Bài giảng Hóa vô cơ - Chương II: Hydro và nước

Department of Inorganic Chemistry - HUTCHƯƠNG IIHYDRO VÀ NƯỚCHidroCấu tạo nguyên tửTính chất lý họcTính chất hóa họcTrạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chếHidrua của các nguyên tốHidrua ionHidrua cộng hóa trịHidrua kiểu kim loạiNướcTính chất lý họcTính chất hóa họcTrạng thái thiên nhiên và phương pháp tinh chếSự gây ô nhiễm môi trường nướcXử lý nước thảiHidro peoxitDepartment of Inorganic Chemistry - HUTH – e = H+ ΔHo = 1312 kJ/molH + e = H- ΔHo = -67 kJ/molTạo nên cặp e chung cho liên kết cộng hóa trịH giống kim loại kiềm về khả năng mất e thành cation nhưng khác ở:Năng lượng ion hóa lớn gấp vài ba lần so với kim loại kiềm.Proton bé hơn nhiều so với nguyên tử (1.6-1.7.10-5 Å << 1.2 Å) và mang điện tích dương  làm nhiễu loạn đám mây e của các nguyên tử xung quanh.Proton không thể tồn tại một mình mà luôn kết hợp với nguyên tử hay phân tử khác, H3O+H giống halogen về khả năng nhận e thành ion H- và có đặc điểm:Ái lực e của H bằng gần 1/5 so với ái lực e của halogen.Ion H- có cấu trúc e của He (1s2)Ion H- tự do có khả năng tồn tại trong hidrua muối như KH, CaH2H có vị trí đặc biệt trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa họcH vừa giống-khác với các kim loại kiềm và halogenH có đặc điểm mà những nguyên tố khác không có (do bản chất của proton và không có e chắn điện tích hạt nhân) như tạo liên kết hidro, cầu hidro và hợp chất không hợp thức với kim loại) Occurrence and Abundance:Elemental Composition of the Sun & the Universe Sun UniverseHydrogen 92.5 % 90.87 %Helium 7.3 % 9.08 %All Others 0.2 % 0.05 %Elemental Composition of the Earth’s Crust (ppm mass)O - 455 000 Mg - 27 640Si - 272 000 Na - 22 700Al - 83 000 K - 18 400Fe - 62 000 Ti - 6320Ca - 46 600 H - 1520Elemental Composition of the Human Body:By Atoms By MassH - 63.0 % 10.0 %O - 25.5 % 64.6 %C - 9.5 % 18.0 %N - 1.4 % 3.1 %Hydrogen also occurs in very large quantities in the ocean and is present in more compounds than any other element.H2-C-C-MHxHXH2O-C-C--C-OHM + H2ONH3N2MX2O2MxOyC=OC=CC=C1671 - Robert Boyle - Noted a flammable gas formed when iron was reacted with sulfuric acid.1766 - Henry Cavendish - Reacted acids with Fe, Zn, and Sn and, thus, established the true properties of the element.1781 - Henry Cavendish - Showed quantitatively that water was formed when hydrogen was burned with oxygen, proving that water was NOT an element.1783 - Antoine Lavoisier - Proposed the name “hydrogen” from the Greek for “water former”.Department of Inorganic Chemistry - HUTMain article: Isotopes of hydrogenisoNAhalf-lifeDMDE (MeV)DP1H99.985%H is stable with 0 neutrons2H0.0115%H is stable with 1 neutrons3Htrace12.32 yβ−0.0193HeHistorical informationDiscovered by:Henry Cavendish (1731-1810)Discovered at:London, EnglandDiscovered when:1766 Origin of name:From the Greek words "hydro" and "genes" meaning "water" and "generator"Molecular Properties of Hydrogen:Over 40 Forms of Hydrogen Exist -H, H2 H+, H-, H2+, H3+, D, D2, D+, D-,HD, HT, DT, T, T2, nuclear spin isomers, etc.Isotopes of Hydrogen - A. Protium - 1H 1 P+B. Deuterium - 2H 1 P+ + 1 n0C. Tritium - 3H 1 P+ + 2 n0(99.986 %)(0.014 %)(7 x 10-16 %)Physical Properties: H2 D2 T2Atomic Mass, u 1.0078 2.0141 3.0160Freezing Point, oC -259.0 -254.3 -252.4Boiling Point, oC -252.6 -249.3 -248.0Bond Length, pm 74.14 74.14 (74.14)DHDissociation, kJ/mol 435.9 443.4 446.9DHFusion, kJ/mol 0.117 0.197 0.250DHVaporization, kJ/mol 0.904 1.226 1.393Vapor