Противомикробные средства: пероксид водорода

 Будучи одним из самых безвредных для окружающей среды веществ, производимых химической промышленностью, перекись водорода одновременно является мощным бактерицидным агентом и бережным отбеливающим средством. В окружающей среде от него остается лишь монооксид водорода (по-другому называемый водой, или Н2О). Проблема перекиси водорода заключается в том, что он крайне нестабилен. Если не предпринять ряда мер, это вещество быстро разлагается на воду и кислород. Такое разложение катализируют следовые количества металлов, пыли и ферментов. А фермент каталаза непосредственно специализируется на разложении пероксида водорода, за секунду он расправляется с 50 тыс. молекул этого вещества. Вы можете пронаблюдать, с какой скоростью происходит разложение, если опустите кусок необработанного мяса в перекись водорода. (То же самое можно проделать с ломтиком сырой картошки, но реакция будет менее быстрой.)

Растениям и животным необходима каталаза, так как пероксид водорода является продуктом их собственного метаболизма - в нашем организме образуется около 30 граммов перекиси водорода в день, - но это вещество может быть опасным, так как является потенциальным источником свободных радикалов. Другие организмы могут синтезировать Н2О2 с относительно большей скоростью, поскольку используют перекись для генерирования света в результате так называемой хемилюминесценции. Некоторые рыбы с помощью вырабатываемого света привлекают своих жертв в кромешной тьме океанских глубин.

В быту мы используем перекись водорода для дезинфекции и для отбеливания. Почти столетие это вещество служит нам в качестве антисептика и средства обесцвечивания волос. Оно может быть также использовано для удаления с одежды, скатертей, мебели и ковров некоторых видов пятен. При этом перекись действует более бережно по сравнению с Горным отбеливателем и не обесцвечивает тканевого красителя. Такие чистящие средства содержат около 8% Н2О2.

Перекись водорода может продаваться и в виде сухого порошка, будучи заключенным в форму перкарбоната натрия. Перкарбонат натрия можно добавлять в стиральную машинку для улучшения качества стирки или, смешав с водой, использовать для очистки загрязненных поверхностей.

Лучше всего перекиси водорода поддаются пятна от кофе, чая, красного вина и фруктового сока. Пероксид водорода может быть также использован в качестве дезинфицирующего агента, его раствором хорошо удаляются бактерии, живущие на поверхности деревянных веранд или на уличной деревянной мебели. Н2О2 позволяет бороться с бактериями в плавательных бассейнах и в трубах с горячей водой, при этом в воде должна поддерживаться концентрация перекиси около 100 частей на миллион - это гораздо больше по сравнению с концентрацией гипохлорита, используемого для той же цели. Пероксид водорода может использоваться в качестве антисептика для промывания порезов и ссадин, в качестве компонента средств для полоскания рта, для лечения стопы атлета и ушных инфекций.

В новом методе стерилизации помещений используются пары перекиси водорода. Этот метод является более предпочтительным по сравнению с другими способами газовой стерилизации, в которых используются формальдегид, этиленоксид - токсичные и вредные для рук вещества, хотя входить в помещение вскоре после перекисной стерилизации также может быть опасно из-за высокого содержания остаточного Н2О2. Специальное оборудование переводит Н2О2 (30% раствора) в газообразную форму с концентрацией около 1-2 мг на литр воздуха при 25 °С и вдувает в корпуса аппаратов и в помещения, которые должны находиться в стерильном состоянии, а также в упаковку фармацевтических товаров. Перекисная стерилизация появилась в 1991 году, сейчас она внедрена более чем в пятистах учреждений по всему миру.

История появления перекиси водорода

У перекиси водорода давняя история, он был открыт в 1818 году французским химиком Луисом Тенаром, который получил его в результате реакции пероксида бария (Ва02) с серной кислотой. (Пероксид бария он получал простым нагреванием оксида бария (ВаО) в воздухе.) В дальнейшем в течение нескольких лет ученый исследовал новое вещество, ему даже удалось выделить его в почти чистом виде. Это было большим достижением, учитывая нестабильность перекиси, которая, как выяснилось в последующем, является следствием загрязнения раствора небольшими количествами ионов металлов, таких как железо и марганец, катализирующих разложение вещества. Промышленное производство перекиси по методу Тенара началось в 1873 году в Берлине, продукт должен был использоваться почти сразу после получения.

Даже в начале двадцатого века, когда стала использоваться электрохимическая технология производства Н2О2, базировавшаяся на электролизе серной кислоты или сульфата калия, срок годности перекиси оставался довольно коротким, всего несколько недель. Но, несмотря на это, активно выпускались промышленный пероксид водорода в 30%-ной концентрации, используемый для отбеливания тканей, и пероксид водорода в 3%-ной и 6%-ной концентрациях, продаваемый для бытовых нужд. Самое значительное увеличение объема производства перекиси водорода произошло во времена расцвета Третьего рейха в 1930-1940-е годы.

