हायड्रोजन पेरॉक्साइड

हायड्रोजन पेरॉक्साइड : (डायहायड्रोजन डाय–ऑक्साइड ). हायड्रोजन व ऑक्सिजन यांचे हे द्वि-अंगी संयुग आहे. रासायनिक सूत्र क२ज२. हे पाण्यातील विरल विद्रावाच्या रूपात ऑक्सिडीकारक म्हणून वापरतात. याचा शोध फे्रंच रसायनशास्त्रज्ञ ल्वी-झाक थेनार्ड यांनी १८१८ मध्ये लावला. या संयुगाचे नामकरणत्यांनी ‘ओ-ऑक्सिजेन’ असे केले. पाणी व ऑक्सिजन यांच्यातसहजपणे अपघटन (विघटन) होण्याची प्रवृत्ती हे याचे लक्षणीय वैशिष्ट्य आहे. संपर्क उत्प्रेरणाचे हे प्रथम निरीक्षण करण्यात आलेले उदाहरणआहे [→ उत्प्रेरण].

गुणधर्म : निर्जल हायड्रोजन पेरॉक्साइड हा स्वच्छ व रंगहीन उग्र वासाचा विद्राव असून त्याची श्यानता (दाटपणा) व विद्युत् अपार्यता स्थिरांक हे गुणधर्म जवळजवळ पाण्यासारखे आहेत. पाण्यात ते सर्व प्रमाणात विरघळते. पाण्याप्रमाणेच तेही हायड्रोजन बंधांद्वारे प्रबलपणे संबद्ध असते. ते १५०° से. तापमानाला जोरदार किंवा कधीकधी स्फोटक अपघटन होऊन उकळते. खूप प्रमाणात अतिशीतलीकरणाने ते सुईच्या आकाराच्या स्फटिकांत गोठते व हे स्फटिक -०.४१° से. तापमानाला वितळतात. त्याचे अपघटन तीव्र ऊष्मादायी असून ते जवळजवळ नेहमी उत्प्रेरकी असते व ४२०° से. पेक्षा जास्त तापमानालाच समांगी होते. उत्प्रेरकाचे स्वरूप, तापमान आणि नमुन्याचे पृष्ठभाग-घनफळ गुणोत्तर यांनुसार विघटनाची त्वरा मोठ्या प्रमाणात बदलते. जंबुपार लगतच्या प्रकाशानेच त्याच्या विघटनाची सुरुवात होते. विद्रावक म्हणून हायड्रोजन पेरॉक्साइड पाण्यासारखे आहे. तथापि, अम्ले व क्षारक यांच्या बाबतीत त्याची विद्युतीय संवाहकता पुष्कळ कमी आढळते. ते तीव्र ऑक्सिडीकारक असले तरी सौम्य क्षपणकारक [→ क्षपण] म्हणूनही कार्य करू शकते (उदा., परमँगनेटांबरोबर व परक्रोमेटांबरोबर). जलीय विद्रावात याचे प्रमाण आठ टक्क्यांहून जास्त असल्यास तो संक्षारक मानतात. त्याच्यामुळे त्वचा, डोळे व श्लेष्मल पटल यांचा दाह होतो. ते पन्नास टक्क्यांहूनअधिक असणाऱ्या विद्रावाने गंभीरपणे भाजते.

हायड्रोजन पेरॉक्साइडाच्या रेणूचा वितलीय (विषम) शृंखला विन्यास असून ते एका बंधाभोवतीच्या अंतर्गत परिभ्रमणाचे किंवा परिपीडनाचे (पिळवटले जाण्याचे) सर्वांत साधे उदाहरण आहे. ही अर्धदृढ संरचनाआहे. कारण काहीशा कमी वर्चस् रोधामुळे परिपीडनाला प्रतिबंध होतो.

