Propriété chimiques
La propriété la plus utilisée de l'eau oxygénée est son pouvoir oxydant qui permet d'oxyder de nombreux composés organiques et minéraux. \(\textrm H_2\textrm O_2\) est également réducteur vis-à-vis d'agents oxydants forts. Il peut former, par transfert du groupement peroxyde, d'autres peroxydes organiques ou inorganiques et donner du dioxygène et de l'eau par décomposition.
\(\textrm H_2\textrm O_2 \textrm{(l)}\leftrightarrow\textrm H_2\textrm O+\frac{1}{2}.\textrm O_2 \textrm{(g)} \textrm{ }\textrm{ }\Delta_rH^{\circ}=-149 \textrm{kJ.mol}^{-1}\)
On peut calculer la variation d'enthalpie de cette réaction à partir des équilibres suivants :
\(\textrm H_2\textrm O_2 \textrm{(l)}\leftrightarrow\textrm H_2 \textrm{(g)}+\textrm O_2 \textrm{(g)}\textrm{ }\textrm{ }\Delta_rH^{\circ}=-135 \textrm{kJ.mol}^{-1}\)
\(\textrm H_2\textrm O \textrm{(l)}\rightarrow\textrm H_2 \textrm{(g)}+\frac{1}{2}.\textrm O_2 \textrm{(g)}\textrm{ }\textrm{ }\Delta_rH^{\circ}=285 \textrm{kJ.mol}^{-1}\)
L'eau oxygénée à l'état pur se révèle très instable (elle est assez explosive pour qu'on l'utilise comme carburant pour fusées) aussi est-elle essentiellement utilisée en solution aqueuse. Les solutions commerciales d'eau oxygénée sont stables tant qu'elles restent pures, cependant de nombreux paramètres agissent sur leur stabilité (température, lumière, \(\textrm{pH}\), etc.)
\(\textrm H_2\textrm O_2\) est un acide très faible ( \(pK_A\approx12\) donc plus fort que \(\textrm H_2\textrm O\)) correspondant à l'équilibre :
\(\textrm H_2\textrm O_2+\textrm H_2\textrm O\leftrightarrow\textrm H_3\textrm O^++\textrm O_2\textrm H^-\)
Comme \(\textrm H_2\textrm O\),\(\textrm H_2\textrm O_2\) présente des propriétés oxydantes et réductrices :
\(\textrm H_2\textrm O_2\) oxydant :
\(\textrm H_2\textrm O_2+2.\textrm H^++2.\textrm e^-\leftrightarrow 2.\textrm H_2\textrm O\) \(\textrm{ }E_1=1\textrm,77-0\textrm,06 \textrm{pH}\textrm{ }(\textrm{pH}<12)\)
\(\textrm H_2\textrm O_2\) réducteur :
\(\textrm H_2\textrm O_2\leftrightarrow \textrm O_2+2.\textrm H^++2.\textrm e^-\textrm{ }E_2=0\textrm,69-0\textrm,06 \textrm{pH}\textrm{ }\textrm{ }(\textrm{pH}>12)\)
En reportant sur un diagramme la tension comme fonction du \(\textrm{pH}\) et les expressions des tensions \(E_1\) et \(E_2\), le recouvrement des domaines dans lesquels \(\textrm H_2\textrm O_2\) est oxydant (\(E<E_1\)) ou réducteur (\(E>E_2\)) montre que \(\textrm H_2\textrm O_2\) est métastable dans toute la gamme de \(\textrm{pH}\).
\(\textrm H_2\textrm O_2\to\textrm H_2\textrm O+\frac{1}{2}.\textrm O_2\)
Cependant la cinétique de décomposition est lente. Elle peut être accélérée par l'existence d'un couple de potentiel intermédiaire \(E\) tel que \(E_1>E>E_2\), par exemple \(\textrm{Fe}^{2+}/\textrm{Fe}^{3+}\).
La consommation d'eau oxygénée dans le monde est élevée et les utilisations de \(\textrm H_2\textrm O_2\) sont nombreuses. On peut citer :
le blanchiment de la pâte à papier et des textiles,
le traitement des eaux usées et des eaux potables,
la stérilisation (santé et agroalimentaire),
la désulfuration et dénitrification des fumées,
la décontamination des sols, etc.