Wasserstoffperoxid automatisch dosiert zugesetzt.

Desinfektion und Sterilisation

Eine 3-prozentige Lösung Wasserstoffperoxid wird zur Desinfektion, auch im Haushaltsbereich, eingesetzt. Einsatzbeispiele sind Mund- und Rachenraum (zur Mundspülung wird es auf 0,3 % verdünnt), die Zahnmedizin, die Desinfektion von Kontaktlinsen in Reinigern, die Entkeimung von Packstoffen oder die Desinfektion der Hände in Krankheitsfällen. Demgemäß kommt es in Gesichtscremes zum Einsatz: zur Reinigung der Poren und der Bekämpfung von Pickeln und Hautverunreinigungen. Auch bei der Reinigung von industriellen Abwässern und in der Schwimmbadtechnik erfolgt damit die Desinfektion des Wassers.

Die 35-prozentige Lösung von Wasserstoffperoxid wird in der Lebensmittelindustrie in aseptischen Abfüllanlagen zur Sterilisation von PET-Flaschen, Kunststoffbehältern und den typischen mehrschichtigen Kartonverpackungen verwendet. Zahlreiche Lebensmittel (Getränke, Milch, Milchprodukte, Soßen, Suppen) werden heute zur besseren Haltbarkeit und Produktqualität in Kartons, Becher, Flaschen und Folien aseptisch abgepackt. Dabei wird das Verpackungsmaterial mit 35-prozentigem Wasserstoffperoxid desinfiziert, bevor das jeweilige Lebensmittel eingefüllt wird.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der Einsatz von gasförmigem H2O2 zur Reinraumdekontamination. Dazu wird eine üblicherweise 35-prozentige Lösung in einem speziellen Apparat verdampft und in den zu dekontaminierenden Bereich (Raum, Kammer usw.) geblasen.

Die hohe bakterizide Wirkung von H2O2, die Umweltverträglichkeit und die gute technische Realisierbarkeit sind die Gründe für die weite Verbreitung dieses Verfahrens.

Ein anderes Verfahren zur Raumdesinfektion mit Wasserstoffperoxid stellt die Kaltverneblung dar. Dabei wird Wasserstoffperoxid in ein Aerosol überführt und je nach Konzentration (ab 3 %) nach einem festgelegten Prozesszyklus durch einen Aerosolerzeuger im Raum verteilt. Die Aerosole haben eine Tröpfchengröße von 0,5–40 µm. Die Tröpfchengröße ist abhängig von der eingesetzten Technologie zur Generation der Aerosole. Die Aerosole verteilen sich nach kurzer Zeit gleichmäßig im Raum. Eine geringe Tröpfchengröße wirkt sich positiv auf die Verteilung und die Schwebefähigkeit der Tröpfchen aus. Je nach klimatischen Ausgangsbedingungen des Raumes wird ein Teil der in flüssiger Phase vorliegenden Tröpfchen in die Gasphase überführt. Die dazu notwendige Energie wird der Raumtemperatur entnommen. Der Prozess ist identisch zur adiabaten Befeuchtung. Das Medium durchmischt sich mit dem Medium Luft und bewirkt bei fachgerechter Anwendung eine holotische Desinfektion. Die Apparatur (Generator) zur Verneblung sowie das spezielle Verfahren müssen im Vorfeld zur Wirksamkeit validiert werden. Darüber hinaus ist diese auf Basis vorliegender Normung auf Wirksamkeit zu überprüfen. Hierbei wird das System aus Desinfektionsprodukt und Aerosolerzeuger in einem Labor auf seine Wirksamkeit getestet.

Für den Spezialfall SARS-CoV-2/COVID-19 kommt eine systematische Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2020 über Wasserstoffperoxid (H2O2)-Mundspülungen zu dem Schluss, dass diese keinen Einfluss auf die viruzide Aktivität haben, und empfiehlt, dass "Zahnpflegeprotokolle während der COVID-19-Pandemie überarbeitet werden sollten."

Sauerstoffzuführung

Wasserstoffperoxid kann in Aquarien zum Zuführen von Sauerstoff benutzt werden. Die Sauerstofferzeugung geschieht in einem Oxidator. Dazu wird in einem Gefäß im Aquarium Wasserstoffperoxid mit Hilfe eines Katalysators in Wasser und Sauerstoffradikale gespalten.

Gegen Schimmelbefall

Bei der Innenrenovierung kann Schimmelpilz­befall mit Wasserstoffperoxid bekämpft werden. Dabei wirkt es desinfizierend sowohl gegen die biologisch aktiven Pilzzellen – als Fungizid – als auch gegen die „Konidien“ genannten Sporen der Schimmelpilze.

Durch die bleichende Wirkung entfernt es auch „optisch“ die Rückstände des Schimmelbelags von porösen Untergründen. Wasserstoffperoxid hat gegenüber Alkohol oder Chlorbleichlauge einige Vorteile, da es im Gegensatz zu Alkohol unbrennbar ist, bleichende Wirkung hat und im Gegensatz zu Chlorbleichlauge keine chlorierten Nebenprodukte hinterlässt.

Medizin

In der Zahnmedizin wird H2O2 als dreiprozentige wässrige Lösung zur lokalen Desinfektion des Zahngewebes und zur Blutstillung bei kleineren Eingriffen verwendet. In der Medizin und Notfallmedizin kann die Substanz zur Desinfektion von Oberflächen, Instrumenten, Haut und Schleimhaut verwendet werden. Bei der Reinigung von Wunden kommt Wasserstoffperoxid heutzutage zwar noch vereinzelt zum Einsatz, hat aber seine traditionell bedingte Bedeutung inzwischen verloren, denn es wird innerhalb der Wunde bei Kontakt mit roten Blutkörperchen unter Aufschäumen schnell inaktiviert und entfaltet daher seine Wirkung nur kurz.

Seit geraumer Zeit wird ein Verfahren zum Sterilisieren von bestimmten Medizinprodukten und chirurgischen Instrumenten angewandt, in dem H2O2 als Prozesschemikalie Verwendung findet (H2O2-Plasmaverfahren). Besonders bei thermolabilen Produkten bringt es Vorteile gegenüber der Dampfsterilisation. Es kann z. B. im Vakuum bei Raumtemperatur verdampft und zusätzlich ionisiert werden.

Zudem wird H2O2 zur Desinfektion von Piercings verwendet. Dort soll es die betroffene Stelle desinfizieren und eine mögliche Blutung gerinnen lassen, wodurch ein schnellerer Heilprozess eintreten soll.

Landwirtschaft

In der Landwirtschaft wird Wasserstoffperoxid zur Desinfektion in Gewächshäusern und zur Sauerstoffanreicherung in Nährlösungen von Hydrokulturen benutzt. Wasserstoffperoxid wird auch zur Desinfektion von Tränkeleitungssystemen oder Stalleinrichtungen zum Beispiel in der Schweinehaltung verwendet.

Biologie

Für die Bestimmung von Bakterienkulturen wird der Katalase-Test mit dreiprozentiger Wasserstoffperoxidlösung durchgeführt. Die meisten aeroben und fakultativ anaeroben Bakterien wie auch Pilze haben das Enzym Katalase, das imstande ist, das für die Zellen giftige H2O2 zu spalten.

Experimentell wird Wasserstoffperoxid in der Biologie zur Herbeiführung des programmierten Zelltodes von isolierten eukaryotischen Zellen genutzt.

Forensik

Wasserstoffperoxid wurde in der Forensik zum Nachweis von Blut verwendet. Louis Jacques Thénard entdeckte 1818, dass Hämoglobin Wasserstoffperoxid zersetzt. Christian Friedrich Schönbein entwickelte daraus 1863 einen Test auf Blut. Heute wird jedoch der empfindlichere Kastle-Meyer-Test zum Nachweis von Blut verwendet.

Ätzmittel

In der Mikroelektronik benutzt man das Gemisch von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid – „Piranha“ genannt – zur Reinigung der Oberfläche von Wafern und zur Erzeugung einer dünnen, etwa drei bis vier Nanometer dicken hydrophilen Oxidschicht auf den Wafern. Heutzutage ist die Bezeichnung „SPM“ (Sulfuric Peroxide Mixture) geläufiger. Die Hauptanwendung ist das Entfernen von Fotolacken auf Wafern.