घडण : हायड्रोजन पेरॉक्साइड निसर्गात (बहुधा पावसात वहिमात) अगदी लेशमात्र रूपांत आढळते. ते आंतरतारकीय अवकाशात आढळलेले नाही. त्याची घडण (निर्मिती) बहुधा कमी प्रमाणात पुढील विविध प्रणालींमध्ये अभ्यासली गेली आहे : (१) द्र्रवरूप हवेत जलदपणे द्रुतशीतन केलेल्या ऑक्सिहायड्रोजन ज्योतीतून निर्माण होणाऱ्या मूल-द्रव्यांपासून अथवा हायड्रोजन विपुल असलेल्या मिश्रणांच्या सु. ५५०° से. तापमानाला होणाऱ्या स्फोटातून निर्माण होताना, (२) संवेदीकारकासह किंवा त्याच्याशिवाय १८५ नॅनोमीटरपेक्षा कमी तरंगलांबीच्या जंबुपार प्रकाशाने आणि आयनीकारक प्रारणाने किरणीयन केलेल्या पाण्यापासून, द्रवापासून किंवा बाष्पापासून निर्माण होताना आणि (३) वातावरणीय दाबाला वाफेतून नीरव विद्युत् विसर्जन करताना किंवा कमी केलेल्या (१०^–³ वातावरणीय दाबाखाली किंवा १०² पास्कालपेक्षा कमी) दाबाखाली जलदपणे वाहणाऱ्या प्रणालीतून होणाऱ्या विद्युत् अग्रविहित विसर्जनातून नंतरच्या द्रवरूप नायट्रोजनाच्या सापळ्यातील जलदपणे द्रुतशीतन होऊन बनणाऱ्या कमी प्रमाणातील हायड्रोजन पेरॉक्साइडाचे अध्ययन करण्यात आले आहे. इष्टतम (पर्याप्त) परिस्थितीत याचे प्रमाण ५० टक्क्यांपर्यंत पोहोचू शकते. यांतील शेवटची प्रणाली जड पाण्यापासून ड्यूटेरियम पेरॉक्साइड (D₂O₂) संश्लेषित तयार करण्यासाठी विकसित केली होती. तिच्यामुळे H₂O₃ व H₂O₄ ही दीर्घकाळापासून गृहीत धरलेली उच्चतर ऑक्साइडे ओळखता आली.

निर्मिती : मूळ बेरियम पेरॉक्साइड सल्फ्यूरिक अम्ल पद्धत दीर्घ काळापूर्वी विद्युत् रासायनिक प्रक्रियेमुळे मागे पडली. विद्युत् रासायनिक प्रक्रियेत प्लॅटिनम धनाग्रावर उच्च प्रवाह घनतेला संहत विद्रावांत सल्फ्यूरिक अम्ल किंवा अमोनियम अथवा पोटॅशियम सल्फेट यांचे ऑक्सिडीभवन होते. हिची जागाही नंतर मोठ्या प्रमाणात अँथ्रॅक्विनोन प्रक्रियेने घेतली आहे. प्रतिष्ठापित अँथ्रॅक्विनोनाच्या आवर्ती (चक्रीय) ऑक्सिडीभवन-क्षपणावर अँथ्रॅक्विनोन प्रक्रिया आधारलेली आहे. उचित विद्रावात विरघळलेल्या अँथ्रॅक्विनोनाच्या एका अनुजाताचे वातावरणीय दाबाला प्रथम हायड्रोजनाने उत्प्रेरकी क्षपण करतात. यातून तयार होणाऱ्या हायड्रोक्विनोनाचे नंतर हवेने ऑक्सिडीभवन होते आणि पाण्याने प्रति-प्रवाह निष्कर्षणाद्वारे हायड्रोजन पेरॉक्साइड काढून घेतात. यामुळे कार्यकारी द्रव्य परत निर्माण होते. ही विक्रिया फायदेशीरपणे होण्यासाठी तिच्यातील नंतरच्या टप्प्याची कार्यक्षमता आणि पार्श्व विक्रिया टाळल्या जाणे या गोष्टी गरजेच्या असतात.