Pressure, torr 54 5.8 -Department of Inorganic Chemistry - HUTHidroPhysical propertiesPhasegasDensity(0 °C, 101.325 kPa)0.08988 g/LMelting point14.01 K(−259.14 °C, −434.45 °F)Boiling point20.28 K(−252.87 °C, −423.17°F)Triple point13.8033 K, 7.042 kPaCritical point32.97 K, 1.293 MPaHeat of fusion(H2) 0.117 kJ·mol−1Heat of vaporization(H2) 0.904 kJ·mol−1Heat capacity(25 °C) (H2)28.836 J·mol−1·K−1Electronic Structure and Modes of Reaction:Hydrogen has the simplest electronic structure of allelements. It consists of a nucleus containing one protonand one electron in the 1s orbital.1s1 electron+Modes of Reactivity:1. By losing an electron to form a hydrogen ion, H+.Protons are extremely smalland, therefore, are VERY polarizing because they have avery large charge density.They associate strongly withmolecules around them. Thus,in water or in acids they formthe hydronium ion, H3O+.2. By gaining an electron to form a hydride ion, H -.-Hydride ions, H -, exist in the ioniccrystalline solids of some of the Groups 1and 2 metal hydrides. Only the most elec-tropositive metals will react to form ionic(saline) hydrides.3. By forming an electron pair (covalent) bond withanother atom. ..H • • Cl :.. ..H • • Cl :.. ..H : Cl :..Non-metals and somemetals form covalenthydrides.Department of Inorganic Chemistry - HUTTrạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chếLaboratory routes to H2In the laboratory, H2 is usually prepared by the reaction of acids on metals such as zinc.Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2 Aluminum produces H2 upon treatment with acids but also with base:2 Al + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2 The electrolysis of water is a simple but expensive method of producing hydrogen. Typically the cathode electrode is made from platinum.Department of Inorganic Chemistry - HUTTính chất hóa họcTính bền nhiệtTính khửTính oxy hóaH2 với vỏ e của He nên rất bền nhiệt, khó phân hủy thành HỞ p = 1 atm và 2000 K, H2 phân hủy 0.1 %.Ở 5000 K phân hủy đạt 95 %Quá trình phân hủy phải thu nhiều nhiệt. Ở nhiệt độ thường hidro kém hoạt động về mặt hóa học.H – e = H+ ΔHo = 1312 kJ/molPhản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, không cần xúc tác.Hỗn hợp cùng thể tích hidro và flo nổ ngay ở nhiệt độ thấpHỗn hợp này không phản ứng ở nhiệt độ thấp nhưng lại nổ khi có ngọn lửa.Khí hidro cháy êm dịu trong oxi tinh khiết  phản ứng tỏa ra nhiều nhiệt, ngọn lửa đạt 2500 oC  ứng dụng làm đèn xì hidro-oxy để cắt kim loại, nấu chảy thạch anh, Pt, điều chế rubi nhân tạo từ oxit nhôm.Phản ứng có thể xảy ra khi dùng xúc tác là sợi amiang có chứa muội Pt.Ứng dụng làm pin nhiên liệuTính khử-+-+Department of Inorganic Chemistry - HUTỞ nhiệt độ cao, hidro có thể chiếm oxi của nhiều hợp chất, đa số là oxit kim loạiPhản ứng 1 có thể dùng để định lượng hidro.Phản ứng khử được dùng để điều chế một số kim loại như Ni, Fe, W.Khi có Pt làm xúc tác, hidro có thể khử nhiều hợp chất hữu cơ tan trong các dung môi hữu cơ như: khử hợp chất không no thành hợp chất no, khử andehit thành rượu.Ở áp suất cao, hidro có thể đẩy một số kim loại ra khỏi dung dịch muối của chúng.HClZnH2 H2 CuODepartment of Inorganic Chemistry - HUTHidro mới sinhHidro mới sinh là hidro nguyên tử hoạt tính hóa học mạnh hơn phân tử:Trong phản ứng hóa học, H2 cần phân hủy thành nguyên tử  tiêu thụ nhiều nhiệt.H phản ứng với các chất tỏa ra nhiều nhiệt.Phản ứng phát ra < 436 kJ/mol H2 sẽ không tự xảy ra.