हाइड्रोजन पेरॉक्साइड

इतिहास

हाइड्रोजन परॉक्साइड सबसे पहले 1818 में लुई जेकस थेनार्ड द्वारा बेरियम परॉक्साइड पर नाइट्रिक एसिड की प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किया गया।  इस प्रक्रिया के एक सुधारे हुए प्रकार में हाइड्रोक्लोरिक एसिड और उसके बाद सल्फ्यूरिक एसिड का प्रयोग कर के बेरियम सल्फेट उपोत्पाद को अलग किया जाता है। थेनार्ड की प्रक्रिया 19वीं सदी के अंत से 20वीं सदी के मध्य तक उपयोग में लाई गई। आधुनिक उत्पादन विधियां नीचे दी गई हैं।
लंबे समय तक शुद्ध हाइड्रोजन परॉक्साइड को अस्थिर समझा जाता था क्योंकि हाइड्रोजन परॉक्साइड को पानी, जो संश्लेषण के समय उपस्थित रहता है, से अलग करने के प्रयत्न असफल हो रहे थे। ऐसा इसलिये होता था क्योंकि ठोस पदार्थों और भारी धातु आयनों के अंशों के कारण हाइड्रोजन परॉक्साइड का उत्प्रेरकीय विघटन या विस्फोट हो जाता था। सौ प्रतिशत शुद्ध हाइड्रोजन परॉक्साइड सर्वप्रथम रिचर्ड वोल्फेन्स्टीन ने 1894 में निर्वात आसवन के द्वारा प्राप्त की।  पेत्रे मेलिकिश्विली और उसके शिष्य एल.पिज़ारजेवेस्की ने दर्शाया कि हाइड्रोजन परॉक्साइड के अनेक फार्मूलों में से H-O-O-H सबसे सही था।
जीववैज्ञानिक सुरक्षा कैबिनेटों और बैरियर आइसोलेटरों में H₂O₂ विसंक्रमण का प्रयोग एक सुरक्षित, अधिक प्रभावशाली विसंक्रमण विधि के रूप में इथाइलिन आक्साइड (EtO) का एक लोकप्रिय विकल्प है। दवा उद्योग में H₂O₂ का प्रयोग काफी समय से बड़े पैमाने पर होता आया है। एयरोस्पेस शोध में H₂O₂ का प्रयोग उपग्रहों के विसंक्रमण के लिये किया जाता है।
FDA ने कुछ समय पहले व्यक्तिगत मेडिकल उपकरण निर्माण में H₂O₂ के प्रयोग के लिये 510(k) अनुमति दी है। ANSI/AAMI/ISO 14937 में दिये गए EtO मापदंडों को सत्यापन के दिशा निर्देशों के रूप में उपयोग में लाया जा सकता है। सैन्यो (Sanyo) पहला उत्पादक था जिसने एक सेल क्ल्चर इनकुबेटर में H₂O₂ प्रक्रिया का प्रयोग किया जो एक तेज और प्रभावशाली सेल कल्चर विसंक्रमण प्रक्रिया है।