उपयोग : सुती आणि इतर नैसर्गिक व कृत्रिम तंतू तसेच कागदाचा लगदा व कागद यांच्या विरंजनासाठी हायड्रोजन पेरॉक्साइड वापरतात. तंतूंवरील त्याची अधिक सौम्य क्रिया आणि अनिष्ट अवशेष न राहणाऱ्या कारणांमुळे तसेच क्लोरीन व त्याची संयुगे यांच्यापेक्षा श्रेष्ठ दर्जाचे असल्याने हायड्रोजन पेरॉक्साइड पसंत करतात. केसाच्या विरंजनासाठी सौंदर्यप्रसाधन म्हणून होणारा याचा उपयोग व्यापारी दृष्ट्या १०% विद्राव रूपात होतो.३–६% हायड्रोजन पेरॉक्साइड असलेले विद्राव वैद्यकात प्रतिरोधक आणि जंतुनाशक म्हणून वापरतात. तसेच वैद्यकात याचा इजा व जखमा स्वच्छ करण्यासाठी उपयोग करतात. मात्र, याची प्रतिरोधक क्रिया काहीशी मंद आहे. रॉकेटे, पाणबुड्या (बुडलेल्या स्थितीत), विमाने (उड्डाण करण्याच्या वेळी) आणि अवकाशयानाचे दिशानियंत्रण यांमध्ये ऊर्जानिर्मितीसाठी संहत हायड्रोजन पेरॉक्साइडाचा उपयोग मर्यादित प्रमाणात होतो व तो महत्त्वाचा उपयोग आहे. उत्प्रेरक अचानकपणे घालून अथवा उत्प्रेरकाने संसेचित सेरॅमिकाच्या सच्छिद्र थरातून बाष्प वाहू देऊन हायड्रोजन पेरॉक्साइडाचे जलदपणे अपघटन साध्य होते. याच्या ९०% विद्रावाच्या झोतामुळे तापमान सु. ७५०° से. पर्यंत पोहोचू शकते. उच्चतर संहती असलेला त्याचा विद्राव अनेक रासायनिक संयुगे तयार करण्यासाठी वापरतात.

हाताळणी : विशेषतः संहत हायड्रोजन पेरॉक्साइड हाताळतानाव त्याची साठवण करताना खूप काळजी घेण्याची आवश्यकता असते. कागद वा लाकूड यांवर हायड्रोजन पेरॉक्साइड पडल्यास आगीची सुरुवात होऊ शकते. ते त्वचेच्या संपर्कात आल्यास त्वचेवर काळे डाग वापुटकुळी निर्माण होते व ती वेदनादायक असू शकते परंतु काहीतासानंतर हे डाग वा पुटकुळ्या नाहीशा होतात व मागे त्याची खूण राहत नाही. योग्य अशी धारक पात्रेही पायरेक्स काचेची, पॉलिटेट्राफ्ल्यु-ओरोएथिलीन किंवा पॉलिएथिलिनाची असतात. हायड्रोजन पेरॉक्साइडाच्या औद्योगिक साठवणीसाठी व ते जहाजातून नेण्यासाठी विद्युत् पॉलिश केलेल्या अगंज पोलादाच्या वा शुद्ध ॲल्युमिनियमाच्या टाक्या किंवा सांगाड्याच्या बाटल्या (कारबॉय) वापरतात. ऑक्सिजन निसटून जाण्यासाठी टाकीला द्वार (वाट) असावे लागते आणि टाकीचा अभिकल्प गळतीला प्रतिबंध करणारा असावा लागतो. हायड्रोजन पेरॉक्साइडाच्या जागच्या जागी होणाऱ्या अपघटनावर मात करण्यासाठी ⇨ ऊर्ध्वपातनाचा उपाय योजतात. कथिलाची अथवा जस्ताची लवणे, फॉस्फेटे किंवा ॲस्कॉर्बिक अम्ल यांसारखे स्थिरीकारक त्यात घालतात. काही विशेष कामासाठी कधीकधी ९०% संहतीचे व स्थिरीकारक नसलेले हायड्रोजन पेरॉक्साइड उपलब्ध असते. पूर्णपणे पायरेक्स काचेच्या बनविलेल्या ऊर्ध्वपातन यंत्रात भागात्मक ऊर्ध्वपातनाने हायड्रोजन पेरॉक्साइड ९९ टक्क्यांहून अधिक संहत करता येते. यात शेवटी राहिलेले लेशमात्र पाणी भागात्मक ऊर्ध्वपातनाने सहजपणे काढून टाकता येते. मात्र, यासाठी घनरूप पदार्थ एका मोठ्या स्फटिकात अगदी सावकाशपणे गोठवावा लागतो. प्रकाश, उष्णता, रासायनिक उत्प्रेरक, धूळ, गंज इत्यादींमुळे हायड्रोजन पेरॉक्साइडाचे अपघटन होऊन हायड्रोजन, ऑक्सिजन व उष्णता निर्माण होतात. म्हणून संदूषक पदार्थ व ज्वलनशील पदार्थ यांपासून हायड्रोजन पेरॉक्साइड दूर ठेवतात.

 पहा : पेरॉक्सी संयुगे.

संदर्भ : 1. Schumb, W. C. Satterfield, C. N. Wentworth, R. L. Hydrogen Peroxide, 1955.

            2. Strykul, G., Ed., Catalytic Oxidations with Hydrogen Peroxide as an Oxidant, 1993.  

ठाकूर, अ. ना.

“