Bei der Herstellung von gedruckten Leiterplatten (Platinen) werden konzentrierte Wasserstoffperoxid-haltige Kupferchlorid-Ätzbäder zum Entfernen des Kupfers verwendet:

C u + C u C l 2 2 C u C l {\displaystyle \mathrm {Cu+CuCl_{2}\longrightarrow 2\ CuCl} } .
Elementares Kupfer reagiert mit Kupfer(II)-chlorid zu Kupfer(I)-chlorid. Es handelt sich hierbei um eine Komproportionierung.

Zur Regeneration der Kupferchlorid-Ätzbäder wird Wasserstoffperoxid zusammen mit Salzsäure eingesetzt:

2 CuCl + 2 Cl ( aq ) + 2 H 3 O ( aq ) + + H 2 O 2 2 CuCl 2 + 4 H 2 O {\displaystyle {\ce {2CuCl \ + 2Cl^{-}_{(aq)}\ + 2H3O^{+}_{(aq)}\ + H2O2 -> 2CuCl2 + 4 H2O}}} .
Durch Reaktion des Kupfer(I)-chlorid mit Wasserstoffperoxid und Salzsäure wird das Kupfer(II)-chlorid regeneriert. Das Kupferatom wird dabei oxidiert.

Dabei werden die Wasserstoffperoxid- und Salzsäurezugabe über das Redoxpotential gesteuert; die hier verwendeten Fotolacke sind stabil gegen Wasserstoffperoxid.

Raketen-/Torpedotriebwerke

Vulcain-II-Raketentriebwerk einer Ariane 5

Als Sauerstofflieferant wird H2O2 durch Zersetzung (vorzugsweise über Braunstein) in U-Booten eingesetzt. In konzentrierter Form kam es bei Raketenantrieben bei Max Valier und der Messerschmitt Me 163 zum Einsatz, außerdem bei U-Boot-Antrieben (Walter-U-Boot). Mit Hilfe von Kaliumpermanganat zersetztes Wasserstoffperoxid wurde als Treibgas für die Treibstoffpumpen (370 kW Leistung) der Rakete A4 (auch bekannt als „Wunderwaffe V2“) verwendet.

In britischen Raketen (z. B. Black Arrow) wurde unzersetztes 85-prozentiges Wasserstoffperoxid als bei Normaltemperatur flüssiger Sauerstoffträger benutzt und mit Kerosin verbrannt, mit dem es hypergolisch reagiert.

Eine der Thesen zum Untergang des russischen Atom-U-Boots K-141 Kursk im Jahre 2000 besagte, dass Wasserstoffperoxid aus einem Tank eines Torpedos drang, mit Eisenoxid im Abschussrohr reagierte und sich entzündete. Der Torpedo explodierte und verursachte ein verheerendes Feuer.

Ein derartiges Treibstoffgemisch (85–98 % Wasserstoffperoxid) für Raketen und Torpedos wird im Englischen auch als HTP (High Test Peroxide) bezeichnet.

Wasserstoffperoxid neigt zu unkontrollierter Zersetzung. So starben am 16. Juli 1934 Kurt Wahmke und zwei Techniker in Kummersdorf bei der Explosion eines mit Wasserstoffperoxid betriebenen Triebwerkes. Aufgrund der Gefährlichkeit in Einsatz und Handhabung (Ätzwirkung, unkontrollierte Zersetzung, Explosion bei Verunreinigungen in Tank und Leitungssystem) ist der Gebrauch heute auf Kleinraketentriebwerke (Rekordversuche, Steuertriebwerke) beschränkt.

Die polnische Höhenforschungsrakete ILR-33 Burstyn verwendet als Treibstoff 98%iges Wasserstoffperoxid, welches katalytisch zersetzt wird

Brandgefahr kann in geeigneter Verbindung mit Eisenspänen und Putzlappen entstehen; die Unfallverhütungsvorschriften schreiben deshalb Vorsichtsmaßnahmen bei der Prozesswasseraufbereitung in metallverarbeitenden Betrieben vor.

Sprengstoffherstellung

Durch die Peroxidgruppe ist die Verbindung energiereich und zerfällt unter Sauerstofffreigabe. Wasserstoffperoxid reagiert in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators mit Aceton zu Acetonperoxid, das ein Triaceton-Triperoxid ist und als Sprengstoff mit TATP bezeichnet wird. Unter Verwendung von Wasserstoffperoxid wird auch der Sprengstoff Hexamethylentriperoxiddiamin (HMTD) hergestellt.

Klassische qualitative und quantitative Analytik

Diese klassischen Methoden verlieren wegen ihrer geringen Nachweisgrenzen und ihrer Umständlichkeit ihre Bedeutung in der Laborpraxis.

Nachweis als blaues Chromperoxid (CrO(O2)2)

Chromtrioxid CrO3 wird im stark sauren Bereich (pH<0) durch Wasserstoffperoxid zum tiefblau gefärbten und etherlöslichen Chrom(VI)-peroxid umgesetzt. Dazu wird Kaliumdichromat im Reagenzglas mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert und mit etwas Ether überschichtet. Bei Anwesenheit von H2O2 färbt sich die Etherphase bläulich. Wegen der Verwendung giftiger und karzinogener Chrom(VI)-Verbindungen ist dieser Test heute nur noch von akademischem Interesse.

Nachweis als gelbes Peroxotitanyl(IV)-Ion

Der Nachweis als Titangelb (nicht zu verwechseln mit dem gleichnamigen organischen Reagenz) ist sehr empfindlich. Titan(IV)-Ionen reagieren mit Spuren von Wasserstoffperoxid zu intensiv orangegelb gefärbten Peroxotitanyl-Komplexionen.

Redox-Titration mit Kaliumpermanganat

Die Konzentration von Wasserstoffperoxid in schwefelsaurer wässriger Lösung kann mit Kaliumpermanganat titrimetrisch ermittelt werden. Ist stattdessen Salzsäure vorhanden, wird Reinhardt-Zimmermann-Lösung hinzugefügt. Der Titration liegt folgende Reaktion zu Grunde:

2 MnO 4 + 5 H 2 O 2 + 6 H 3 O + 2 Mn 2 + + 5 O 2 + 14 H 2 O {\displaystyle {\ce {2 MnO4- + 5 H2O2 + 6 H3O+ -> 2 Mn^2+ + 5O2 + 14 H2O}}}

Der Farbumschlag erfolgt von farblos bis zur schwachen Rosafärbung, die für eine Minute bestehen bleiben sollte. Der Verbrauch von 1 ml KMnO4-Lösung (0,02 mol/l = 0,1N) entspricht 1,701 mg H2O2. Auf diesem Weg können auch Verbindungen titriert werden, die in schwefelsaurer Lösung H2O2 abspalten, wie Peroxide, Perborate oder Percarbonate.

Nachweis mit Iodidstärke-Papier

Iodid-getränktes und stärkehaltiges Filterpapier zeigt bereits geringe Peroxidmengen durch Blaufärbung an. Hierbei oxidiert das Peroxid das Iodid zu Iod, das wiederum mit Stärke zusammen einen charakteristischen blauen Komplex bildet.

Instrumentelle quantitative Analytik

Optische Methoden

Photometrie

Das Oxidationsvermögen von H2O2 ermöglicht eine Vielzahl von (zum Teil enzymatisch katalysierten) chromogenen Reaktionen. Dadurch sind photometrische oder reflektometrische Bestimmungen von H2O2 möglich. Eine der bewährtesten Oxidationsreaktionen ist die „Trinder-Reaktion“ von Phenol mit 4-Aminoantipyrin zu einem violetten Farbstoff. Die Absorbanz ist proportional zur Analytkonzentration und kann bei 510 Nanometer gemessen werden. Chemische Modifikationen der Reagenzien erlauben auch eine Messung bei Wellenlängen von 550 und 750 Nanometer. Mit dieser Methode konnte eine Nachweisgrenze von 1 µmol erzielt werden.

Fluorometrie

Eine der wohl wichtigsten Nachweismethoden für Wasserstoffperoxid ist die peroxidase-katalysierte Oxidation von Amplex Red durch H2O2 zu Resorufin. Resorufin zeigt nach Anregung bei 535 Nanometer eine deutliche Fluoreszenz bei 590 Nanometer, während Amplex Red nicht fluoresziert. Die Wasserstoffperoxidkonzentration kann so mit einer Nachweisgrenze von 5 nmol/l bestimmt werden.

