Hydrogen peroxide is an effective sterilizing agent. Which one of the following product results when it readily loses active oxygen? / हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक प्रभावी स्टरलाइज़िंग एजेंट है। निम्नलिखित में से कौन सा उत्पाद तब परिणामित होता है जब यह सक्रिय ऑक्सीजन को तुरंत खो देता है?

Hydrogen peroxide is an effective sterilizing agent. Which one of the following product results when it readily loses active oxygen? / हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक प्रभावी स्टरलाइज़िंग एजेंट है। निम्नलिखित में से कौन सा उत्पाद तब परिणामित होता है जब यह सक्रिय ऑक्सीजन को तुरंत खो देता है?

 

(1) Nascent Hydrogen / नवजात हाइड्रोजन
(2) Water / जल
(3) Hydrogen / हाइड्रोजन
(4) Ozone / ओजोन

(SSC CGL Tier-I Exam, 09.08.2015)

Answer / उत्तर :-

(2) Water / जल

Explanation / व्याख्या :-

Hydrogen peroxide (H2O2) is a water molecule with an extra oxygen atom. It is very unstable and breaks down readily into water and a single oxygen molecule. So in nutshell, when Hydrogen peroxide readily loses active oxygen, Water is formed

What is Hydrogen Peroxide (H₂O₂)?

Hydrogen peroxide is the simplest kind of peroxide available (oxygen-oxygen single bond). It is a colourless liquid and is used in aqueous solution for safety reasons. It acts as a bleaching agent and is also used as a disinfectant. Concentrated hydrogen peroxide is a very reactive oxygen species and is used as a propellant in rocketry. The chemical formula for hydrogen peroxide is H₂O₂.

Overview of H₂O₂ – Hydrogen Peroxide

Hydrogen peroxide Chemical formula	H2O2
Molecular Weight/ Molar Mass	4.0147 g/mol
Density	1.05 g/cm3
Boiling Point	150.2 °C
Melting Point	-0.43 °C

Structure of Hydrogen Peroxide

The structure of hydrogen peroxide is non-planar. H₂O₂ has an open book structure with O – O spins. The dihedral angle is 111°. The O-O bond length is 145.8 pm and the O-H bond length is 98.8 pm(which is equal to 9.88 × 10^-13 m). The following diagram will clearly show what an open book structure means.

There are two planes in this structure and each plane has one O-H bond pair, the angle between both the planes is 90.2°.

Industrial Method of Preparation

Hydrogen peroxide is prepared by the electrolysis of 30% ice-cold H₂SO₄. When acidified sulfate solution is electrolyzed at high current density, peroxodisulphate is obtained. Peroxodisulphate is then hydrolyzed to get hydrogen peroxide.

2HSO^–₄(aq) [Electrolysis] → HO₃SOOSO₃H(aq) [Hydrolysis] → 2HSO^–₄(aq)+2H+(aq)+H₂O₂(aq)

Reaction Mechanism

• Electrolyte: 30% dilute H₂SO₄
• Cathode: Pb wire
• Anode: Pt rod

2H₂SO₄ → 2H⁺ + 2HSO^–₄

At Cathode: 2H⁺ + 2e^– → H₂

At Anode: 

2HSO^–₄ → H₂S₂O₈ + 2e^– ⇒ Peroxodi Sulphuric Acid [Marshall’s acid]

H₂S₂O₈ + H₂O → H₂SO₅ + H₂SO₄ ⇒ Peroxomono Sulphuric Acid [Caro’s acid]

H₂SO₅ + H₂O → H₂SO₄ + H₂O₂

Properties of Hydrogen Peroxide

Physical Properties:

• In the pure state, hydrogen peroxide is almost colourless (very pale blue) liquid.
• It melts at 272.4 K and has a boiling point of 423 K (extrapolated).
• It is miscible in water in all proportions and forms hydrates.