Фашистские ученые и инженеры использовали Н2О2 для создания первого жидкостнотопливного ракетного двигателя, испытание которого состоялось в 1936 году. А в конце Второй мировой войны реактивный истребитель «Комет» даже успел встать на службу фашистской Германии. Самолет питала энергия, выделяющаяся при реакции пероксида водорода с гидразином и метанолом. Максимальная скорость истребителя достигала 965 км/ч. Пероксид водорода был также незаменимым компонентом первой баллистической ракеты Фау-2, которая была впервые применена в сентябре 1944 года. Эти ракеты были пущены в Лондон, а затем в Антверпен.

Перекись водорода был необходим и для запуска самого разрушительного немецкого оружия - Фау-1, известного также под названием «летающей бомбы» или «самолета-снаряда», который, по сути, является прототипом современных крылатых ракет. Эти виды оружия были созданы специально для того, чтобы разрушить Лондон, они и вправду нанесли Англии огромный материальный ущерб. Хотя навигационная система Фау-1 была довольно примитивной, а время их полета устанавливалось числом поворотов небольшой рукоятки, они имели огромную разрушительную мощь. Около пяти тысяч ракет были пущены по направлению на Лондон 2419 злополучных Фау достигли города в период с июня 1944 по май 1945 года, взрывы некоторых из этих снарядов привели к крупным человеческим жертвам. Фау-1 запускались с наклонной платформы с помощью поршневой катапульты, которая выталкивала их в воздух за счет потока кислорода и водяных паров, образуемых при реакции 100 килограммов пероксида водорода с перманганатом калия.

Для осуществления запуска был необходим пероксид в высокой концентрации (80% Н2О2), для его производства немецкие химики разработали метод, основанный на реакциях антрахинона с газообразным водородом (Н2) и образовавшегося продукта с газообразным кислородом (О2), окончательное уравнение процесса выглядело следующим образом: Н2 + О2 = Н2О2. После чего антрахинон регенерировался, и процесс мог повторяться снова и снова. Способ оказался настолько эффективным, что применяется и по сей день. Использовать пероксид водорода в военных целях первыми придумали не люди. Жуки-бомбардиры прекрасно освоили этот метод запуска снарядов еще несколько миллионов лет назад. Это насекомое, латинское название которого Stenaptinus insignis, обитает в тропических странах, таких как Кения и Малайзия, длина его тела составляет порядка двух сантиметров. Во время испуга он немедленно выстреливает горячим спреем, содержащим хинол, вещество раздражающего действия, который вылетает из сопл, расположенных в задней части туловища жука и направленных в сторону врага. Энергия, необходимая для выстрела и нагревания жидкости, генерируется за счет реакции разложения пероксида водорода в присутствии фермента каталазы. Хинол и пероксид водорода накапливаются в одной внутренней полости жука, а каталаза - в другой, эти полости разделены заслонкой, которую жук открывает в случае опасности. Насекомое может сделать до тридцати залпов, прежде чем у него кончатся боеприпасы. Спасшись от хищника, жук сможет за день восполнить запасы пероксида водорода.

После Второй мировой войны объем производства пероксида водорода снова возрос, хотя это вещество и перестали использовать в военных целях. Тогда, помимо как для отбеливания льна, хлопка и бумаги, перекись водорода стала необходима для производства пербората натрия - отбеливающего агента, широко использовавшегося для стирки белья. Сейчас это вещество заместил перкарбонат натрия, который является простой смесью карбоната натрия и пероксида водорода в отношении 1:1,5.

Получение перекиси водорода

На сегодняшний день пероксид водорода получают на основе реакции с антрахиноном. Концентрация получаемого раствора варьирует в пределах от 20 до 40%. При необходимости концентрацию можно увеличить до 50-70% с помощью вакуумного дистиллятора. В вакуумном дистилляторе создается пониженное давление, в результате чего вода испаряется при температуре ниже 100 °С, в то время как пероксид водорода, температура кипения которого при нормальных условиях составляет 155 °С, остается в растворе. Конечный продукт хранится и транспортируется в цистернах, изготовленных из нержавеющей стали или из алюминия. За счет добавления стабилизатора в раствор пероксида водорода мы имеем возможность значительно продлять срок его хранения, удается добиться того, чтобы за месяц распаду подвергалось менее 0,1 % вещества. Подобную защиту обеспечивают такие вещества, как станнат натрия и различные фосфаты, которые связывают все металлы, находящиеся в растворе, и не дают им катализировать разложение перекиси.