Amperometrische Sensorik

Amperometrische Sensoren zum Nachweis von Wasserstoffperoxid sind schon länger bekannt. Das Messprinzip beruht darauf, dass Wasserstoffperoxid an einer Arbeitselektrode bei einem konstanten Potential entweder kathodisch reduziert oder anodisch oxidiert wird. Der resultierende Strom ist dabei proportional zur Konzentration des H2O2. Das Potential für die kathodische Reduktion liegt meist zwischen −100 und −200 mV und das Potentialfenster für die anodische Oxidation reicht von 600 bis 800 mV bezogen auf eine Ag/AgCl-Referenzelektrode.

Ein weiterer Ansatz ist die Immobilisierung von Enzymen (etwa der Meerrettichperoxidase) auf einer Kompositschicht aus Kohlenstoffnanoröhren und Chitosan. Mit diesen Biosensoren wurde eine Nachweisgrenze von 10,3 µmol/l erzielt. Eine zunehmend wichtigere Rolle spielen biomimetische, nichtenzymatische Sensoren auf Basis von magnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln. Diese übernehmen die katalytische Funktion der Peroxidase und ermöglichen eine Nachweisgrenze von 3,6 µmol/l. Weitere Sonden bedienen sich sogenannter Mn-NTA-Nanodrähte (Mangan-Nitrilotriacetat-Komplex), die amperometrisch die elektrochemische Oxidation des Wasserstoffperoxids verfolgen. Es wurde eine Nachweisgrenze von 0,2 µmol/l beschrieben.

Situation in Deutschland

Die jeweils geltenden Vorschriften für den Stoff und seine wässrige Lösung hängen von der in "Massen-Prozent" oder auch "g/kg" angegebenen massebezogenen Konzentration ab. Hier gibt es verschiedene Grenzwerte.

Konzentration unter 8 %

Nur recht allgemeine Sicherheitsregeln.

Konzentration 8 bis unter 35 %

Ab 80 g/kg gilt die Lösung als Gefahrstoff. Die Zersetzungstemperatur liegt oberhalb von 100 °C. Es gilt:

  • Durchfahrverbot für Tunnel der Kategorie E.
  • Einstufung als Gefahrgut der Klasse 5.1 (brandfördernd)
  • UN-Nummer 2984 / Kennzeichnung 50.

Ab 120 g/kg zählt die EU Wasserstoffperoxid zu den beschränkten Ausgangsstoffen für Explosivstoffe mit der Folge, dass die Verwendung, der Besitz, die Verbringung und die Abgabe durch und an Personen verboten ist, die nicht zu beruflichen oder gewerblichen Zwecken handeln; die berufliche oder gewerbliche Zweckbestimmung ist bei Verkauf zu überprüfen und verdächtige Transaktionen sowie Diebstahl sind meldepflichtig. Verstöße gegen das Besitz- und Verwendungsverbot sind in Deutschland strafbar. Ausnahmegenehmigungen sind jedoch für Gemische bis 35 % möglich.

Ab 200 g/kg ist die Lösung auch als Gefahrgut Klasse 8 (ätzend) zu deklarieren. Die Kennzeichnung erfolgt mit der UN-Nummer 58 / 1014.

Konzentration 35 bis unter 50 %

  • Ab 350 g/kg sind Genehmigungen nach Art. 5 Abs. 3 der EU-Verordnung nicht mehr möglich. Daher ist 349 g/kg eine verbreitete genaue Konzentration im Handel, wenn von "35 %" geschrieben wird. die Zersetzungstemperatur liegt oberhalb von 60 °C.

Konzentration 50 bis unter 60 %

Hier verschärfen sich besonders Empfehlungen und Sicherheitsregeln. Die Neigung zur Zersetzung steigt erheblich, die Zersetzungstemperatur liegt aber immer noch über 60 °C.

Konzentration ab 60 %

Aufgrund der extremen Zersetzungsgefahr gilt bei mind. 600 g/kg die Einstufung H271: "Kann Brand oder Explosion verursachen; starkes Oxidationsmittel". Auch der Kontakt mit schlecht entflammbaren Substanzen kann zur Selbstentzündung führen. Aus diesem Grund gelten beim Transport viel strengere Regeln.