नए घटनाक्रम

एक नई 2-अमाइल एन्थ्राक्विनोन के आइसोमरों के अनुकूलित वितरण पर आधारित तथाकथित "उच्च-उत्पादकता/उच्च-उपज" प्रक्रिया सॉल्वे द्वारा विकसित की गई है। जुलाई 2008 में ज़ैंडविलियेट (बेल्जियम) में इस प्रक्रिया के आधार पर एक विशाल पैमाने का सिंगल-ट्रेन कारखाना निर्मित किया गया। इस कारखाने की क्षमता विश्व के अगले सबसे बड़े सिंगल-ट्रेन कारखाने से दुगुनी से भी अधिक है। एक इससे भी बड़ा संयंत्र 2011 में मैप ता फुट (थाईलैंड) में शुरू होने वाला है। इससे अंदाजा लगाया जा सकता है कि पैमाने की अर्थनीति के कारण उत्पादन के खर्च में कमी होती है।
तत्वों से सीधे हाइड्रोजन परॉक्साइड बनाने की विधि में उत्पादकों की रूचि कई सालों से रही है। सीधे संश्लेषण की विधि की समस्या यह है कि ऊष्मप्रवैगिकी के अनुसार हाइड्रोजन की आक्सीजन से प्रक्रिया से पानी बनता है। कुछ समय से यह जाना गया है कि महीनता से फैलाया गया उत्प्रेरक हाइड्रोजन परॉक्साइड के लिये चयनात्मकता बढ़ाने में लाभदायक हो सकता है। लेकिन जब चयनात्मकता बढ़ाई गई तो भी वह इस प्रक्रिया के व्वावसायिक विकास के लिये अपर्याप्त थी। फिर भी 2000 की शुरूआत में हेडवाटर्स टेक्नालाजी (Headwaters Technology) के शोधकों को कुछ सफलता मिली। यह सफलता कार्बन पर महीन (नैनोमीटर के आकार के) धातु क्रिस्टल कणों के विकास पर निर्भर है। इसके बाद इवोनिक इंडस्ट्रीज़ (Evonik Industries) के साथ संयुक्त उपक्रम में जर्मनी में 2005 के अंत में एक पाइलट संयंत्र का निर्माण किया गया। इस संयंत्र में इस विधि की व्वावसायिक साध्यता के प्रयास चल रहे हैं। यह दावा किया गया है कि निवेश के खर्च में कमी आई है क्योंकि यह विधि सरल है और इसमें कम उपकरणों की जरूरत पड़ेगी लेकिन इस विधि में जंग अधिक लगती है और यह अभी असत्यापित है। इस विधि से उत्पन्न हाइड्रोजन परॉक्साइड कम सांद्रता वाली होती है (एन्थ्राक्विओन विधि में करीब 40 wt% के मुकाबले करीब 5-10 wt%).
2009 में कार्डिफ युनिवर्सिटी के शोधकों ने एक और उत्प्रेरक के विकास की घोषणा की।  यह विकास भी सीधे संश्लेषण से संबंध रखता है लेकिन इसमें स्वर्ण-पैलेडियम नैनो कणों का प्रयोग किया गया है। सामान्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन परॉक्साइड के बनने के तुरंत बाद उसके विघटन को रोकने के लिये सीधा संश्लेषण अम्लीय माध्यम में किया जाता है। चूंकि हाइड्रोजन परॉक्साइड स्वतः ही विघटित हो जाती है (इसी वजह से उत्पादन के बाद भी ट्रांसपोर्ट के समय या लंबे समय तक रखने के लिये व्वावसायिक उत्पाद में स्थिर कारक मिलाना पड़ता है), उत्प्रेरक की प्रकृति के कारण यह तेजी से विघटित हो सकता है। यह दावा किया गया है कि इस स्वर्ण-पैलेडियम उत्प्रेरक का प्रयोग इस विघटन को कम करता है और इसलिये अम्ल की जरूरत थोड़ी सी या बिलकुल नहीं पड़ती है। यह विधि अभी विकास के बहुत शुरूआती चरण में है और इससे अभी हाइड्रोजन परॉक्साइड की बहुत कम सांद्रताएं बन रही हैं (करीब 1–2 wt% से कम). फिर भी अन्वेषकों का दावा है कि इससे किसी सस्ती, असरदार और पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रिया का विकास हो सकेगा। 
डो द्वारा क्षारीय हाइड्रोजन परॉक्साइड का उत्पादन करने के लिये एक नई विद्युतरसायनिक विधि का विकास किया गया है। इस विधि में पतले सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल में मोनोपोलार सेल का प्रयोग करके आक्सीजन का विद्युत अपघटन किया जाता है।

उपलब्धता

हाइड्रोजन परॉक्साइड सामान्यतः पानी में घोल के रूप में उपलब्ध है। यह दवा की दुकानों में 3 और 6 wt% सांद्रताओं में मिलता है। सांद्रता का विवरण कभी कभी उत्पन्न की गई आक्सीजन के आयतन (देखिये विघटन) के अनुसार किया जाता है, 20-आयतन के घोल का एक मिलीलीटर पूरी तरह से विघटित होने पर 20 मिलीलीटर आक्सीजन गैस उत्पन्न करता है। प्रयोगशाला में उपयोग के लिये 30 wt% के घोल सामान्य हैं। 70% से 98% के व्यावसायिक ग्रेड भी उपलब्ध हैं लेकिन हाइड्रोजन परॉक्साइड के 68% से अधिक के घोलों के पूर्ण रूप से भाप और आक्सीजन में बदल जाने की आशंका के कारण (सांद्रता के 68% से अधिक होने के साथ भाप का तापमान भी बढता है), ये ग्रेड अधिक खतरनाक समझे जाते हैं और इन्हें रखने के स्थान पर अधिक सावधानी की जरूरत होती है। खरीददार को व्यावसायिक उत्पादकों द्वारा निरीक्षण के लिये तैयार रहना होता है।

क्षारता

हाइड्रोजन परॉक्साइड पानी की अपेक्षा कहीं अधिक कमजोर क्षार है, लेकिन फिर भी यह बहुत प्रबल अम्लों के साथ एडक्ट बना सकता है। सुपरएसिड HF/SbF₅, [H₃O₂]⁺ आयन युक्त अस्थिर यौगिकों का निर्माण करता है।

