ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (hydrogen peroxide H2O2) ที่ใช้กันทั่วไปมักจะสารละลายในน้ำ ความเข้มข้นของสารละลายขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน สำหรับการใช้งานทั่วไปในครัวเรือน (เช่น ฆ่าเชื้อโรค หรือทำน้ำยาบ้วนปาก) ความเข้มข้นจะอยู่ประมาณ 3-6 %wt (สำหรับการใช้งานงานอย่างเช่นทำน้ำยาบ้วนปาก ต้องนำมาเจือจางให้มีความเข้มข้นต่ำลงอีก) ถ้าเป็นการใช้งานเพื่อเป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรม ความเข้มข้นจะอยู่ที่ระดับ 30 หรือ 35 %wt ขึ้นไป และถ้าใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือองค์ประกอบของเชื้อเพลิง ความเข้มข้นก็จะอยู่ที่ระดับประมาณ 70 %wt ขึ้นไป
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มีความเป็นกรดที่แรงกว่าน้ำ (pKa = 11.75 ในขณะที่ของน้ำอยู่ที่ 15.74) ดังนั้นถ้ามีเบสปนอยู่ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะจ่ายโปรตอนให้เบสและกลายเป็น perhydroxyl anion (HOO-) ซึ่งจะทำให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สลายตัวเร็วขึ้น (รูปที่ ๑)
รูปที่ ๑ กลไกการสลายตัวของ H2O2 ที่เกิดจาก perhydroxyl anion โดย perhydroxyl anion ที่เกิดขึ้นจะเข้าไปจับกับโมเลกุล H2O2 อีกโมเลกุลหนึ่ง (รูปกลาง) เกิดการสลายตัวเป็น (รูปขวา) โมเลกุล O2, H2O และ hydroxide ion (OH-) ที่สามารถไปทำให้โมเลกุล H2O2 อีกโมเลกุลหนึ่งกลายเป็น perhydroxyl anion ได้อีก ทำให้ปฏิกิริยการสลายตัวดำเนินต่อไปได้เรื่อย ๆ (ภาพจากบทความเรื่อง "The role of perhydroxyl ions in the reaction of hydrogen peroxide", โดย J. Inczedy และ L. Erdey ดาวน์โหลดได้ที่ https://pp.bme.hu/ch/article/download/3609/2714)
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ยังคงเป็นเรื่องที่นำมาจาก เอกสาร "Hydrogen peroxide accidents and incidents : What we can learn from History" ที่จัดทำโดย B. Green และคณะ (รูปที่ ๒) โดยเป็นเหตุการณ์การระเบิดของถังโลหะเก็บไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ขนาด 300 แกลลอน (บทความนี้เป็นของสหรัฐอเมริกา ดังนั้นแกลลอนในที่นี้คือ US gallon ซึ่งเท่ากับ 3.78 ลิตร ถ้าเป็นของอังกฤษที่เรียก Imperial gallon จะเท่ากับ 4.55 ลิตร ดังนั้นถังใบนี้ก็จะมีขนาดประมาณ 1134 ลิตรหรือ 1 ลูกบาศก์เมตรเศษ)
ถังโลหะดังกล่าวเป็นถังเก็บไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ผ่านการใช้งานแล้วที่ปนเปื้อนเบส (พวกไฮดรอกไซด์ OH-) โดยสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในถังดังกล่าวผ่านการใช้งานมาแล้วและนำมาเก็บไว้เพื่อรอการเอากลับไปใช้งานใหม่ รายงานไม่ได้กล่าวว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นั้นมีความเข้มข้นเท่าใด คาดว่าในช่วงเวลา ๓ เดือนที่มีการหมุนเวียนใช้งานนั้นคงทำให้เกิดการสะสมของเบสในปริมาณที่มากพอจนทำให้ระบบระบายความดันของถังนั้นระบายความดันไม่ทัน ทำให้ความดันในถึงสูงจนทำให้ตัวถังระเบิด (ระบบระบายความดันดังกล่าวคงออกแบบมาเพื่อระบายแก๊สที่อาจเกิดจากการสลายตัวตามปรกติของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ที่ไม่สามารถรองรับปริมาณแก๊สที่เกิดจากการสลายตัวอย่างรวดเร็วได้)
ปฏิกิริยาการสลายตัวของ H2O2 2 โมเลกุล กลายเป็น H2O 2 โมเลกุลและแก๊ส O2 1 โมเลกุลนั้นคายความร้อนออกมาประมาณ 2885 kJ/kg ในขณะที่ความร้อนในการทำให้น้ำที่เป็นของเหลวที่จุดเดือดกลายเป็นไอน้ำนั้นต้องการความร้อนประมาณ 2257 kJ/kg ดังนั้นถ้าสารละลาย H2O2 มีความเข้มข้นมากพอ ความร้อนที่เกิดขึ้นจากการสลายตัวจะมากเพียงพอที่จะทำให้น้ำนั้นเดือดกลายเป็นไอได้ ทำให้ความภาชนะบรรจุเพิ่มขึ้นรวดเร็วขึ้นไปอีก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น