Ứng dụng làm đèn xì nguyên tử H để hàn cắt kim loại.H + SO2 + H+  H2SH + NO2-, NO3- + OH-  NH3Các phản ứng trên không xảy ra với hidro nguyên tử.Synthesis and Production of Hydrogen:Commercial Production - 1. “Water Gas” ReactionC (s) + H2O (g) H2 (g) + CO (g)This is an inexpensive process that produces “watergas which is an important industrial fuel source.H2 (g) + CO (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (g) + thermal energyH2 is difficult to purify from the water gas mixture.However, it can be done using the following reaction:H2 (g) + CO (g)H2O (g)450oCFe2O32 H2 (g) + CO2 (g)H2 (g) + CO2 (g) + K2CO3 (aq) + H2O (l)2 KHCO3 (aq) + H2 (g)2. Steam-Hydrocarbon ReformingA. Natural gas or oil refinery feedstock desulfur-izationH2S (g) + 2 NaOH (aq) Na2S (aq) + H2O (l)B. ReformingCH4 (g) + H2O (g)CO (g) + 3 H2 (g)760 -980oC600 psiNi Cat.EndothermicCO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)CO (g) + 3 H2 (g) CH4 (g) + H2O (g)Two reversible reactions occur setting up an equilibriummixture of H2, CO, CO2, and H2O:C. High Temperature Shift ReactionExothermicCO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)350oCFe/CuCat.D. Low Temperature Shift ReactionCO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)200oCExothermicThis reduces CO content to about 0.2 % by volume. E. Methanation (For further removal of CO)CO (g) + H2 (g) CH4 (g) + H2O (g)350oCF. CO2 Removal 2 HOCH2CH2NH2 + CO2 + H2O (HOCH2CH2NH3 )2CO3 G. Pressure-Swing Absorption (PSA)Low temperature shift and methanation can both bereplaced by this method which involves passing gas fromhigh temperature shift reactor through molecular sieves toproduce hydrogen with 99.9 % purity.K2CO3 (aq) + CO2 (g) + H2O (l) 2 KHCO3 (aq)The hydrocarbon-steam reforming process can also bedone using the products of the “cracking” process in oilrefineries, e.g., C3H8 (g) + H2O (g)3. Electrolysis of NaOH (aq) or KOH (aq)Anode: 2 OH- H2O + 1/2 O2 + 2 e-Cathode: 2 H2O + 2 e- 2 OH- + H22 H2O 2 H2 + O2Ni anodes and Fe cathodes are used in this process. Thisprocess is the most expensive method for producing H2.4. Electrolysis of Brine - A By-product of the productionof chlorine in the chlor-alkali industry.2 NaCl (aq) + 2 H2O (l) Cl2 (g) + H2 (g) + NaOH (aq)Insufficient Hydrogen is found in the atmosphere. There-fore, it must be produced from compounds containing it.1. Water as a Source for Hydrogen -Laboratory Synthesis -A. At ordinary temperatures1) By highly electropositive metals2 Na (s) + 2 H2O (l) NaOH (aq) + H2 (g)Ca (s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2 (s) + H2 (g)2) By hydrides of electropositive metalsLiH (s) + H2O (l) LiOH (aq) + H2 (g)CaH2 (s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2 (s) + 2 H2 (g)3) By electrolysis of acidified solution2 H2O (l) 2 H2 (g) + O2 (g)B. At higher temperaturesMg (s) + H2O (g) MgO (s) + H2 (g)Zn (s) + H2O (g) ZnO (s) + H2 (g)3 Fe (s) + 4 H2O (g) Fe3O4 (s) + H2 (g)All of these are ExothermicCO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)C (s) + H2O (g) H2 (g) + CO (g)2. Non-Oxidizing Acids as a Source for Hydrogen -Zn (s) + dil. H2SO4 (aq) ZnSO4 (aq) + H2 (g)Zn (s) + 2 HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g)Mg (s) + 2 HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g) Oxidizing acids DON’T WORK!!Zn (s) + HNO3 (aq) Zn(NO3)2 (aq) + NO2 + H2O (l)Assignment:Balance this equation!3. Bases as a Source for Hydrogen -Zn (s) + 2 NaOH (aq) + 2 H2O (l) Na2[Zn(OH)4] + H2 (g)Al (s) + 2 KOH (aq) + 2 H2O (l) K2[Al(OH)4] + H2 (g)Department of Inorganic Chemistry - HUTBiological routes to H2H2 is produced by several microorganisms, usually via reactions catalyzed by enzymes called hydrogenases. These iron and sometimes nickel-containing catalysts transfer reducing equivalents produced during fermentation to water. Some of these organisms will split water, via operation of O2- and H2-generating cycles which operate in the light and in the dark respectively.Other rarer but mechanistically interesting routes to H2 production also exist in nature. Nitrogenase produces approximately one equivalent of H2 for each equivalent of N2 reduced to ammonia. Some phosphatases reduced phosphite to H2.Department of Inorganic Chemistry - HUTHidrua của các nguyên tố: là hợp chất của hidro với các nguyên tốHidrua ionHidrua kiểu kim loạiHidrua cộng hóa trịDepartment of Inorganic Chemistry - HUTHidrua ion: Là những tinh thể không màu, giống với muối  gọi là hidrua muối. Hidro có ái lực với e rất bé  xu hướng tạo ion âm rất yếu so với halogen. Do tính thu nhiệt của ion H-  chỉ những kim loại hoạt động mạnh như kim loại kiềm và kiềm thổ mới tạo được hidrua ion. Bản chất ion được thể hiện rõ ở tính nóng chảy ở nhiệt độ cao và dẫn điện khi nóng chảy. Chế tạo bằng cách đun nóng kim loại trong khí quyển hidro.Hidrua ionDepartment of Inorganic Chemistry - HUTHidrua ion:Về mặt hóa học, hidrua ion có hoạt tính rất cao  phản ứng nhanh và hoàn toàn với những chất có thể cho dù chỉ là những vết ion H+ để giải phóng khí hidro. Làm chất khử trong tổng hợp hữu cơ, LiH, NaH. Coi hidrua ion là muối của axit hết sức yếu là H-H.Dùng CaH2 để điều chế nhanh hidro trong quân sự, để định lượng nước trong các hợp chất hữu cơDepartment of Inorganic Chemistry - HUTLà hidrua của các phi kim và một số kim loại lưỡng tính.Hóa học của hidrua cộng hóa trị phụ thuộc mạnh vào bản chất nguyên tố liên kết với H.Liên kết H-X trong một nhóm hơi giảm khi đi từ trên xuống; trong một chu kỳ nói chung tăng khi đi từ trái sang phải. Nguyên nhân phụ thuộc vào độ âm điện và kích thước nguyên tử của nguyên tố X. Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp do Uvdv không cao. HF, H2O, NH3 có nhiệt độ nóng chảy và sôi cao bất thường là do có thêm liên kết hidro.Độ hòa tan trong nước phụ thuộc vào độ phân cực phân tử, kích thước phân tử và sự có mặt của liên kết hidro. HF tan trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào. HCl, HBr, HI, NH3 tan nhiều trong nước; các hidrua cộng hóa trị còn lại thì ít tan hoặc không tan trong nước.Một số hidrua có tính axit như HX, H2X; một số có tính bazơ như XH3. Hidrua cộng hóa trịDepartment of Inorganic Chemistry - HUTNhiều kim loại chuyển tiếp hấp thụ hidro tạo thành chất rắn có thành phần xác định như UH3, VH, ScH2, hoặc không xác định như PdHx.So với kim loại ban đầu, hidrua kim loại có khả năng phản ứng kém hơn với oxi và nước, dòn hơn, là chất dẫn điện hoặc bán dẫn, bề ngoài giống kim loại.Đã có nhiều nghiên cứu về hidrua kim loại nhưng do cấu tạo phức tạp nên chưa hiểu hết về loại hợp chất này.Có tính chất từ lý thú.Khi hấp thụ và giải phóng hidro gây biến đổi thể tích  có một số ứng dụng tạo kim loại bột.Hidrua kiểu kim loạiDepartment of Inorganic Chemistry - HUTCHƯƠNG IIHYDRO VÀ NƯỚCNướcTính chất lý họcTính chất hóa họcTrạng thái thiên nhiên và phương pháp tinh chếSự gây ô nhiễm môi trường nướcXử lý nước thảiHidro peoxitYou are 65% waterThere are more water molecules in a single droplet of water than there are grains ofsand on Wrightsville