آب اکسیژنه چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

امروز در این مطلب از نشریه شیمی و مواد شیمیایی شیمی داکس قصد داریم به معرفی یک از قویترین اکساید کننده ها یعنی آب اکسیژنه بپردازیم و در ابتدا به این سوال که آب اکسیژنه چیست و چه ویژگی هایی دارد؟ پاسخ دهیم و سپس در مباحث تکمیلی به تمام سوالات شما از قبیل جایگزین آب اکسیژنه چیست؟ و یا تفاوت آب اکسیژنه با ایزوپروپیل الکل یا وایتکس را بررسی خواهیم کرد. پس لطفا مثل همیشه تا پایان این مطلب همراه ما باشید.

آب اکسیژنه چیست؟

آب‌اکسیژنه یا هیدروژن پروکساید (Hydrogen Peroxide) یک ترکیب شیمیایی با فرمول H₂O₂ است که به‌صورت مایعی بی‌رنگ، شفاف و کمی غلیظتر از آب دیده می‌شود. این ماده به دلیل داشتن یک پیوند ناپایدار اکسیژن–اکسیژن، خاصیت اکسیدکنندگی قوی دارد و به همین دلیل در صنایع مختلفی استفاده می‌شود.

جالبه بدانید که آب‌اکسیژنه برای اولین بار در سال ۱۸۱۸ توسط شیمیدان فرانسوی به نام لوئی ژاک تنار (Louis Jacques Thénard) کشف شد. او این ماده را از واکنش پراکسید باریم با اسید نیتریک به دست آورد و نام آن را «پراکسید هیدروژن» گذاشت. در ابتدا استفاده‌های علمی و آزمایشگاهی داشت، اما به مرور زمان با شناخت خواص استفاده از آن گسترش پیدا کرد.

ویژگی اصلی آب اکسیژنه چیست؟

همان طور که گفتیم، آب‌اکسیژنه یک اکسیدکننده رایج است که از ترکیب اکسیژن و هیدروژن تشکیل می‌شود. این ماده شیمیایی به صورت مایعی بی‌رنگ با طعمی تلخ دیده می‌شود و برای پایداری بیشتر معمولاً همراه با ترکیبات تثبیت‌کننده عرضه می‌گردد. آب‌اکسیژنه را به دلیل حساسیت به نور، در بطری‌های تیره‌رنگ و در محیطی اسیدی ضعیف نگهداری می‌کنند تا از تجزیه و کاهش کارایی آن جلوگیری شود.

انواع اب اکسیژنه

ما در پیلار مگ اومدیم آب اکسیژنه را بر اساس غلظت و گرید مصرفی به 4 دسته اصلی تقسیم کردیم.

1. آب‌اکسیژنه خوراکی (Food Grade): این نوع معمولاً با غلظت پایین (۳٪ یا کمتر) در بازار عرضه می‌شه و برای ضدعفونی کردن میوه و سبزیجات، شست‌وشوی دهان یا بهداشت فردی در شرایط خاص استفاده می‌شه. باید توجه داشت که فقط نوع استاندارد و تأییدشده برای خوراکی یا تماس مستقیم با مواد غذایی قابل استفاده است و مصرف خوراکی بدون دستور پزشک می‌تونه خطرناک باشه.
2. آب‌اکسیژنه دارویی (Pharmaceutical Grade): این نوع آب‌اکسیژنه معمولاً با غلظت حدود ۳٪ تا ۶٪ تولید می‌شه و کاربرد اصلیش در پزشکی و بهداشت هست. برای ضدعفونی زخم‌ها، ابزار پزشکی یا دهان‌شویه استفاده می‌شه. این نوع باید خالص و عاری از هرگونه مواد افزودنی مضر باشه.
3. اب‌اکسیژنه صنعتی (Industrial Grade): آب‌اکسیژنه صنعتی معمولاً غلظتی بین ۳۰ تا ۵۰ درصد داره و در صنایع مختلف مثل نساجی، کاغذسازی، شیمیایی و تصفیه آب کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده. این نوع به دلیل قدرت بالای اکسیدکنندگی، باید با رعایت کامل نکات ایمنی استفاده و نگهداری بشه.
4. اب‌اکسیژنه فوق غلیظ (High Concentration): این نوع آب‌اکسیژنه با غلظت‌های بالاتر از ۷۰٪ تولید می‌شه و بیشتر در صنایع خاص مثل تولید مواد منفجره یا به‌عنوان اکسیدکننده در سوخت موشک‌ها به کار می‌ره. به دلیل خطر انفجار و خورندگی بالا، استفاده از آن تنها در شرایط کنترل‌شده و صنعتی امکان‌پذیره.

