Wasserstoffperoxid Synthese über Bariumperoxid

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Wasserstoffperoxid ist eine chemische Verbindung aus Wasser- und Sauerstoff und als starkes Oxidationsmittel bekannt. Es ist der Grundstoff für die Synthesen von organischen Peroxiden wie HMTD oder APEX und wurde aufgrund dessen in den letzten Jahren immer öfters vom Markt genommen. Aktuell sind Konzentrationen von max. 12% noch erhältlich.

 

Abseits des Hobbys bietet Wasserstoffperoxid ein breites Einsatzspektrum, egal ob in der Medizin, als Bleichmittel, in der Wasseraufbereitung, in der Landwirtschaft und Biologie, überall wird es verwendet. Theoretisch könnte man Wasserstoffperoxid auch mittels Vakuumdestillation auf über 80% konzentrieren und in Verbindung mit z.B. Holzmehl so Wasserstoffperoxid-Dynamit herstellen. Allerdings ist H2O2 in einer solchen Konzentration extremst empfindlich, kleine Verunreinigungen an Gläsern und Kolben reichen schon aus für eine unkontrollierte Kettenreaktion.

 

Auch in niedrigen Konzentrationen zerfällt Wasserstoffperoxid mit der Zeit langsam in Wasser uns Sauerstoff, weswegen es unbedingt sehr kühl und vor allem lichtgeschützt gelagert werden sollte. Dieser Prozess verläuft allerdings so langsam, dass davon keine Gefahr für den Benutzer ausgeht. Gefährlicher ist der direkte Kontakt ab Konzentrationen von 25%, welcher zu so genannten „Wasserstoffperoxid-Verbrennungen“ führt. Diese sind an der weißfärbung der Haut zu erkennen, welche aber nach einigen Tagen nicht mehr zu sehen sind.

 

In den letzten 200 Jahren sind sehr viele Herstellungswege entdeckt worden, wir benutzen einen früher oft verwendeten über Bariumperoxid. Trotz der neuen Gesetze ist es mit der erhältlichen 12%igen Lösung immer noch möglich Peroxide herzustellen, auch das aufkonzentrieren ist extrem einfach. Trotzdem habe ich mich entschlossen diese Synthese hier einmal kurz darzustellen.

 

Warnhinweise
– Schwefelsäure ist stark ätzend!
– Wasserstoffperoxid ist ätzend und brandfördernd
– Bariumperoxid ist brandfördernd!

 

Weiterführende Links
– http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_h2o2.htm
– http://www.chem-page.de/synthesen/60-was…enard.html
– https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumperoxid

 

Stoffdaten
Name: Wasserstoffperoxid
Trivialnamen: – Perhydrol
– Wasserstoffsuperoxid
Summenformel: H2O2
CAS-Nummer: 7722-84-1
Dichte: 1,11 g/cm3 (bei 20°C, 30-prozentig)
Molare Masse: 34,02g/mol
Siedepunkt: – 142 °C (90-prozentig)
– 108 °C (35-prozentig, unter Zersetzung)
Löslichkeit: mischbar mit Wasser

 

Die Reaktion
Theoretisch müsste man nur Bariumperoxid in Schwefelsäure geben und folgende Reaktion zu erhalten:

Bariumperoxid + Schwefelsäure = Bariumsulfat + Wassserstoffperoxid

BaO2               + H2SO4             = BaSO4         + H2O2

 

Da allerdings sowohl Bariumperoxid als auch Schwefelsäure sehr gerne zu etwas stürmischen Reaktionen mit anderen Stoffen neigen, wird die Schwefelsäure zuerst verdünnt. Dies schadet der Reaktion nicht wirklich, erhöht aber die Sicherheit.

 

Materialien
– 2x Becherglas 100ml
– 1x Becherglas 25ml
– Glasstab (optional zum Magnetrührer)
– Magnetrührer mit Rührfisch
– Glaspipette
– Trichter
– Filter
– Waage
– Laborlöffel
– Eisbad (optional)

 

Chemikalien
– 6ml Schwefelsäure 96%
– 12g Bariumperoxid
– Destilliertes Wasser

 

 

Durchführung
1) Am Anfang müssen wir unsere Schwefelsäure von 96% auf ca. 30% verdünnen, so wird eine gefahrlose Reaktion gewährleistet. Dafür geben wir 21ml destilliertes Wasser in ein 100ml Becherglas und fügen unter ständigem Rühren 6ml Schwefelsäure hinzu. Dabei erwärmt sich die Lösung und muss für den nächsten Schritt wieder auf mindestens 15°C abgekühlt werden

 

2) Nun werden 12g Bariumperoxid abgewogen und Portionsweise in die schwefelsaure Lösung hinzu gegeben. Auch dabei sollte stets umgerührt werden. Deutlich zu erkennen ist das Bariumsulfat, welches innerhalb kürzester Zeit ausfällt.

 

       

 

Wer einen zu starken Temperaturanstieg vermeiden möchte kann zusätzlich mit einem Eisbad die Temperatur konstant auf etwa 20°C halten

 

3) Nach der vollständigen Zugabe des Peroxides wird noch 1 Minute länger umgerührt und anschließen gefiltert. Im Filter bleiben Bariumsulfat und nicht reagiertes Bariumperxoid zurück.

 

 

 

Nachweis von Wasserstoffperoxid mittels Kaliumpermanganat
Haben wir nun wirklich Wasserstoffperoxid hergestellt? Mithilfe eines starken Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat lässt sich die Anwesenheit von Wasserstoffperoxid nachweisen. Dazu einfach ein wenig Kaliumpermanganat zum Wasserstoffperoxid hinzufügen, es zischt, dampft und brodelt, das Permanganat reagiert zu Mangandioxid. In schulen wird dieser Nachweis auch gerne als „Kaliumpermanganat Vulkan“ durchgeführt, ich habe aber statt eines Reagenzglases ein großes Becherglas verwendet um mir die Sauerei eines „Vulkanausbruchs“ zu ersparen. Auch den Filterschlamm kann man mit etwas Kaliumpermanganat noch auf Wasserstoffperoxid Rückstände untersuchen.

 

Das so gewonnene Wasserstoffperoxid muss allerdings noch aufkonzentriert und gereinigt werden, bevor man auch nur daran denken könnte, es für Sprengstoffsynthesen verwenden zu können!!