BeachH2O moleculesp3O-H = 0.9584 Åμ = 1.84 DBắt đầu phân hủy 1000 oCPhân hủy 2 % ở 2000 oCHydrogen bondingPolarity means small negative charge at O endSmall positive charge at H endAttraction between + and – ends of water molecules to each other or other ionsMolecules ‘order’ themselves with these relatively weak H-bondsHydrogen bondingHydrogen bonds are weaker than covalent bonds but still strong enough to result inSolid, liquid, gas at Earth’s surfaceUnusual thermal propertiesUnusual density Hydrogen bondingHydrogen bonds are weaker than covalent bonds but still strong enough to result inHigh surface tension (water beads)High solubility of chemical compounds in waterWater is especially good at dissolving ionic compounds (salts)This is why the ocean is ‘salty’Hydrogen-Bonding and the Unusual Properties of WaterMaximum Density40CIce is less dense than waterDensity of Water11.3Density of waterDensity of water increases as temperature decreases to 4oCDensity of ice is less than density of waterFrom 4oC to 0oC density of water decreases as temperature decreasesDensity of water, the reason why ice floatsEffect of Hydrogen-Bonding on Boiling PointPhase Diagram of WaterChanges of state due to adding or subtracting heatHeat is energy of moving moleculesCalorie is amount of heat needed to raise the temperature of 1 gram of water by 1o CTemperature is measurement of average kinetic energySo which has more energy? A swimming pool full of barely warm water, or ateaspoon of boiling hot water?Unusual thermal properties of H2OH2O has high boiling point H2O has high freezing pointIf water did not have hydrogen bonds, ice would melt at -90ºC and water would boil at -68ºCMost H2O is in the form of water (liquid) on Earth’s surface (good for life)Unusual thermal properties of H2OHigh latent (hidden) heats ofVaporization/condensationMelting/freezingEvaporationLatent heat is energy that goes into phasechange, not temperature changeUnusual thermal properties of H2OWater high heat capacityAmount of heat required to raise the temperature of 1 gram of any substance 1o CWater can take in/lose lots of heat without changing temperatureRocks low heat capacityRocks quickly change temperature as they gain/lose heatThat’s why beach-sand is cold on an August night but the water is still warmWater has unusually high specific heats.ice: 2.03 J/g.oC or 36.6 J/mol.oCliquid: 4.186 J/g.oC or 75.4 J/mol.oCsteam: 1.99 J/g.oC or 35.9 J/mol.oCWater has unusually high latent heats.fusion: 333 J/g or 6.01 kJ/molvaporization: 2.44 kJ/g or 44.0 kJ/molUnique Properties of WaterPure water vs. seawaterDepartment of Inorganic Chemistry - HUTHydrologic cycle describes recycling of water near Earth’s surfaceResidence time and steady stateWater molecules in different states of matterWhat are the condensationand vaporization points for pure water?What are the freezing and melting points for pure waterDesalination processesRemove salt from seawaterDistillation--most common processElectrolysis – (not just for hair removal!)Reverse osmosis (you’ve all drank ‘RO’ water before)Freeze separation (like sea-ice)Reverse Osmosis Water(‘RO’ water)Commercial waterSupply plantsDasani, Aquafina isRO water with some salts added back in(for flavor)pH of WaterpH is a measure of the H+ concentration in waterpH = -log[H+]dissociation of water H2O H+ + OH-for pure water, pH = 7.0 [H+] = 10-7 Mbut other solutes may add or remove H+ ionsin acidic solutions, pH = 0-7in basic solutions, pH = 7-14Department of Inorganic Chemistry - HUTNước vừa có tính oxi hóa (do hidro có số oxi hóa +1) vừa có tính khử (do oxi có số oxi hóa -2)Ở điều kiện thường, các tính chất này thể hiện yếu nên: chỉ các chất khử mạnh như kim loại kiềm, kiềm thổ chỉ các chất oxi hóa mạnh như Fmới dễ dàng phản ứng với nước.Department of Inorganic Chemistry - HUTVề mặt nhiệt động, khả năng xảy ra phản ứng oxi hóa - khử như sau:Nước bị OXHNước bị KHKhông bị OXH - KHDepartment of Inorganic Chemistry - HUTOxidantOxidation Potential, VFluorine3.0Hydroxyl radical2.8Ozone2.1Hydrogen peroxide1.8Potassium permanganate1.7Chlorine dioxide1.5Chlorine1.4Department of Inorganic Chemistry - HUTChemical propertiesIt usually acts as an oxidizing agent, but there are many reactions where it acts as a reducing agent, releasing oxygen as a by-product. It also readily forms both inorganic and organic peroxides.The rate of decomposition is dependent on the temperature and concentration of the peroxide, as well as the pH and the presence of impurities and stabilizers. Hydrogen peroxide is incompatible with many substances that catalyse its decomposition, including most of the transition metals and their compounds. Common catalysts include manganese dioxide, potassium permanganate, and silver. The same reaction is catalysed by the enzyme catalase, found in the liver, whose main function in the body is the removal of toxic byproducts of metabolism and the reduction of oxidative stress. The decomposition occurs more rapidly in alkali, so acid is often added as a stabilizer.Spilling high concentration peroxide on a flammable substance can cause an immediate fire fueled by the oxygen released by the decomposing hydrogen peroxide. High-strength peroxide (also called high-test peroxide, or HTP) must be stored in a vented container to prevent the buildup of oxygen gas, which would otherwise lead to the eventual rupture of the container. Any container must be made of a compatible material such as PTFE, polyethylene, stainless steel or aluminium and undergo a cleaning process (passivation) to remove all contamination prior to the introduction of peroxide. (Note that while compatible at room temperature, polyethylene can explode with peroxide in a fire.)In the presence of certain catalysts, such as Fe2+ or Ti3+, the decomposition may take a different path, with free radicals such as HO· (hydroxyl) and HOO· being formed. A combination of H2O2 and Fe2+ is known as Fenton's reagent.Department of Inorganic Chemistry - HUTRedox reactionsIn aqueous solution, hydrogen peroxide can oxidize or reduce a variety of inorganic ions. When it acts as a reducing agent, oxygen gas is also produced. In acid solution Fe2+ is oxidized to Fe3+,2 Fe2+(aq) + H2O2 + 2 H+(aq) → 2 Fe3+(aq) + 2H2O(l) and sulfite (SO32−) is oxidized to sulfate (SO42−). However, potassium permanganate is reduced to Mn2+ by acidic H2O2. Under alkaline conditions, however, some of these reactions reverse; Mn2+ is oxidized to Mn4+ (as MnO2), yet Fe3+ is reduced to Fe2+.2 Fe3+ + H2O2 + 2 OH− → 2 Fe2+ + 2 H2O + O2 Hydrogen peroxide is frequently used as an oxidising agent in organic chemistry. One application is for the oxidation of thioethers to sulfoxides.