کاربردهای آب اکسیژنه

در ادامه این مطلب از پیلار مگ با هم مهمترین موارد استفاده از اب اکسیژنه را بررسی خواهیم کرد.

1. ضدعفونی و مصارف پزشکی

یکی از رایج‌ترین کاربردهای آب‌اکسیژنه استفاده به عنوان ضدعفونی‌کننده در پزشکی و بهداشت است. محلول رقیق ۳ درصدی آن برای شست‌وشوی زخم‌ها و ضدعفونی کردن پوست به کار می‌رود و با آزاد کردن اکسیژن، می‌تواند باکتری‌ها و میکروب‌ها را از بین ببرد. همچنین در دندانپزشکی برای سفید کردن دندان‌ها یا ضدعفونی لثه‌ها به کار می‌رود. البته باید توجه داشت که استفاده نادرست یا غلظت بالای آن می‌تواند به بافت‌ها آسیب برساند.

2. سفیدکننده در صنعت نساجی و کاغذ

آب‌اکسیژنه یکی از مواد اصلی سفیدکننده در صنایع نساجی و کاغذسازی است. به دلیل خاصیت اکسیدکنندگی، رنگدانه‌ها و ناخالصی‌های موجود روی الیاف پنبه یا کاغذ را تجزیه کرده و سفیدی و درخشندگی بیشتری ایجاد می‌کند. مزیت آن نسبت به کلر این است که باقیمانده مضر و کلردار ایجاد نمی‌کند و به همین دلیل به عنوان یک جایگزین ایمن‌تر در صنایع استفاده می‌شود.

3. تصفیه آب و فاضلاب

در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب، آب‌اکسیژنه به‌عنوان یک اکسیدکننده قوی برای حذف آلاینده‌ها، فلزات سنگین، ترکیبات آلی و حتی بوی نامطبوع به کار می‌رود. این ماده با تجزیه شدن به آب و اکسیژن، آلودگی جدیدی ایجاد نمی‌کند و از این نظر یک گزینه دوستدار محیط‌زیست محسوب می‌شود. در برخی روش‌های پیشرفته تصفیه، از ترکیب آب‌اکسیژنه با اوزون یا پرتو فرابنفش نیز استفاده می‌شود.

4. کاربرد در صنایع شیمیایی و انرژی

آب‌اکسیژنه در صنایع شیمیایی به‌عنوان ماده اولیه یا اکسیدکننده در تولید مواد مختلف مانند پراکسیدهای آلی، داروها و مواد منفجره کاربرد دارد. همچنین در صنایع فضایی و نظامی، محلول‌های بسیار غلیظ آن به‌عنوان سوخت یا اکسیدکننده در موتورهای راکتی مورد استفاده قرار گرفته است. این خاصیت به دلیل توانایی بالای آن در آزاد کردن اکسیژن هنگام تجزیه می‌باشد.

5. سایر کاربردها

• استریل کردن بسته‌بندی آسپتیک و تجهیزات صنایع غذایی
• افزایش اکسیژن و کنترل انگل‌ها در آبزی‌پروری
• استفاده به‌عنوان عامل اکسیدکننده در فرآوری معادن (مثلاً استخراج طلا)
• پاک‌سازی سطوح و فرآیندهای شست‌وشوی صنعتی در صنایع نیمه‌هادی/الکترونیک
• اکسیدکننده/شوک‌دهنده در نگهداری استخرها و اسپا
• ضدعفونی کردن سبزیجات و مواد غذایی تازه
• از بین بردن لکه‌های عرق در لباس‌های رنگ روشن
• تمیز کردن ماشین ظرفشویی و از بین بردن بوی نامطبوع آن
• استفاده در کشاورزی برای سلامت گیاهان و کنترل قارچ‌ها
• نظافت منزل و پاک‌سازی سطوح مختلف

استفاده از اب اکسیژنه در مصارف خانگی

اگرچه استفاده از آب‌اکسیژنه در منزل برای مصارف مختلف رایج است، اما باید به خاطر داشته باشید که این ماده به‌طور کامل بی‌خطر نیست. برای مصارف خانگی، بهتر است از محلول ۳ درصد استفاده کنید. با این حال بهتر به این موضوع توجه کنید که اکثر آب‌اکسیژنه‌های موجود در بازار غلظتی حدود ۳۵ درصد دارند که البته میتوانید آن را رقیق کنید. برای این کار کافی است آب‌اکسیژنه ۳۵ درصد را به نسبت ۱۰ به ۱ با آب مخلوط کنید(ترجیحاً از آب مقطر استفاده کنید)

چرا جایگزین آب اکسیژنه به سختی یافت‌ می‌شود؟

یافتن جایگزین مناسب برای آب‌اکسیژنه دشوار است، زیرا این ماده با خطر کمتر نسبت به سفیدکننده‌های کلردار توانسته بخش قابل توجهی از کاربردهای صنعتی را به خود اختصاص دهد. هرچند نمی‌توان گفت آب‌اکسیژنه کاملاً بی‌خطر است، اما در مقایسه با مواد شیمیایی که پیش‌تر به‌عنوان جایگزین استفاده می‌شدند، ایمنی بیشتری دارد و به‌عنوان یک ماده کم‌خطر شناخته می‌شود. به همین دلیل توصیه می‌شود در اولویت خرید و استفاده، آب‌اکسیژنه را جایگزین ضدعفونی‌کننده‌های قوی و پرخطر قرار دهید.