  • Lagerklasse ist 5.1 A statt 5.1 B
  • Kennzeichnung der Gefahr: 558, UN-Nummer 2015
  • Wird es in Tanks befördert, so dürfen auch Tunnel der Kategorien B, C, und D nicht durchfahren werden.
Commons: Wasserstoffperoxid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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  3. Eintrag zuWasserstoffperoxid. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 1. Juli 2012.
  4. D’Ans-Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker, 3. Auflage, Band 1, Springer-Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg 1967 (ChemieOnline – pKb- und pKs-Werte), abgerufen am 27. April 2012.
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  6. DatenblattHydrogen peroxide solution bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 8. Mai 2017 (PDF).
  7. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7722-84-1 bzw. Wasserstoffperoxid), abgerufen am 2. November 2015.
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  44. § 13 Ausgangsstoffgesetz
  45. Eintrag zuWasserstoffperoxid 8 ... <35 % in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. April 2021. (JavaScript erforderlich)
  46. Eintrag zuWasserstoffperoxid 35 ... <50 % in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. April 2021. (JavaScript erforderlich)
  47. Eintrag zuWasserstoffperoxid 35 ... <50 % in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. April 2021. (JavaScript erforderlich)
  48. Eintrag zuWasserstoffperoxid ab 60 % in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. April 2021. (JavaScript erforderlich)
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Wasserstoffperoxid
wasserstoffperoxid, chemische, verbindung, sprache, beobachten, bearbeiten, h2o2, eine, blassblaue, verdünnter, form, farblose, weitgehend, stabile, flüssigverbindung, wasserstoff, sauerstoff, etwas, viskoser, wasser, eine, schwache, säure, gegenüber, meisten,. Wasserstoffperoxid chemische Verbindung Sprache Beobachten Bearbeiten Wasserstoffperoxid H2O2 ist eine blassblaue in verdunnter Form farblose weitgehend stabile Flussigverbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff Es ist etwas viskoser als Wasser eine schwache Saure und gegenuber den meisten Stoffen ein sehr starkes Oxidationsmittel das als solches heftig mit Substanzen wie etwa Kupfer Messing Kaliumiodid reagiert und somit als starkes Bleich und Desinfektionsmittel fungiert In hochkonzentrierter Form ist es sowohl als Einzel als auch als Komponentenraketentreibstoff einsetzbar StrukturformelKeile zur Verdeutlichung der raumlichen StrukturAllgemeinesName WasserstoffperoxidAndere Namen Perhydrol Wasserstoffsuperoxid Hydrogenium peroxydatum Dioxidan HYDROGEN PEROXIDE INCI 1 Summenformel H2O2Kurzbeschreibung farblose fast geruchlose Flussigkeit 2 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 7722 84 1 wassrige Losung EG Nummer 231 765 0ECHA InfoCard 100 028 878PubChem 784DrugBank DB11091Wikidata Q171877ArzneistoffangabenATC Code A01 AB02 D08 AX01 S02 AA06EigenschaftenMolare Masse 34 02 g mol 1Aggregatzustand flussigDichte 1 71 g cm 3 20 C Feststoff 3 1 463 g cm 3 20 C rein 2 Schmelzpunkt 0 43 C rein 2 Siedepunkt 150 2 C rein 2 Dampfdruck 1 9 hPa 20 C rein 2 pKS Wert 11 75 20 C 4 11 8 25 C 4 Loslichkeit mischbar mit Wasser 2 SicherheitshinweiseBitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht fur Arzneimittel Medizinprodukte Kosmetika Lebensmittel und Futtermittel beachtenGHS Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung EG Nr 1272 2008 CLP 5 ggf erweitert 2 fur die wassrige 60 ige Losung GefahrH und P Satze H 271 302 314 332 335 412P 280 305 351 338 310 6 MAK DFG Schweiz 0 5 ml m 3 bzw 0 71 mg m 3 2 7 Thermodynamische EigenschaftenDHf0 188 kJ mol 1 8 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Im Handel ist Wasserstoffperoxid meist als wassrige Losung zu beziehen und unterliegt je nach Konzentration variablen Vorschriften Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Gewinnung und Herstellung 3 Eigenschaften 3 1 Physikalische Eigenschaften 3 2 Chemische Eigenschaften 4 Biologische Eigenschaften Physiologie 4 1 Graufarbung von Haaren im Alter 5 Verwendung 5 1 Bleichmittel 5 2 Wasseraufbereitung 5 2 1 Trinkwasser 5 2 2 Kuhlwasser 5 3 Desinfektion und Sterilisation 5 4 Sauerstoffzufuhrung 5 5 Gegen Schimmelbefall 5 6 Medizin 5 7 Landwirtschaft 5 8 Biologie 5 9 Forensik 5 10 Atzmittel 5 11 Raketen Torpedotriebwerke 5 12 Sprengstoffherstellung 6 Analytik 6 1 Klassische qualitative und quantitative Analytik 6 2 Instrumentelle quantitative Analytik 6 2 1 Optische Methoden 6 2 2 Amperometrische Sensorik 7 Vorschriften 7 1 Situation in Deutschland 7 1 1 Konzentration unter 8 7 1 2 Konzentration 8 bis unter 35 7 1 3 Konzentration 35 bis unter 50 7 1 4 Konzentration 50 bis unter 60 7 1 5 Konzentration ab 60 8 Literatur 9 Weblinks 10 EinzelnachweiseGeschichte BearbeitenWasserstoffperoxid wurde zum ersten Mal 1818 von Louis Jacques Thenard durch Reaktion von Bariumperoxid mit Salpetersaure hergestellt 9 Das Verfahren wurde zunachst durch den Einsatz von Salzsaure dann von Schwefelsaure verbessert Letzteres eignet sich besonders gut da das Nebenprodukt Bariumsulfat dabei ausfallt Thenards Verfahren wurde vom Ende des 19 Jahrhunderts bis in die Mitte des 20 Jahrhunderts benutzt 10 Lange Zeit glaubte man dass reines Wasserstoffperoxid instabil sei da Versuche es vom bei der Herstellung anfallenden Wasser zu trennen scheiterten Dies war der Tatsache geschuldet dass Festkorperspuren und Schwermetallionen zu einem katalytischen Abbau oder gar zu einer Explosion fuhren Absolut reines Wasserstoffperoxid wurde erstmals 1894 von Richard Wolffenstein per Vakuumdestillation gewonnen 11 Gewinnung und Herstellung BearbeitenFruher wurde Wasserstoffperoxid hauptsachlich durch Elektrolyse von Schwefelsaure hergestellt Dabei bildet sich Peroxodischwefelsaure die dann wieder zu Schwefelsaure und Wasserstoffperoxid hydrolysiert wird 2 S O 4 2 S 2 O 8 2 2 e displaystyle mathrm 2 SO 4 2 longrightarrow S 2 O 8 2 2 e S 2 O 8 2 2 H 2 O H 2 O 2 2 H S O 4 displaystyle mathrm S 2 O 8 2 2 H 2 O longrightarrow H 2 O 2 2 HSO 4 Heute wird Wasserstoffperoxid technisch durch das Anthrachinon Verfahren hergestellt Dazu wird Anthrahydrochinon mit Luftsauerstoff unter Druck zu Wasserstoffperoxid und Anthrachinon umgesetzt Anthrachinon kann im nachsten Schritt erneut mit Wasserstoff zum Anthrahydrochinon reduziert werden Die Bruttogleichung lautet H 2 O 2 H 2 O 2 displaystyle mathrm H 2 O 2 longrightarrow H 2 O 2 Im Labormassstab wird Wasserstoffperoxid auch bei der Behandlung von Peroxiden mit Sauren hergestellt Ein historisch wichtiges Reagens ist Bariumperoxid das in einer schwefelsauren Losung zu Wasserstoffperoxid und Bariumsulfat reagiert B a O 2 2 H 3 O S O 4 2 H 2 O 2 B a S O 4 2 H 2 O displaystyle mathrm BaO 2 2 H 3 O SO 4 2 longrightarrow H 2 O 2 BaSO 4 2 H 2 O Die molaren Standardbildungsenthalpien betragen DfH0gas 136 11 kJ mol DfH0liq 188 kJ mol DfH0sol 200 kJ molEigenschaften BearbeitenPhysikalische Eigenschaften Bearbeiten Die Verbindung ist mit Wasser in jedem Verhaltnis mischbar Obwohl die Schmelzpunkte der reinen Komponenten relativ ahnlich sind werden in Mischungen signifikant niedrigere Schmelzpunkte beobachtet Dabei wird ein definiert bei 52 1 C schmelzendes Dihydrat H2O2 2H2O gefunden 12 Dieses bildet mit den Reinstoffkomponenten zwei Eutektika