Peroxid vodíka; Fyziologický účinok v tele
Zloženie a efekt
Peroxid vodíka nie je voľný radikál, ale pre svoje silné oxidačné vlastnosti (akceptor elektrónov) a všadeprítomný výskyt v živočíšnych a rastlinných bunkách je tiež jedným z ROS (Reactive Oxygen Species).
Chemické a fyzikálne vlastnosti
Peroxid vodíka (predtým: peroxid vodíka) pozostáva z 2 atómov kyslíka a 2 atómov vodíka. Vzorec: (H2O2). Za normálnych podmienok je to mierne modrastá kvapalina a mierne viskóznejšia (viskóznejšia) ako voda (tiež sa nazýva oxid vodík).
Peroxid vodíka prvýkrát vyrobil v roku 1818 francúzsky chemik Louis Jacques Thénard s použitím peroxidu bárnatého a kyseliny dusičnej. Je to slabá kyselina, veľmi silný oxidant a výbušný v koncentrovanej forme. Je používaný chrobákom bombometníckym ako predbežná fáza na výrobu veľmi horúceho a žieravého sekrétu a tiež ako raketový pohon.
Kaz
Peroxid vodíka sa spontánne rozkladá na vodu a kyslík. Vzorec: 2 H
2 O.
2 → 2 H
2 O + O
2
Tento proces je exotermický (vydáva teplo) a urýchľuje sa enzymaticky (katalázy, peroxidázy) aj chemickými katalyzátormi (kovy). Rozklad je podporovaný zásaditým prostredím, ako aj zvýšenými teplotami. Preto sa ako stabilizátor často používa kyselina a peroxid vodíka sa skladuje v chladničke pri nízkych teplotách, mimo dosahu svetla.
V prítomnosti určitých katalyzátorov, ako je napríklad Fe2+
alebo Ti3+
, rozklad môže prebiehať inou cestou, pri ktorej voľné radikály, ako napríklad HO •
(Hydroxylový radikál) a HOO •
(Hydroperoxylový radikál).
Kombinácia H
2 O.
2 a Fe2+
je známa ako Fentonova reakcia.
Aplikácie
Peroxid vodíka je korozívny, najmä vo vyšších koncentráciách. Riedi sa ako bielidlo (bielenie: 2% až najviac 8%), dezinfekcia (3% roztok) a sterilizácia (30% roztok, čo zodpovedá koncentrácii bežne dostupnej v špecializovaných predajniach).
Roztoky, ktoré obsahujú viac ako 5% peroxidu vodíka, musia byť označené ako „škodlivé“ a „žieravé“.
V koncentráciách okolo 0,1% sa používa na bielenie zubov (bielenie), a to ako pre spotrebiteľa dostupné komodity, tak v mierne vyšších koncentráciách aj pre zubných lekárov.
Aplikácie založené na perorálnom alebo dokonca intravenóznom podaní zriedeného peroxidu vodíka na liečbu rôznych chorôb vrátane rakoviny sú mimoriadne nebezpečné (už niekoľko úmrtí), nelegálne a výslovne zakázané v kódexe federálnych predpisov.
biochémia
Peroxid vodíka je tvorený Dismutácia superoxidu, d. H. reakciou dvoch identických molekúl so stredným oxidačným stavom, v ktorej je jedna oxidovaná a druhá redukovaná (2 O2 - + 2 H + → H2O2 + O2). Dismutácia je buď spontánna, alebo je spôsobená Superoxiddismutáza (SOD, lokalizovaný v cytoplazme a v mitochondriách) je enzymaticky katalyzovaný. Peroxid vodíka sa pohybuje okolo rádovej hodnoty menej reaktívne a preto stabilnejší ako superoxid, a keďže nenesie žiadny náboj, je vysoko priepustný pre biologické membrány.
Bunková biológia
Peroxid vodíka sa vyskytuje v nízkych koncentráciách takmer vo všetkých eukaryotických bunkách (a teda aj v ovocí, zelenine, mäse, obilí).
Okrem rôznych iných zdrojov sa peroxid vodíka tvorí hlavne v peroxizómoch, v ktorých sa metabolity rozkladajú za tvorby peroxidu vodíka. Vždy sú prítomné oxidázy obsahujúce flavín (alebo meď), ktoré neznižujú molekulárny kyslík (O2) na vodu (ako v dýchacom reťazci mitochondrií), ale na peroxid vodíka.
Silný bunkový jed peroxid vodíka sa potom redukuje katalázou v 2 krokoch (každý krok s jednou molekulou peroxidu vodíka). Súčet vzorcov: 2 H2O2 → 2 H2O + O2
Výskyt katalázy: u ľudí hlavne v peroxizómoch pečene a obličiek a erytrocytoch (ktoré mimochodom nemajú jadro).
V mede je permanentne produkovaný v malom množstve enzýmom glukózooxidáza (flavoenzym), ktorý včely pridávajú do potravy cez sliny. Tento enzým premieňa glukózu na glukono-delta-laktón (GDL, ktorý sa nachádza aj v ovocných džúsoch a víne) s uvoľňovaním peroxidu vodíka.