هیدروژن پراکسید1: مادهای جادویی که حبابساز است!
هیدروژن پراکسید چیست؟ از مولکول تا بطری داروخانه
اگر تا به حال زخم کوچکی داشتهاید، احتمالاً با یک محلول قهوهای رنگ در بطریهای تیره برخورد کردهاید که روی آن کف میکند. این محلول، هیدروژن پراکسید است. در سطح مولکولی، این ترکیب بسیار شبیه به مولکول آب ($H_2O$) است با این تفاوت که یک اتم اکسیژن اضافی دارد. به همین دلیل فرمول آن $H_2O_2$ نوشته میشود. این اکسیژن اضافی، حالت ناپایداری به مولکول میدهد و باعث میشود به راحتی تجزیه شود.
غلظت هیدروژن پراکسید در کاربردهای مختلف، متفاوت است. غلظتهای پایین (مثلاً 3%) در داروخانهها برای ضدعفونی سطحی یافت میشود. غلظتهای بالاتر در صنایع رنگبری پارچه و چوب و حتی به عنوان سوخت موشک استفاده میشود! جدول زیر انواع رایج آن را نشان میدهد.
| غلظت تقریبی | نام متداول | کاربردهای اصلی | سطح خطر |
|---|---|---|---|
| 3% | محلول داروخانهای | ضدعفونی زخمهای سطحی، شستشوی دهان (با احتیاط)، تمیز کردن سطوح | کم خطر |
| 6% تا 10% | پراکسید آرایشی-بهداشتی | سفید کردن مو، روشن کردن پوست (باید توسط متخصص انجام شود) | متوسط |
| 30% تا 35% | پراکسید صنعتی | سفید کردن کاغذ و پارچه در صنایع، تصفیهی آب، تحقیقات شیمیایی | بسیار خطرناک |
| بالای 70% | پراکسید با خلوص بالا | سوخت پیشرانهی موشکها، منابع اکسیژن در زیردریاییها و فضاپیماها | انفجاری |
نقش آنزیمها: کاتالیزورهای طبیعی برای آزادسازی اکسیژن
هیدروژن پراکسید به مرور زمان و به آرامی به آب و اکسیژن تجزیه میشود. اما حضور یک کاتالیزور5 این فرآیند را به شدت سرعت میبخشد. کاتالیزور مادهای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش میدهد، بدون اینکه خودش مصرف شود. در بدن موجودات زنده، آنزیمها نقش کاتالیزورهای طبیعی را بازی میکنند.
آنزیم مخصوص تجزیه هیدروژن پراکسید، کاتالاز نام دارد. این آنزیم در بیشتر سلولهای جانداران یافت میشود، زیرا هیدروژن پراکسید به عنوان یک محصول جانبی برخی فرآیندهای سلولی تولید میشود و اگر جمع شود سمی است. کاتالاز آن را به سرعت به مواد بیضرر تبدیل میکند.
وقتی آنزیم کاتالاز با هیدروژن پراکسید برخورد میکند، واکنش شیمیایی زیر به سرعت رخ میدهد:
مثال عملی: اگر یک قطعه سیب زمینی تازه (که حاوی آنزیم کاتالاز است) را در یک فنجان حاوی محلول هیدروژن پراکسید 3% بیندازید، بلافاصله اطراف آن مملو از حبابهای ریز گاز اکسیژن میشود. این یک آزمایش ساده و ایمن برای مشاهدهی کار آنزیم است.
از آزمایشگاه تا زندگی: نمایش فیل فیل و دیگر کاربردهای عملی
یکی از جذابترین نمایشهای علمی با استفاده از این واکنش، آزمایش فیل فیل6 نام دارد. در این آزمایش، مقدار زیادی هیدروژن پراکسید غلیظ (مثلاً 30%) با کمک یک کاتالیزور سریع (مانند یدید پتاسیم) به شدت تجزیه میشود. حجم بسیار زیادی گاز اکسیژن در مدت زمان کوتاهی تولید میشود که میتواند ستونی از کف رنگی را به سرعت از داخل یک ظرف بیرون براند و شبیه به خروج خمیردندان از یک تیوب غولپیکر شود!
اما کاربردهای آن فراتر از نمایشهای تماشایی است:
- ضدعفونیکننده: اکسیژن فعال آزاد شده، دیواره سلولی باکتریها و ویروسها را از بین میبرد و آنها را میکشد. به همین دلیل برای تمیز کردن زخمها استفاده میشود.
- سفیدکننده و رنگبر: در صنعت نساجی برای سفید کردن پارچههای پنبهای و در خانه برای از بین بردن لکههای چای و قهوه از روی لباس (با غلظت مناسب) کاربرد دارد.
- تصفیهی آب استخرها: به عنوان جایگزینی برای کلر، برای از بین بردن جلبک و باکتری در آب استخرها استفاده میشود.
- سفید کردن دندان: بسیاری از خمیردندانها و محصولات سفیدکنندهی دندان حاوی مقدار کمی هیدروژن پراکسید هستند که با تجزیه شدن، لکههای سطح دندان را اکسید و روشن میکند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 Hydrogen Peroxide - هیدروژن پراکسید (آباکسیژنه).
2 Enzyme - آنزیم: مولکولهای پروتئینی که سرعت واکنشهای شیمیایی در بدن موجودات زنده را افزایش میدهند.
3 Catalytic Decomposition - تجزیه کاتالیزوری: تجزیه یک ماده شیمیایی با کمک یک کاتالیزور.
4 Catalase - کاتالاز: آنزیم ویژهای که تجزیه هیدروژن پراکسید به آب و اکسیژن را کاتالیز میکند.
5 Catalyst - کاتالیزور: مادهای که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش میدهد، بدون آنکه در واکنش مصرف شود.
6 Elephant Toothpaste - فیل فیل (خمیردندان فیل): نام یک آزمایش علمی نمایشی که در آن حجم زیادی کف رنگی تولید میشود.
