#6 Pirania – żarłoczny roztwór

Share

Otrzymany kwas nadtlenosiarkowy nazywany jest także kwasem Caro, nazwa ta pochodzi od jego odkrywcy – Heinrich’a Caro. Otrzymuje się go w wyniku reakcji stężonego kwasu siarkowego(VI) z 30% roztworem nadtlenku wodoru w stosunku 3:1. Można zapisać równanie reakcji:

H2SO4 + H2O2  H2SO5 + H2O

Przedstawiony proces jest silnie egzotermiczny, temperatura układu może wzrosnąć nawet do ponad 100 oC (Princeton.edu). W wysokiej temperaturze stan równowagi reakcji jest przesuwany w kierunku tworzenia substratów.

Otrzymywanie kwasu nadtlenosiarkowego nie jest procesem utlenienia-redukcji, ze względu na fakt, że atomy tlenu w grupie nadtlenkowej kwasu ─S─O─O─H, podobnie jak w nadtlenku wodoru, występują na -I stopniu utlenienia. Zatem, siarka zarówno w kwasie siarkowy jak i nadtlenosiarkowym pozostaje na stopniu +VI.

kwas_caroRys. 1. Wzór strukturalny kwasu nadtlenosiarkowego (PubChem).

Na filmie wyraźnie widać, że z otrzymanego roztworu wydzielają się pęcherzyki bezbarwnego gazu. Powstają one z rozkładu substratów i produktów reakcji, jest to zatem głównie tlen oraz tlenki siarki. (Suess, 2010)

Kwas nadtlenosiarkowy jest związkiem o silnych właściwościach utleniających. Po wprowadzeniu substancji organicznych do jego roztworu następuje szybka i gwałtowna reakcja utlenienia, której ogólny schemat można zapisać następująco:

H2SO5 + substancja organiczna → CO2 + H2O + H2SO4

Po rozkładzie bibuły oraz waty można było zaobserwować zabarwienie/zmętnienie roztworu. Barwa ta pochodzi głównie od węgla będącego produktem reakcji częściowego utlenienia substancji organicznej, oraz jej odwodnienia przez kwas siarkowy(VI). Powstały węgiel jest dalej utleniany przez kwas nadtlenosiarkowy, nadtlenek wodoru oraz wydzielający się tlen do tlenku węgla(IV), a zabarwienie zanika.

W przypadku rozkładu żelkowego misia ilość powstałego węgla była zbyt duża, aby mogła zostać utleniona przez zastosowaną ilość odczynnika.

Roztwór pirania jest stosowany do mycia szkła, w szczególności do usuwania pozostałości związków organicznych. Posiada również silne właściwości odkażające.

UWAGA! Substancje niebezpieczne:

  • Kwas siarkowy(VI) GHS05
  • Perhydrol
  • Podczas otrzymywania roztworu pirania zbyt duże stężenie nadtlenku wodoru może prowadzić do powstania niestabilnej mieszaniny, która w skrajnym wypadku może mieć właściwości wybuchowe. Z tego powodu należy zawsze dodawać nadtlenek wodoru do kwasu (nie odwrotnie) i nie należy zwiększać ilości nadtlenku ponad podany stosunek.

  • Nigdy nie należy wprowadzać do kwasu Caro ciekłych substancji organicznych, a w szczególności aldehydów i ketonów. Reakcja z ciekłymi związkami organicznymi może zachodzić wybuchowo, a w reakcji z aldehydami i ketonami powstają skrajnie niestabilne i wybuchowe nadtlenki organiczne np.: peroksyaceton.

Literatura:

Suess, H. U. (2010). Pulp Bleaching Today. Berlin: Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, str. 161.

http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/2754594#section=Top

http://web.princeton.edu/sites/ehs/labsafetymanual/cheminfo/piranha.htm

© 2014 – 2015, www.ChemVlog.pl.

Share

7 myśli nt. „#6 Pirania – żarłoczny roztwór

  1. Adam

    Wykonałem wczoraj roztwór pirania. Dysponowałem świeżo kupionymi odczynnikami o właściwych stężeniach. Zmieszałem je w podanym stosunku 3:1, a mimo to efekty po wrzuceniu czy to bibułki czy żelkowego misia w ogóle nie przypominały tych z Państwa filmu, były po prostu mierne. Dlaczego tak się dzieje ?

    1. Paweł Autor wpisu

      Zacznę od tego, że stanowczo odradzam przygotowywanie tego roztworu w warunkach innych niż laboratoryjne. Roztwór może pryskać, nie jest go łatwo zutylizować, a w przypadku roztworów o dużym stężeniu opisywane były przypadki wybuchów.
      Jeśli chodzi o pytanie, to najczęstszym błędem związanym z otrzymywaniem kwasu Caro jest zbyt duża temperatura podczas mieszania składników. Powoduje to przesunięcie stanu równowagi reakcji otrzymywania kwasu w kierunku substratów. W takim układzie nadtlenek wodoru dość łatwo ulega rozłożeniu i pozostaje głównie kwas siarkowy(VI).
      Pozdrawiam,
      P.

  2. Gosia

    na czym polega niestabilność kwasu Caro? znajduję dużo informacji dot. przechowywania odpadów w wentylowanych pojemnikach, w związku z ulatnianiem się gazów, jednak nie potrafię znaleźć odpowiedniej reakcji. jak jest to powiązane?

  3. Paweł Autor wpisu

    3:1 to typowy skład roztworu uznawany powszechnie za stabilny i skuteczny. Większość protokołów bezpieczeństwa odnosi się do takiego układu, np.:
    http://www.concordia.ca/content/dam/concordia/services/safety/docs/EHS-DOC-019_Piranha%20Solution%20Guidelines.pdf
    1:1 uważam za mocno ryzykowny, ale w wielu publikacjach jest opisywane zastosowanie takiego roztworu.
    Generalnie nie należy dodawać kwasu do perhydrolu, choć na YT można zobaczyć i taką formę przygotowania.

  4. koraki

    Czesto pirania czyszcze krzem i zawsze stosuje proporcje 1:1 jak to sie ma do ” nie należy zwiększać ilości nadtlenku ponad podany stosunek”?

Możliwość komentowania jest wyłączona.