bei einem Wasserstoffperoxidgehalt von 452 g kg mit 52 4 C und von 612 g kg mit 56 5 C 12 Wasserstoffperoxid und Wasser bilden kein azeotrop siedendes Gemisch 13 Das H2O2 Molekul ist hinsichtlich der beiden O O H Ebenen gewinkelt Diederwinkel 90 2 0 6 14 Die O O Bindungslange betragt 145 3 0 7 pm die O H Bindungslange 99 8 0 5 pm sowie der O O H Bindungswinkel 102 7 0 3 14 In flussiger Phase werden wie beim Wasser Wasserstoffbrucken gebildet Die gewinkelte Struktur und geanderte Wasserstoffbruckenstruktur fuhrt zu einer im Vergleich zu Wasser wesentlich hoheren Dichte und etwas hoheren Viskositat Physikalische Eigenschaften von wassrigen Wasserstoffperoxidlosungen 13 H2O2 Massenanteil w 0 10 20 35 50 70 90 100 Schmelzpunkt in C 0 6 12 14 12 33 52 2 40 3 11 9 0 43Siedepunkt in C 101 3 kPa 100 101 7 15 103 6 15 107 9 113 8 125 5 141 3 150 2Dichte in g cm 3 0 0 C 0 9998 1 1441 1 2110 1 3071 1 4136 1 470020 C 0 9980 1 03 15 1 07 15 1 1312 1 1953 1 2886 1 3920 1 450025 C 0 9971 1 1282 1 1914 1 2839 1 3867 1 4425Dampfdruck in hPa 20 C 23 16 17 17 8 2 1 9 2 30 C 42 16 30 7 17 14 7 2 6 67 2 3 9 2 50 C 123 16 13 2 2 Spezifische Warmekapazitat in J K 1 g 1 25 C 4 18 18 3 96 18 3 78 18 3 57 18 3 35 18 3 06 18 2 77 18 2 62 18 Viskositat in mPa s 0 0 C 1 7920 1 8200 1 8700 1 9300 1 8800 1 819020 C 1 0020 1 1100 1 1700 1 2300 1 2600 1 2490Brechungsindex n D 20 displaystyle n D 20 1 3330 1 3563 1 3672 1 3827 1 3995 1 4084 Wasserstoffperoxid ist eine sehr schwache Saure In Wasser stellt sich das folgende Gleichgewicht ein H 2 O 2 H 2 O H 3 O H O 2 displaystyle mathrm H 2 O 2 H 2 O rightleftharpoons H 3 O HO 2 Die Saurekonstante betragt KS 1 6 10 12 bzw pKS 11 8 19 Chemische Eigenschaften Bearbeiten Wasserstoffperoxid neigt dazu in Wasser und Sauerstoff zu zerfallen Insbesondere bei hochkonzentrierten Losungen und bei Kontakt mit Metalloberflachen beziehungsweise der Gegenwart von Metallsalzen und Oxiden kann eine spontane Zersetzung erfolgen Die Zerfallsreaktion verlauft mit einer Reaktionswarme von 98 20 kJ mol 1 bzw 2887 kJ kg 1 stark exotherm 3 Zudem wird mit 329 l kg 1 Wasserstoffperoxid eine erhebliche Gasmenge freigesetzt 2 H 2 O 2 2 H 2 O O 2 displaystyle mathrm 2 H 2 O 2 longrightarrow 2 H 2 O O 2 Disproportionierung zweier Molekule Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff Die spezifischen Zersetzungswarmen relativieren sich mit zunehmender Verdunnung wobei ein praktisch linearer Zusammenhang mit der Wasserstoffperoxidkonzentration besteht 20 Zersetzung von Wasserstoffperoxidlosungen 20 H2O2 Massenanteil w 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Konzentration H2O2 in mol kg 1 0 2 94 5 88 8 82 11 76 14 70 17 64 20 58 23 53 26 45 29 39Zersetzungswarme in kJ kg 1 0 281 2 557 8 838 2 1118 6 1402 1 1691 1 1982 4 2275 3 2596 4 2884 7Gasfreisetzung in l kg 1 0 32 9 65 8 98 7 131 7 164 6 197 5 230 4 263 3 296 2 329 1 Diese Zersetzungsreaktion wird unter anderem durch Schwermetallionen I und OH Ionen katalysiert Daher werden H2O2 Losungen im Handel mit Stabilisatoren unter anderem Phosphorsaure versetzt 21 Es ist ein starkes Oxidationsmittel Unter Verminderung der Oxidationsstufe von I auf II entstehen als Reaktionsprodukte nur Wasser und Sauerstoff Schwer abzutrennende oder storende Nebenprodukte fallen nicht an was seine Anwendung im Labor vereinfacht Abhangig von der Lage beider Redox Potentiale kann H2O2 auch als Reduktionsmittel wirken so wird im Sauren das MnVII im Kaliumpermanganat reduziert 22 Wasserstoffperoxid ist eine sehr schwache Saure seine anorganischen Salze und organischen Ester sind die Hydroperoxide und Peroxide Biologische Eigenschaften Physiologie Bearbeiten Wasserstoffperoxid verursacht charakteristische Wunden die verzogert sichtbar werden und allmahlich stechende Schmerzen verursachen Wasserstoffperoxid wirkt stark atzend besonders als Dampf Falls man Wasserstoffperoxid auf die Haut bekommt sollte man die Stelle mit Wasser gut spulen Verdunnung oder das Wasserstoffperoxid zumindest sofort von der Haut entfernen Dringt es in die Haut ein so zersetzt es sich dort rasch und die entstehenden Sauerstoffblaschen lassen die Haut weiss erscheinen Allgemein wirkt Wasserstoffperoxid zytotoxisch und durch seine starke Toxizitat gegenuber vielen prokaryotischen Kleinstlebewesen desinfizierend Wasserstoffperoxid entsteht bei zahlreichen biochemischen Prozessen Im biologischen Kreislauf entsteht es durch die oxidative Metabolisierung von Zucker Der Organismus schutzt sich gegen seine toxische Wirkung mittels Enzymen Katalasen Peroxidasen die es wieder zum ungiftigen O2 und H2O zersetzen Zudem stellt Wasserstoffperoxid ein Signalmolekul fur die Induktion der pflanzlichen Abwehr von Pathogenen dar Aspekt der Zytotoxizitat Graufarbung von Haaren im Alter Bearbeiten Deutsche und britische Forscher gaben in einer Studie im Marz 2009 bekannt dass die Graufarbung eigentlich Weissfarbung von Haaren im Alter Folge eines geringeren Abbaus von Wasserstoffperoxid in den Haaren ist Man konnte im Laborversuch zeigen dass Wasserstoffperoxid die Funktion des Enzyms Tyrosinase behindert das fur die Melaninproduktion benotigt wird Dies geschieht durch Oxidation der in der Tyrosinase enthaltenen Aminosaure Methionin 23 Verwendung BearbeitenWasserstoffperoxid als starkes Oxidationsmittel eignet sich dazu als Sauerstofftrager fur auf Verbrennung basierende Sprengstoffe zu dienen Daher sind bei Konzentrationen ab 120 g kg in der EU die Abgabe an sowie der Besitz die Verwendung und die Verbringung durch Personen die nicht zu beruflichen oder gewerblichen Zwecken handeln verboten und nur bis 349 g kg genehmigungsfahig 24 Fur den Industriebedarf gibt es wassrige Losungen mit Konzentrationen von bis zu 70 H2O2 Hochkonzentrierte Losungen von Wasserstoffperoxid konnen sich spontan unter Explosion zersetzen Bleichmittel Bearbeiten Zellstoff kann mit Wasserstoffperoxid gebleicht werden Wasserstoffperoxid ist ein Bleichmittel Weltweit die haufigste Anwendung ist das Bleichen von Zellstoff Zellstoff wird aus Holz gewonnen und das enthaltene Lignin gibt dem Zellstoff einen Gilbton der bei der Hauptverwendung von Zellstoff fur Papier und Papiererzeugnisse als storend empfunden wird Im Handwerk werden Holzer bei der Restaurierung oder der Renovierung mit Wasserstoffperoxid gebleicht und dadurch aufgehellt Es kommt beim Blondieren sowie Farben Tonen und Intensivtonen und zur Fixierung dauerhafter Umformungen Dauerwelle und Volumenwelle sowie zum Fixieren permanenter Glattung von Haaren zum Einsatz Ein sehr heller kunstlicher Blondton wird daher wasserstoffblond genannt Noch deutlicher wird der Zusammenhang in der englischen Bezeichnung peroxide blonde In der Zahnmedizin wird es in unterschiedlichen Konzentrationen zum Bleichen von Zahnen verwendet Haufig wird es als an Carbamid gebundenes Peroxid eingesetzt Wasserstoffperoxid und wasserstoffperoxidhaltige Bleichmittel wie etwa ein Peroxyessigsaure Wasserstoffperoxid Gemisch werden in der Werbesprache auch mit dem Kunstwort Aktiv Sauerstoff bezeichnet Ausser dem Wasserstoffperoxid kommen fur Bleichzwecke auch andere Peroxide in Frage die beim Zutritt von Wasser zerfallen und den aktiven atomaren Sauerstoff abgeben Auch bei der Tierpraparation wird es verwendet um bei Tierschadeln den Knochen weiss zu bleichen Die hierfur erforderlichen Konzentrationen erfordern entweder ein Gewerbe Berufsjager oder eine Genehmigung nach Art 5 Abs 