جایگزین های اب اکسیژنه

در ادامه برخی از رایج ترین جایگزینهای هیدروژن پروکساید را باهم بررسی می‌کنیم.

1. سدیم هیپوکلریت (آب ژاول / Bleach)

محلول‌های سدیم هیپوکلریت یا آب ژاول که با نام وایتکس آن را بیشتر مردم میشناسند، به‌عنوان ضدعفونی‌کننده و سفیدکننده کاربرد دارند و می‌توانند جایگزین آب‌اکسیژنه در ضدعفونی سطوح و صنایع غذایی باشند.

توجه کنید که این ماده را باید با احتیاط مصرف کنید و از ترکیب آن با مواد اسیدی و اب اکسیژنه پرهیز کنید.

یکی از سوالاتی که مرتب از من می‌پرسند، این هست که آب اکسیژنه همان وایتکس است؟ در پاسخ به این سوال باید بگویم که این یک باور غلط و بدون پشتوانه علمی هست. در جواب این سوال باید بگم که آب اکسیژنه همان وایتکس نیست. وایتکس یا آب ژاول از ماده‌ای به نام سدیم هیپوکلریت تشکیل شده که پایه اصلی آن کلر است، در حالی که آب اکسیژنه یک اکسیدکننده قوی است که از ترکیب دو مولکول هیدروژن با دو مولکول اکسیژن ساخته می‌شود. از نظر ظاهری، آب اکسیژنه کاملاً بی‌رنگ است، در حالی که آب ژاول کمی زرد رنگ می‌باشد.

تفاوت آب ژاول با آب اکسیژنه

آب ژاول (وایتکس) و آب اکسیژنه دو ماده شیمیایی با کاربردهای مشابه اما ویژگی‌های متفاوت هستند. آب ژاول، که ماده اصلی آن سدیم هیپوکلریت است، به‌عنوان سفیدکننده و ضدعفونی‌کننده در صنایع مختلف استفاده می‌شود. در مقابل، آب اکسیژنه همان طور که بالاتر هم اشاره کردیم، از هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده و در صنایع دارویی، آرایشی و بهداشتی کاربرد دارد.

از مزایای آب اکسیژنه می‌توان به تجزیه آسان آن به آب و اکسیژن و سازگاری با محیط زیست اشاره کرد. در حالی که آب ژاول می‌تواند به پوست، غشاهای مخاطی و دستگاه تنفسی آسیب جدی وارد کند و تنفس بخارات ناشی از آن موجب سرفه، تحریکات چشم، بینی و دهان و در موارد حاد موجب بروز مشکلات تنفسی گردد.

2. الکل ایزوپروپیل یا اتانول (Isopropyl Alcohol / Ethanol)

این ترکیبات برای ضدعفونی پوست، ابزار پزشکی و سطوح کوچک کاربرد دارند. الکل با غلظت ۶۰–۷۰٪ بیشترین کارایی را دارد و همانند آب‌اکسیژنه عمل می‌کند، اما توجه کنید که برای مواد غذایی یا سبزیجات مناسب نیست.

تفاوت ایزوپروپیل الکل با آب اکسیژنه

ایزوپروپیل الکل و آب اکسیژنه، دو ترکیب شیمیایی پرکاربردی هستند که با وجود شباهت‌هایی که در برخی کاربردها دارند، تفاوت‌های اساسی در ساختار، عملکرد و روش‌های تولیدشان وجود دارد. ایزوپروپیل الکل به‌عنوان یک الکل ثانویه، بیشتر به‌عنوان ضدعفونی‌کننده و حلال استفاده می‌شود، در حالی که آب اکسیژنه به‌دلیل خاصیت اکسیدکنندگی قوی، بیشتر در ضدعفونی‌کردن و سفیدکنندگی کاربرد دارد. این تفاوت‌ها ناشی از ساختار مولکولی و خواص شیمیایی متفاوت این دو ماده است.