[citation needed] For example, methyl phenyl sulfide was oxidised to methyl phenyl sulfoxide in 99% yield in methanol in 18 hours (or 20 minutes using a TiCl3 catalyst):Ph-S-CH3 + H2O2 → Ph-S(O)-CH3 + H2O Alkaline hydrogen peroxide is used for epoxidation of electron-deficient alkenes such as acrylic acids, and also for oxidation of alkylboranes to alcohols, the second step of hydroboration-oxidation.Department of Inorganic Chemistry - HUTFormation of peroxide compoundsHydrogen peroxide is a weak acid, and it can form hydroperoxide or peroxide salts or derivatives of many metals. For example, with aqueous solutions of chromic acid (CrO3), it can form an unstable blue peroxide CrO(O2)2. It can also produce peroxoanions by reaction with anions; for example, reaction with borax leads to sodium perborate, a bleach used in laundry detergents:Na2B4O7 + 4 H2O2 + 2 NaOH → 2 Na2B2O4(OH)4 + H2O H2O2 converts carboxylic acids (RCOOH) into peroxy acids (RCOOOH), which are themselves used as oxidizing agents. Hydrogen peroxide reacts with acetone to form acetone peroxide, and it interacts with ozone to form hydrogen trioxide. Reaction with urea produces carbamide peroxide, used for whitening teeth. An acid-base adduct with triphenylphosphine oxide is a useful "carrier" for H2O2 in some reactions.Hydrogen peroxide reacts with ozone to form trioxidane.[edit]AlkalinityHydrogen peroxide is a much weaker base than water, but it can still form adducts with very strong acids. The superacid HF/SbF5 forms unstable compounds containing the [H3O2]+ ion.Department of Inorganic Chemistry - HUTManufactureHydrogen peroxide is manufactured today almost exclusively by the autoxidation of 2-ethyl-9,10-dihydroxyanthracene to 2-ethylanthraquinone and hydrogen peroxide using oxygen from the air. The anthraquinone derivative is then extracted out and reduced back to the dihydroxy compound using hydrogen gas in the presence of a metal catalyst. The overall equation for the process is deceptively simple:H2 + O2 → H2O2However the economics of the process depend on effective recycling of the quinone and extraction solvents, and of the hydrogenation catalyst.Formerly inorganic processes were used, employing the electrolysis of an aqueous solution of sulfuric acid or acidic ammonium bisulfate (NH4HSO4), followed by hydrolysis of the peroxydisulfate ((SO4)2)2− which is formed.In 1994, world production of H2O2 was around 1.9 million tonnes, most of which was at a concentration of 70% or less. In that year bulk 30% H2O2 sold for around US $0.54 per kg, equivalent to US $1.50 per kg (US $0.68 per lb) on a "100% basis".[edit]ConcentrationHydrogen peroxide works best as a propellant in extremely high concentrations. However, there are very few suppliers of high-purity hydrogen peroxide, and they are averse to selling to any but the largest institutions. As a result, amateurs wishing to use this for rocket fuel usually have to purchase 70% or lower-purity (most of the remaining 30% is water, and sometimes there are traces of stabilizing materials, such as tin), and increase its concentration themselves. Many try distillation, but this is extremely dangerous with hydrogen peroxide; peroxide vapour can detonate at a temperature of about 70 °C (158 °F). A safer approach is sparging, possibly followed by fractional freezing, but, even when using this method, contaminants may still often cause explosions.In the 1950s, high-test peroxide was more readily available, but because of safety concerns bulk manufacturers have since switched over to handling lower concentrations of H2O2 whenever possible. Some amateur groups have expressed interest in manufacturing their own peroxide, for their use and for sale in small quantities to others.