Ежегодно во всем мире производится более миллиона тонн пероксида водорода. Около 30% от этого количества идет на отбеливание бумаги и около 20% на отбеливание текстиля, примерно из такого же количества вещества получают твердые пероксиды. Оставшиеся 30% используются самыми различными способами: в качестве химического реагента; в качестве дезинфектанта для очистки и дезодорации загрязненной воды; для получения металлов из руд, к примеру, при экстракции и очистке урана; для создания стиральных и моющих средств. (Относительно небольшая доля пероксида идет на продажу в традиционной жидкой форме.) Пероксид водорода также используется в производстве хлорфенола.

Использование перекиси водорода

Помимо отбеливающего и дезинфицирующего у пероксида водорода имеется еще одно примечательное свойство. В экстренных ситуациях с помощью него можно значительно повысить производительность животноводческих хозяйств. Это достигается за счет превращения таких несъедобных материалов, как опилки и солома, в полноценный корм для жвачных животных. Дело в том, что при обработке опилок и соломы щелочным раствором (рН между 11 и 12) 1 % пероксида водорода от содержащейся в них Целлюлозы отщепляется несъедобный лигнин, в результате чего целлюлоза становится подходящей пищей для скота. В природе эта технология также используется, к примеру, грибы, паразитирующие на деревьях, секретируют собственный щелочной раствор пероксида водорода.

Хотя в теории пероксид водорода является сильным окислителем, для проявления окислительной активности ему необходима активизация. Е промышленности в качестве активатора используется серная кислот; (Н2SO4), которая в растворе пероксида водорода превращается в сульфуровую кислоту (Н2SO5), известную также под названием кислоты Каро или уксусная кислота (СН3СO2Н), которая превращается в пероксиуксусную кислоту (СН3СO3Н), и уже эти промежуточные вещества выступают в роли окислителей. Или же пероксид водорода может быть активирован щелочью, некоторыми катализаторами, а также УФ-лучами. Принято считать, что все приведенные агенты приводят к распаду Н202 на более активные фрагменты, такие как ионы НО+ и НО2- или свободные радикалы НО- (точка означает неспареный электрон).

В химической промышленности любят пероксид водорода, поскольку единственными конечными продуктами его использования являются кислород и вода. Защитники окружающей среды считают его идеальным химическим реагентом - абсолютно не противоречащим природе и имеющим широкую сферу применения. Правда, иногда сторонники этого вещества заходят слишком далеко, приписывая ему возможности, которых оно лишено. При этом для своих заявлений они не приводят никаких научных доказательств.

Считается, что, если в течение получаса принимать ванну, добавив в воду стакан пероксида водорода, это окажет на организм омолаживающий и детоксикационный эффект. Также существует мнение, что протирание лица 3%-ным раствором пероксида водорода поможет избавиться от акне, опрыскивание этим раствором всего тела позволит тонизировать кожу, а спринцевание им толстого кишечника будет способствовать нормализации пищеварительной функции. Сторонники перекиси также утверждают, что поливка растений раствором, приготовленным из одной части 3%-ного раствора перекиси и сорока частей воды, оказывает на них благоприятный эффект, а вымоченные в таком растении семена быстрее дают побеги. Есть мнение, что куры, которых поят водой, содержащей несколько капель пероксида водорода, дают более вкусные яйца. Говорят также, что коровы, которым в воду подмешивают перекись, дают больше молока. Конечно, ко всем перечисленным заявлениям стоит относиться критически, однако маловероятно и то, что какой-то из этих народных методов может принести серьезный вред.

Любители перекиси придумали и еще более нелепый способ ее использования. Они утверждают, что перекись, растворенная в родниковой воде (главное - естественность), при употреблении внутрь позволяет избавиться от любого заболевания, начиная с рассеянного склероза и заканчивая СПИДом, не говоря уже про рак, артрит и бронхиальную астму. Церковь Зиона, у которой имеется несколько тысяч адептов в Канаде и Гонконге, предлагает своим сторонникам ежедневно принимать дозу такого лекарства от всех болезней. (при попадании в рот перекись кажется сладковатой на вкус, но через несколько минут от нее появляется горькое послевкусие). Те, кто решит испытать на себе сомнительные лечебные свойства пероксида водорода, должны знать о возможных побочных эффектах. «Очищение» тела перекисью может вызывать тошноту, головную боль, усталость, нарушение пищеварения, диарею - все эти реакции сторонники нетрадиционной терапии связывают с болезненным процессом выведения из организма токсинов.

Источник: по материалам книги Джона Эмсли «О пользе и вреде продуктов, которые мы любим покупать» 

Статья защищена законом об авторских и смежных правах. При использовании и перепечатке материала активная ссылка на портал о здоровом образе жизни hnb.com.ua обязательна!