البته ما قبلاً در مقاله ای تفاوت ایزوپروپیل الکل با آب اکسیژنه را بصورت مفصل بررسی کردیم که در اینجا برای شما لینک آن را قرار دادیم

3. سرکه سفید (Vinegar)

سرکه رقیق شده می‌تواند به‌عنوان جایگزین ملایم برای ضدعفونی سطوح خانگی و تمیزکاری سبک استفاده شود. قدرت ضدعفونی‌کنندگی آن پایین‌تر از آب‌اکسیژنه است و برای میکروب‌های مقاوم مناسب نیست.

4. پراستیک اسید (Peracetic Acid)

پراستیک اسید یک اکسیدکننده قوی است که در صنایع غذایی و دارویی کاربرد دارد. به‌عنوان ضدعفونی‌کننده و جایگزین آب‌اکسیژنه در فرآوری صنعتی مواد غذایی و تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

5. کلر گازی یا ترکیبات کلردار (Chlorine-based Compounds)

کلر در تصفیه آب، استخرها و ضدعفونی صنعتی کاربرد زیادی دارد و ترکیبات کلردار مثل کلر آزاد جایگزین آب‌اکسیژنه می‌شوند. این ترکیبات قوی هستند و در محیط‌های صنعتی و کنترل‌شده کاربرد دارند.

فرایند تولید آب اکسیژنه

اب اکسیژنه را عموماً با 5 روش میشه تهیه کرد:

• الکترولیز محلول اسید سولفوریک یا آب
• واکنش بین پراکسیدهای فلزی و آب
• واکنش هیدروژن و اکسیژن در حضور کاتالیزور
• فرآیند خود اکسیداسیون هیدروکینون‌ها (خارج از چرخه صنعتی اصلی آنتراکینون)
• واکنش بین سدیم پراکسید و آب

فرایند تولید آب اکسیژنه به روش آنتراکینون

اما جالبه بدانید که آب اکسیژنه به طور عمده از طریق فرآیند آنتراکینون در صنایع تولید می‌شود. این روش صنعتی چند مرحله کلیدی دارد که به صورت خلاصه عبارتند از:

1. احیا (Reduction): یک ترکیب آنتراکینونی (Anthraquinone) در حلالی مناسب مثل تولوئن یا دی‌متیل بنزن، با هیدروژن واکنش داده و به شکل هیدروکسی‌آنتراکینون تبدیل می‌شود.
2. اکسیداسیون (Oxidation): ترکیب احیا شده با اکسیژن هوا واکنش می‌دهد و مجدداً به آنتراکینون بازمی‌گردد، در همین حین آب اکسیژنه تولید می‌شود.
3. استخراج و جداسازی: آب اکسیژنه تولید شده از مخلوط حلالی جدا شده و در محلول آبی استخراج می‌شود.
4. تصفیه و غلظت‌دهی: محلول بدست آمده معمولاً رقیق است و برای رسیدن به غلظت تجاری (معمولاً ۳ تا ۵۰ درصد) تحت فرآیندهای خالص‌سازی و تغلیظ قرار می‌گیرد.

مزایای تولید آب اکسیژنه به روش آنتراکینون

1. بازده بالا و مقرون به صرفه بودن در تولید صنعتی
2. امکان تولید آب اکسیژنه با خلوص و غلظت کنترل‌شده
3. چرخه بسته حلال آنتراکینونی که باعث کاهش ضایعات و مصرف انرژی می‌شود

خطرات و عوارض هیدروژن پروکساید

باید توجه داشته باشید که آب اکسیژنه در غلظت‌های بالا می‌تواند بسیار خطرناک باشد. تماس مستقیم با پوست یا چشم باعث سوختگی شیمیایی و تحریک شدید می‌شود و استنشاق بخارات آن می‌تواند دستگاه تنفسی را تحریک کند. بلعیدن یا مصرف آن حتی در مقادیر کم، عوارض جدی مانند درد معده، تهوع و آسیب داخلی ایجاد می‌کند. همچنین محلول‌های غلیظ آب اکسیژنه قابلیت تجزیه انفجاری دارند و در صورت نگهداری یا استفاده نادرست، خطر آتش‌سوزی و انفجار وجود دارد.

شرایط ایمنی و نگهداری (MSDS)

برای ایمنی، آب اکسیژنه باید در ظروف مقاوم، ترجیحاً شیشه‌ای یا پلاستیکی تیره و در محیطی خنک و دور از نور مستقیم نگهداری شود. هنگام استفاده، توصیه می‌شود از دستکش، عینک ایمنی و لباس محافظ استفاده شود و از تماس با مواد آتش‌زا یا فلزات سنگین جلوگیری شود. تهویه مناسب محیط و نگهداری دور از مواد اسیدی یا قابل اشتعال از نکات کلیدی MSDS هستند تا خطرات احتمالی کاهش یابد.

سوالات متداول (FAQ)