3 der EU Verordnung Wasseraufbereitung Bearbeiten Trinkwasser Bearbeiten Bei der Einwirkung von UV Strahlen auf Wasserstoffperoxid wird das Hydroxyl Radikal ein wesentlich starkeres Oxidationsmittel als das Peroxid selbst gebildet Nachfolgend die Gleichung fur die Bildung H O O H U V L i c h t 2 O H displaystyle mathrm HOOH xrightarrow UV Licht 2 cdot OH Diese starke Oxidationswirkung wird in der Wasseraufbereitung zum Abbau organischer Verunreinigungen verwendet Als Beispiel das sogenannte UVOX Verfahren UV Licht und OXidation mit dem das Herbizid Atrazin und sein Abbauprodukt Desethylatrazin oder auch andere toxische Inhaltsstoffe aus dem Trinkwasser sicher entfernt werden konnen 25 Durch diese nasse Verbrennung des Atrazin werden nur Abbauprodukte wie Wasser Sauerstoff Kohlenstoffdioxid und Stickstoff gebildet und es tritt keine zusatzliche Aufsalzung des Wassers auf Zudem ersetzt diese Methode die Verwendung von Aktivkohle die deutlich kostenintensiver ist Kuhlwasser Bearbeiten Wasserstoffperoxid wird auch Kuhlkreislaufen zugesetzt um ein Verkeimen u a mit Legionellen zu verhindern Dazu wird dem Kuhlwasser in periodischen Zeitabstanden hoherprozentiges maximal 349 g kg Wasserstoffperoxid automatisch dosiert zugesetzt Desinfektion und Sterilisation Bearbeiten Eine 3 prozentige Losung Wasserstoffperoxid wird zur Desinfektion auch im Haushaltsbereich eingesetzt Einsatzbeispiele sind Mund und Rachenraum zur Mundspulung wird es auf 0 3 verdunnt die Zahnmedizin die Desinfektion von Kontaktlinsen in Reinigern die Entkeimung von Packstoffen oder die Desinfektion der Hande in Krankheitsfallen Demgemass kommt es in Gesichtscremes zum Einsatz zur Reinigung der Poren und der Bekampfung von Pickeln und Hautverunreinigungen Auch bei der Reinigung von industriellen Abwassern und in der Schwimmbadtechnik erfolgt damit die Desinfektion des Wassers Die 35 prozentige Losung von Wasserstoffperoxid wird in der Lebensmittelindustrie in aseptischen Abfullanlagen zur Sterilisation von PET Flaschen Kunststoffbehaltern und den typischen mehrschichtigen Kartonverpackungen verwendet Zahlreiche Lebensmittel Getranke Milch Milchprodukte Sossen Suppen werden heute zur besseren Haltbarkeit und Produktqualitat in Kartons Becher Flaschen und Folien aseptisch abgepackt Dabei wird das Verpackungsmaterial mit 35 prozentigem Wasserstoffperoxid desinfiziert bevor das jeweilige Lebensmittel eingefullt wird Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der Einsatz von gasformigem H2O2 zur Reinraumdekontamination Dazu wird eine ublicherweise 35 prozentige Losung in einem speziellen Apparat verdampft und in den zu dekontaminierenden Bereich Raum Kammer usw geblasen Die hohe bakterizide Wirkung von H2O2 die Umweltvertraglichkeit und die gute technische Realisierbarkeit sind die Grunde fur die weite Verbreitung dieses Verfahrens Ein anderes Verfahren zur Raumdesinfektion mit Wasserstoffperoxid stellt die Kaltverneblung dar Dabei wird Wasserstoffperoxid in ein Aerosol uberfuhrt und je nach Konzentration ab 3 nach einem festgelegten Prozesszyklus durch einen Aerosolerzeuger im Raum verteilt Die Aerosole haben eine Tropfchengrosse von 0 5 40 µm Die Tropfchengrosse ist abhangig von der eingesetzten Technologie zur Generation der Aerosole Die Aerosole verteilen sich nach kurzer Zeit gleichmassig im Raum Eine geringe Tropfchengrosse wirkt sich positiv auf die Verteilung und die Schwebefahigkeit der Tropfchen aus Je nach klimatischen Ausgangsbedingungen des Raumes wird ein Teil der in flussiger Phase vorliegenden Tropfchen in die Gasphase uberfuhrt Die dazu notwendige Energie wird der Raumtemperatur entnommen Der Prozess ist identisch zur adiabaten Befeuchtung Das Medium durchmischt sich mit dem Medium Luft und bewirkt bei fachgerechter Anwendung eine holotische Desinfektion Die Apparatur Generator zur Verneblung sowie das spezielle Verfahren mussen im Vorfeld zur Wirksamkeit validiert werden Daruber hinaus ist diese auf Basis vorliegender Normung auf Wirksamkeit zu uberprufen Hierbei wird das System aus Desinfektionsprodukt und Aerosolerzeuger in einem Labor auf seine Wirksamkeit getestet Fur den Spezialfall SARS CoV 2 COVID 19 kommt eine systematische Ubersichtsarbeit aus dem Jahr 2020 uber Wasserstoffperoxid H2O2 Mundspulungen zu dem Schluss dass diese keinen Einfluss auf die viruzide Aktivitat haben und empfiehlt dass Zahnpflegeprotokolle wahrend der COVID 19 Pandemie uberarbeitet werden sollten 26 27 Sauerstoffzufuhrung Bearbeiten Wasserstoffperoxid kann in Aquarien zum Zufuhren von Sauerstoff benutzt werden Die Sauerstofferzeugung geschieht in einem Oxidator Dazu wird in einem Gefass im Aquarium Wasserstoffperoxid mit Hilfe eines Katalysators in Wasser und Sauerstoffradikale gespalten Gegen Schimmelbefall Bearbeiten Bei der Innenrenovierung kann Schimmelpilz befall mit Wasserstoffperoxid bekampft werden Dabei wirkt es desinfizierend sowohl gegen die biologisch aktiven Pilzzellen als Fungizid als auch gegen die Konidien genannten Sporen der Schimmelpilze Durch die bleichende Wirkung entfernt es auch optisch die Ruckstande des Schimmelbelags von porosen Untergrunden Wasserstoffperoxid hat gegenuber Alkohol oder Chlorbleichlauge einige Vorteile da es im Gegensatz zu Alkohol unbrennbar ist bleichende Wirkung hat und im Gegensatz zu Chlorbleichlauge keine chlorierten Nebenprodukte hinterlasst Medizin Bearbeiten In der Zahnmedizin wird H2O2 als dreiprozentige wassrige Losung zur lokalen Desinfektion des Zahngewebes und zur Blutstillung bei kleineren Eingriffen verwendet In der Medizin und Notfallmedizin kann die Substanz zur Desinfektion von Oberflachen Instrumenten Haut und Schleimhaut verwendet werden Bei der Reinigung von Wunden kommt Wasserstoffperoxid heutzutage zwar noch vereinzelt zum Einsatz hat aber seine traditionell bedingte Bedeutung inzwischen verloren denn es wird innerhalb der Wunde bei Kontakt mit roten Blutkorperchen unter Aufschaumen schnell inaktiviert und entfaltet daher seine Wirkung nur kurz 28 Seit geraumer Zeit wird ein Verfahren zum Sterilisieren von bestimmten Medizinprodukten und chirurgischen Instrumenten angewandt in dem H2O2 als Prozesschemikalie Verwendung findet H2O2 Plasmaverfahren Besonders bei thermolabilen Produkten bringt es Vorteile gegenuber der Dampfsterilisation Es kann z B im Vakuum bei Raumtemperatur verdampft und zusatzlich ionisiert werden 29 Zudem wird H2O2 zur Desinfektion von Piercings verwendet Dort soll es die betroffene Stelle desinfizieren und eine mogliche Blutung gerinnen lassen wodurch ein schnellerer Heilprozess eintreten soll Landwirtschaft Bearbeiten In der Landwirtschaft wird Wasserstoffperoxid zur Desinfektion in Gewachshausern und zur Sauerstoffanreicherung in Nahrlosungen von Hydrokulturen benutzt Wasserstoffperoxid wird auch zur Desinfektion von Trankeleitungssystemen oder Stalleinrichtungen zum Beispiel in der Schweinehaltung verwendet Biologie Bearbeiten Fur die Bestimmung von Bakterienkulturen wird der Katalase Test mit dreiprozentiger Wasserstoffperoxidlosung durchgefuhrt Die meisten aeroben und fakultativ anaeroben Bakterien wie auch Pilze haben das Enzym Katalase das imstande ist das fur die Zellen giftige H2O2 zu spalten Experimentell wird Wasserstoffperoxid in der Biologie zur Herbeifuhrung des programmierten Zelltodes von isolierten eukaryotischen Zellen genutzt Forensik Bearbeiten Wasserstoffperoxid wurde in der Forensik zum Nachweis