Chemical Properties:

Hydrogen peroxide in both acidic and basic medium acts as an oxidizing as well as a reducing agent. The following reactions will give a clear picture:

Oxidation Reactions of H₂O₂

• Oxidizes black Pbs to white PbSO₄. Reaction: Pbs + 4H₂O₂ → PbSO₄ + 4H₂O

• Oxidises KI to Iodine. Reaction: 2KI + H₂O₂ → 2KOH + I₂

• Oxidizes nitrites to nitrates. Reaction: NaNO₂ + H₂O₂ → NaNO₃ + H₂O
• Oxidizes acidified Potassium ferrocyanide. Reaction: 2K₄Fe(CN)₆ + H₂SO₄ + H₂O₂ → 2K₃Fe(CN)₆ + K₂SO4 + 2H₂O

• Oxidizes sulphites to sulphates. Reaction: Na₂SO₃ + H₂O₂ → Na₂SO₄ + H₂O

• Oxidizes CrO^-2₄ in an acid medium to chromium Peroxide CrO₅. Reaction: CrO^-2₄ + 2H⁺ + 2H₂O₂ → CrO₅ + 3H₂O

हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) एक अतिरिक्त ऑक्सीजन परमाणु वाला पानी का अणु है। यह बहुत अस्थिर है और आसानी से पानी और एक ऑक्सीजन अणु में टूट जाता है। तो संक्षेप में, जब हाइड्रोजन पेरोक्साइड आसानी से सक्रिय ऑक्सीजन खो देता है, तो पानी बनता है

हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) क्या है?

हाइड्रोजन पेरोक्साइड उपलब्ध पेरोक्साइड का सबसे सरल प्रकार है (ऑक्सीजन-ऑक्सीजन सिंगल बॉन्ड)। यह एक रंगहीन तरल है और सुरक्षा कारणों से जलीय घोल में प्रयोग किया जाता है। यह ब्लीचिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है और इसका उपयोग कीटाणुनाशक के रूप में भी किया जाता है। सांद्रित हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक बहुत ही प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजाति है और इसे रॉकेट्री में प्रणोदक के रूप में प्रयोग किया जाता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का रासायनिक सूत्र H2O2 है।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड की संरचना

हाइड्रोजन पेरोक्साइड की संरचना गैर-प्लानर है। H2O2 में O – O स्पिन के साथ एक खुली किताब संरचना है। डायहेड्रल कोण 111° है। ओ-ओ बॉन्ड की लंबाई 145.8 बजे है और ओ-एच बॉन्ड की लंबाई 98.8 बजे है (जो 9.88 × 10-13 मीटर के बराबर है)। निम्नलिखित आरेख स्पष्ट रूप से दिखाएगा कि एक खुली पुस्तक संरचना का क्या अर्थ है।

इस संरचना में दो तल होते हैं और प्रत्येक तल में एक O-H आबंध युग्म होता है, दोनों तलों के बीच का कोण 90.2° होता है।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड के गुण

भौतिक गुण:

• शुद्ध अवस्था में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड लगभग रंगहीन (बहुत हल्का नीला) तरल होता है।
• यह 272.4 K पर पिघलता है और इसका क्वथनांक 423 K (एक्सट्रपलेटेड) होता है।
• यह पानी में सभी अनुपातों में गलत है और हाइड्रेट बनाता है।

रासायनिक गुण:

अम्लीय और क्षारीय दोनों माध्यमों में हाइड्रोजन पेरोक्साइड ऑक्सीकरण के साथ-साथ कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है। निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं एक स्पष्ट तस्वीर देंगी:

H2O2 की ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं

• काले Pbs को सफेद PbSO4 में ऑक्सीकृत करता है। प्रतिक्रिया: Pbs + 4H2O2 → PbSO4 + 4H2O
• KI को आयोडीन में ऑक्सीकृत करता है। प्रतिक्रिया: 2KI + H2O2 → 2KOH + I2
• नाइट्रेट्स को नाइट्रेट्स में ऑक्सीकृत करता है। प्रतिक्रिया: NaNO2 + H2O2 → NaNO3 + H2O
• अम्लीय पोटेशियम फेरोसाइनाइड का ऑक्सीकरण करता है। प्रतिक्रिया: 2K4Fe(CN)6 + H2SO4 + H2O2 → 2K3Fe (CN)6 + K2SO4 + 2H2O
• सल्फाइट्स को सल्फेट्स में ऑक्सीकृत करता है। प्रतिक्रिया: Na2SO3 + H2O2 → Na2SO4 + H2O
• CrO-24 को एक अम्लीय माध्यम में क्रोमियम पेरोक्साइड CrO5 में ऑक्सीकृत करता है। प्रतिक्रिया: CrO-24 + 2H+ + 2H2O2 → CrO5 + 3H2O