von Blut verwendet Louis Jacques Thenard entdeckte 1818 dass Hamoglobin Wasserstoffperoxid zersetzt Christian Friedrich Schonbein entwickelte daraus 1863 einen Test auf Blut Heute wird jedoch der empfindlichere Kastle Meyer Test zum Nachweis von Blut verwendet Atzmittel Bearbeiten In der Mikroelektronik benutzt man das Gemisch von Schwefelsaure und Wasserstoffperoxid Piranha genannt zur Reinigung der Oberflache von Wafern und zur Erzeugung einer dunnen etwa drei bis vier Nanometer dicken hydrophilen Oxidschicht auf den Wafern Heutzutage ist die Bezeichnung SPM Sulfuric Peroxide Mixture gelaufiger Die Hauptanwendung ist das Entfernen von Fotolacken auf Wafern Bei der Herstellung von gedruckten Leiterplatten Platinen werden konzentrierte Wasserstoffperoxid haltige Kupferchlorid Atzbader zum Entfernen des Kupfers verwendet C u C u C l 2 2 C u C l displaystyle mathrm Cu CuCl 2 longrightarrow 2 CuCl Elementares Kupfer reagiert mit Kupfer II chlorid zu Kupfer I chlorid Es handelt sich hierbei um eine Komproportionierung Zur Regeneration der Kupferchlorid Atzbader wird Wasserstoffperoxid zusammen mit Salzsaure eingesetzt 2 CuCl 2 Cl aq 2 H 3 O aq H 2 O 2 2 CuCl 2 4 H 2 O displaystyle ce 2CuCl 2Cl aq 2H3O aq H2O2 gt 2CuCl2 4 H2O Durch Reaktion des Kupfer I chlorid mit Wasserstoffperoxid und Salzsaure wird das Kupfer II chlorid regeneriert Das Kupferatom wird dabei oxidiert Dabei werden die Wasserstoffperoxid und Salzsaurezugabe uber das Redoxpotential gesteuert die hier verwendeten Fotolacke sind stabil gegen Wasserstoffperoxid Raketen Torpedotriebwerke Bearbeiten Vulcain II Raketentriebwerk einer Ariane 5 Als Sauerstofflieferant wird H2O2 durch Zersetzung vorzugsweise uber Braunstein in U Booten eingesetzt In konzentrierter Form kam es bei Raketenantrieben bei Max Valier und der Messerschmitt Me 163 zum Einsatz ausserdem bei U Boot Antrieben Walter U Boot Mit Hilfe von Kaliumpermanganat zersetztes Wasserstoffperoxid wurde als Treibgas fur die Treibstoffpumpen 370 kW Leistung der Rakete A4 auch bekannt als Wunderwaffe V2 verwendet In britischen Raketen z B Black Arrow wurde unzersetztes 85 prozentiges Wasserstoffperoxid als bei Normaltemperatur flussiger Sauerstofftrager benutzt und mit Kerosin verbrannt mit dem es hypergolisch reagiert 30 Eine der Thesen zum Untergang des russischen Atom U Boots K 141 Kursk im Jahre 2000 besagte dass Wasserstoffperoxid aus einem Tank eines Torpedos drang mit Eisenoxid im Abschussrohr reagierte und sich entzundete Der Torpedo explodierte und verursachte ein verheerendes Feuer Ein derartiges Treibstoffgemisch 85 98 Wasserstoffperoxid fur Raketen und Torpedos wird im Englischen auch als HTP High Test Peroxide bezeichnet Wasserstoffperoxid neigt zu unkontrollierter Zersetzung So starben am 16 Juli 1934 Kurt Wahmke und zwei Techniker in Kummersdorf bei der Explosion eines mit Wasserstoffperoxid betriebenen Triebwerkes Aufgrund der Gefahrlichkeit in Einsatz und Handhabung Atzwirkung unkontrollierte Zersetzung Explosion bei Verunreinigungen in Tank und Leitungssystem ist der Gebrauch heute auf Kleinraketentriebwerke Rekordversuche Steuertriebwerke beschrankt Die polnische Hohenforschungsrakete ILR 33 Burstyn verwendet als Treibstoff 98 iges Wasserstoffperoxid welches katalytisch zersetzt wird 31 Brandgefahr kann in geeigneter Verbindung mit Eisenspanen und Putzlappen entstehen die Unfallverhutungsvorschriften schreiben deshalb Vorsichtsmassnahmen bei der Prozesswasseraufbereitung in metallverarbeitenden Betrieben vor Sprengstoffherstellung Bearbeiten Durch die Peroxidgruppe ist die Verbindung energiereich und zerfallt unter Sauerstofffreigabe Wasserstoffperoxid reagiert in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators mit Aceton zu Acetonperoxid das ein Triaceton Triperoxid ist und als Sprengstoff mit TATP bezeichnet wird Unter Verwendung von Wasserstoffperoxid wird auch der Sprengstoff Hexamethylentriperoxiddiamin HMTD hergestellt Analytik BearbeitenKlassische qualitative und quantitative Analytik Bearbeiten Diese klassischen Methoden verlieren wegen ihrer geringen Nachweisgrenzen und ihrer Umstandlichkeit ihre Bedeutung in der Laborpraxis Nachweis als blaues Chromperoxid CrO O2 2 Chromtrioxid CrO3 wird im stark sauren Bereich pH lt 0 durch Wasserstoffperoxid zum tiefblau gefarbten und etherloslichen Chrom VI peroxid umgesetzt Dazu wird Kaliumdichromat im Reagenzglas mit verdunnter Schwefelsaure angesauert und mit etwas Ether uberschichtet Bei Anwesenheit von H2O2 farbt sich die Etherphase blaulich Wegen der Verwendung giftiger und karzinogener Chrom VI Verbindungen ist dieser Test heute nur noch von akademischem Interesse Nachweis als gelbes Peroxotitanyl IV Ion Der Nachweis als Titangelb nicht zu verwechseln mit dem gleichnamigen organischen Reagenz ist sehr empfindlich Titan IV Ionen reagieren mit Spuren von Wasserstoffperoxid zu intensiv orangegelb gefarbten Peroxotitanyl Komplexionen Redox Titration mit Kaliumpermanganat Die Konzentration von Wasserstoffperoxid in schwefelsaurer wassriger Losung kann mit Kaliumpermanganat titrimetrisch ermittelt werden Ist stattdessen Salzsaure vorhanden wird Reinhardt Zimmermann Losung hinzugefugt Der Titration liegt folgende Reaktion zu Grunde 2 MnO 4 5 H 2 O 2 6 H 3 O 2 Mn 2 5 O 2 14 H 2 O displaystyle ce 2 MnO4 5 H2O2 6 H3O gt 2 Mn 2 5O2 14 H2O Der Farbumschlag erfolgt von farblos bis zur schwachen Rosafarbung die fur eine Minute bestehen bleiben sollte Der Verbrauch von 1 ml KMnO4 Losung 0 02 mol l 0 1N entspricht 1 701 mg H2O2 Auf diesem Weg konnen auch Verbindungen titriert werden die in schwefelsaurer Losung H2O2 abspalten wie Peroxide Perborate oder Percarbonate 32 Nachweis mit Iodidstarke Papier Iodid getranktes und starkehaltiges Filterpapier zeigt bereits geringe Peroxidmengen durch Blaufarbung an Hierbei oxidiert das Peroxid das Iodid zu Iod das wiederum mit Starke zusammen einen charakteristischen blauen Komplex bildet Instrumentelle quantitative Analytik Bearbeiten Optische Methoden Bearbeiten Photometrie Das Oxidationsvermogen von H2O2 ermoglicht eine Vielzahl von zum Teil enzymatisch katalysierten chromogenen Reaktionen Dadurch sind photometrische oder reflektometrische Bestimmungen von H2O2 moglich Eine der bewahrtesten Oxidationsreaktionen ist die Trinder Reaktion von Phenol mit 4 Aminoantipyrin zu einem violetten Farbstoff Die Absorbanz ist proportional zur Analytkonzentration und kann bei 510 Nanometer gemessen werden 33 Chemische Modifikationen der Reagenzien erlauben auch eine Messung bei Wellenlangen von 550 und 750 Nanometer Mit dieser Methode konnte eine Nachweisgrenze von 1 µmol erzielt werden 34 Fluorometrie Eine der wohl wichtigsten Nachweismethoden fur Wasserstoffperoxid ist die peroxidase katalysierte Oxidation von Amplex Red durch H2O2 zu Resorufin Resorufin zeigt nach Anregung bei 535 Nanometer eine deutliche Fluoreszenz bei 590 Nanometer wahrend Amplex Red nicht fluoresziert Die Wasserstoffperoxidkonzentration kann so mit einer Nachweisgrenze von 5 nmol l bestimmt werden 35 Amperometrische Sensorik Bearbeiten Amperometrische Sensoren zum Nachweis von Wasserstoffperoxid sind schon langer bekannt Das Messprinzip beruht darauf dass Wasserstoffperoxid an einer Arbeitselektrode bei einem konstanten Potential entweder kathodisch reduziert oder anodisch oxidiert wird 36 Der resultierende Strom ist dabei proportional zur Konzentration des H2O2 Das Potential fur die kathodische Reduktion liegt meist zwischen 100 und 200 mV und das Potentialfenster fur die anodische Oxidation reicht von 600 bis 800 mV bezogen auf eine Ag AgCl Referenzelektrode 37 Ein weiterer Ansatz ist die Immobilisierung von Enzymen etwa der Meerrettichperoxidase auf einer Kompositschicht aus Kohlenstoffnanorohren und Chitosan 38 Mit diesen Biosensoren wurde eine Nachweisgrenze von 10 3 µmol l erzielt 39 Eine zunehmend wichtigere Rolle spielen biomimetische nichtenzymatische Sensoren auf Basis von magnetischen Eisenoxid Nanopartikeln Diese ubernehmen die katalytische Funktion der Peroxidase und ermoglichen eine Nachweisgrenze von 3 6 µmol l 40 41 Weitere Sonden bedienen sich sogenannter Mn NTA Nanodrahte Mangan Nitrilotriacetat Komplex die amperometrisch die elektrochemische Oxidation des Wasserstoffperoxids verfolgen Es wurde eine Nachweisgrenze von 0 2 µmol l beschrieben 42 Vorschriften BearbeitenSituation in Deutschland Bearbeiten Die jeweils geltenden Vorschriften fur den Stoff und seine wassrige Losung hangen von der in Massen Prozent oder auch g kg angegebenen massebezogenen Konzentration ab Hier gibt es verschiedene Grenzwerte Konzentration unter 8 Bearbeiten Nur recht allgemeine Sicherheitsregeln Konzentration 8 bis unter 35 Bearbeiten Ab 80 g kg gilt die Losung als Gefahrstoff Die Zersetzungstemperatur liegt oberhalb von 100 C Es gilt Durchfahrverbot fur Tunnel der Kategorie E Einstufung als Gefahrgut der Klasse 5 1 brandfordernd UN Nummer 2984 Kennzeichnung 50 Ab 120 g kg zahlt die EU Wasserstoffperoxid zu den beschrankten Ausgangsstoffen fur Explosivstoffe mit der Folge dass die Verwendung der Besitz die Verbringung und die Abgabe durch und an Personen verboten ist die nicht zu beruflichen oder gewerblichen Zwecken handeln die berufliche oder gewerbliche Zweckbestimmung ist bei Verkauf zu uberprufen und verdachtige Transaktionen sowie Diebstahl sind meldepflichtig 43 Verstosse gegen das Besitz und Verwendungsverbot sind in Deutschland strafbar 44 Ausnahmegenehmigungen sind jedoch fur Gemische bis 35 moglich 24 Ab 200 g kg ist die Losung auch als Gefahrgut Klasse 8 atzend zu deklarieren Die Kennzeichnung erfolgt mit der UN Nummer 58 1014 45 Konzentration 35 bis unter 50 Bearbeiten Ab 350 g kg sind Genehmigungen nach Art 5 Abs 3 der EU Verordnung nicht mehr moglich 24 Daher ist 349 g kg eine verbreitete genaue Konzentration im Handel wenn von 35 geschrieben wird die Zersetzungstemperatur liegt oberhalb von 60 C 46 Konzentration 50 bis unter 60 Bearbeiten Hier verscharfen sich besonders Empfehlungen und Sicherheitsregeln Die Neigung zur Zersetzung steigt erheblich die Zersetzungstemperatur liegt aber immer noch uber 60 C 47 Konzentration ab 60 Bearbeiten Aufgrund der extremen Zersetzungsgefahr gilt bei mind 600 g kg die Einstufung H271 Kann Brand oder Explosion verursachen starkes Oxidationsmittel Auch der Kontakt mit schlecht entflammbaren Substanzen kann zur Selbstentzundung fuhren Aus diesem Grund gelten beim Transport viel strengere Regeln Lagerklasse ist 5 1 A statt 5 1 B Kennzeichnung der Gefahr 558 UN Nummer 2015 Wird es in Tanks befordert so durfen auch Tunnel der Kategorien B C und D nicht durchfahren werden 48 Literatur BearbeitenWerner R Thiel Neue Wege zu Wasserstoffperoxid Alternativen zu etablierten Prozessen In Angewandte Chemie 111 Nr 21 1999 S 3349 3351 doi 10 1002 SICI 1521 3757 19991102 111 21 lt 3349 AID ANGE3349 gt 3 0 CO 2 P Heribert Offermanns Gunther Dittrich Norbert Steiner Wasserstoffperoxid in Umweltschutz und Synthese In Chemie in unserer Zeit 34 Nr 3 2000 S 150 159 doi 10 1002 1521 3781 200006 34 3 lt 150 AID CIUZ150 gt 3 0 CO 2 A Weblinks Bearbeiten Commons Wasserstoffperoxid Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Wasserstoffperoxid in Zahnbleichmitteln Kurzfassung eines Berichts des Wissenschaftlichen Ausschusses Konsumguter der Europaischen Kommission ESO Wasserstoffperoxid im Weltraum entdeckt 6 Juli 2011Einzelnachweise Bearbeiten Eintrag zu HYDROGEN PEROXIDE in der CosIng Datenbank der EU Kommission abgerufen am 25 Februar 2020 a b c d e f g h i j k l m n Eintrag zu Wasserstoffperoxid gt 70 in der GESTIS Stoffdatenbank des IFA abgerufen am 29 April 2020 JavaScript erforderlich a b Eintrag zu Wasserstoffperoxid In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 1 Juli 2012 a b D Ans Lax Taschenbuch fur Chemiker und Physiker 3 Auflage Band 1 Springer Verlag Berlin Gottingen Heidelberg 1967 ChemieOnline pKb und pKs Werte abgerufen am 27 April 2012 Eintrag zu Hydrogen peroxide im Classification and Labelling Inventory der Europaischen Chemikalienagentur ECHA abgerufen am 1 Februar 2016 Hersteller bzw Inverkehrbringer konnen die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern Datenblatt Hydrogen peroxide solution bei Sigma Aldrich abgerufen am 8 Mai 2017 PDF Schweizerische Unfallversicherungsanstalt Suva Grenzwerte Aktuelle MAK und BAT Werte Suche nach 7722 84 1 bzw Wasserstoffperoxid abgerufen am 2 November 2015 PAETEC Formelsammlung Ausgabe 2003 S 116 Louis Jacques Thenard in Annales de chimie et de physique 8 1818 S 308 Craig W Jones Applications of Hydrogen Peroxide and Derivatives Royal Society of Chemistry Cambridge 1999 ISBN 978 1 84755 013 2 Richard Wolffenstein Concentration und Destillation von 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des IFA abgerufen am 20 November 2019 JavaScript erforderlich a b c d e f g h Giguere P A Carmichael J L Heat Capacities for the Water Hydrogen Peroxide System between 25 and 60 C in J Chem Eng Data 7 1962 526 527 doi 10 1021 je60015a024 L Kolditz Anorganische Chemie VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1983 S 459 a b Giguere P A Morisette B G Olmos A W Knop O Hydrogen peroxide and its Analogues VII Calorimetric Properties of the Systems H2O H2O2 and D2O D2O2 in Can J Chem 33 1955 804 820 doi 10 1139 v55 098 pdf Eberhard Schweda Jander Blasius Anorganische Chemie I 17 Auflage 2012 S 202 Holleman Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie 91 100 Auflage 1985 de Gruyter Verlag S 468 J M Wood u a Senile hair graying H2O2 mediated oxidative stress affects human hair color by blunting methionine sulfoxide repair In The FASEB Journal 23 Nr 7 S 2065 2075 doi 10 1096 fj 08 125435 a b c Art 4 Verordnung EU Nr 98 2013 des Europaischen Parlaments und des Rates vom 15 Januar 2013 uber die Vermarktung und Verwendung von Ausgangsstoffen fur Explosivstoffe bis 1 Februar 2021 seither Verordnung EU 2019 1148 des Europaischen Parlaments und des Rates vom 20 Juni 2019 uber die Vermarktung und Verwendung von Ausgangsstoffen fur Explosivstoffe K H Pettinger B Wimmer D Wabner Atrazinentfernung aus Trinkwasser durch UV aktiviertes Wasserstoffperoxid In Das Gas und Wasserfach Ausgabe Wasser Abwasser 132 Nr 10 1991 S 553 557 K L Ortega B O Rech G L C El Haje C B Gallo M Perez Sayans Do hydrogen peroxide mouthwashes have a virucidal effect A systematic review In Journal of Hospital Infection Band 106 Nr 4 Dezember 2020 ISSN 0195 6701 S 657 662 doi 10 1016 j jhin 2020 10 003 PMID 33058941 PMC 7548555 freier Volltext 10 1016 j jhin 2020 10 003 abgerufen am 13 Juli 2021 Unbelegt Wasserstoffperoxid gurgeln gegen Coronavirus Abgerufen am 13 Juli 2021 deutsch Vasel Biergans Probst Wundversorgung fur die Pflege wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart 2011 Stuttgart 2 Aufl S 157 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