औद्योगिक उपयोग

विश्व भर के 1994 में हाइड्रोजन परॉक्साइड के उत्पादन का करीब 50% भाग लुगदी और कागज की ब्लीचिंग में इस्तेमाल किया गया।  अन्य ब्लीचिंग प्रयोग भी अधिक महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं क्योंकि हाइड्रोजन परॉक्साइड को क्लोरीन पर आधारित ब्लीचों की अपेक्षा पर्यावरण के लिये बेहतर विकल्प के रूप में देखा जा रहा है।
हाइड्रोजन परॉक्साइड के अन्य बड़े औद्यौगिक प्रयोगों में सोडियम परकार्बोनेट और सोडियम परबोरेट का उत्पादन शामिल है, जिन्हें लाँड्री डिटर्जेंटों में हल्के विरंजकों के रूप में प्रयोग किया जाता है। यह कुछ कार्बनिक परॉक्साइडों जैसे डाईबेंजाइल परॉक्साइड के उत्पादन में प्रयोग किया जाता है जो पॉलिमरीकरण और अन्य रसायनिक प्रक्रियाओं में काम आता है। हाइड्रोजन परॉक्साइड का प्रयोग इपॉक्साइडों जैसे प्रोपाइलीन आक्साइड के उत्पादन में भी होता है। कॉर्बॉक्सिलिक एसिड से प्रतिक्रिया से संबंधित परॉक्सी एसिड बनता है। परएसिटिक एसिड और मेटा-क्लोरोपरॉक्सीबेंजॉइक एसिड (संक्षिप्त में mCPBA) क्रमशः एसिटिक एसिड और मेटा -क्लोरोबेंजॉइक एसिड से बनते हैं। द्वितीय यौगिक की अक्सर अल्कीनों से प्रतिक्रिया से संबंधित इपॉक्साइड प्राप्त होता है।
PCB उत्पादन क्रिया में हाइड्रोजन परॉक्साइड और सल्फ्यूरिक एसिड का मिश्रण तांबे की सतह को खुरदुरा करने के लिये माइक्रोएच रसायन के रूप में काम में लाया जाता है।
पाउडर किये हुए बहुमूल्य धातु पर आधारित उत्प्रेरक, हाइड्रोजन परॉक्साइड, मेथेनॉल और पानी का मिश्रण एक से दो सेकंड में सुपरहीटेड भाप का उत्पादन कर सकता है जिससे केवल CO₂ और उच्च तापमान वाली भाप कई उद्धेश्यों के लिये प्राप्त की जा सकती है।
हाल में औषधिक उत्पादन में हाफ-सूट और ग्लोव-पोर्ट आइसोलेटरों में वैलिडेशन औऱ बायो-डीकंटामिनेशन के लिये वाष्पीकृत हाइड्रोजन परॉक्साइड का प्रयोग बढ़ गया है।
परमाणु प्रेशराइज्ड वाटर रिएक्टरों (PWRs) में हाइड्रोजन परॉक्साइड संयंत्र के शट-डाउन के समय ईंधन पर जमे एक्टीवेटेड जंग उत्पादों के आक्सीकरण और विलयन के लिये किया जाता है। रिएक्टर को अलग करने के पहले जंग उत्पादों को निकाल दिया जाता है।
हाइड्रोजन परॉक्साइड को तेल और गैस खोज उद्योग में भी सूक्ष्म-जीवाष्म विश्लेषण की तैयारी करते समय रॉक मैट्रिक्स के आक्सीकरण में प्रयोग में लाया जाता है।

रसायनिक उपयोग

हाइड्रोजन परॉक्साइड से प्रोपाइलिन आक्साइड बनाने के एर तरीके का विकास किया गया है। यह विधि पर्यावरण के लिये अच्छी समझी जाती है क्योंकि इसका मुख्य उपोत्पाद केवल पानी ही है। यह भी दावा किया गया है कि इस विधि में निवेश और चलाने की लागत काफी कम है। 2008 में इस तरह के दो "HPPO" (हाइड्रोजन परॉक्साइड से प्रोपाइलिन आक्साइड) संयंत्र चालू किये गए: इनमें से एक बेल्जियम में सॉल्वे और डो-BASF का संयुक्त उपक्रम है और दूसरा कोरिया में इवोनिक हेडवाटर्स और एसके केमिकल्स का संयुक्त उपक्रम है। हाइड्रोजन परॉक्साइड के लिये एक कैप्रोलैक्टम प्रयोग का व्यावसायीकरण किया गया है। हाइड्रोजन परॉक्साइड का प्रयोग करके फिनॉल और एपिक्लोरोङाइड्रिन बनाने के उपाय सोचे जा रहे हैं।

जैविक क्रिया

बॉम्बॉर्डियर बीटल की रक्षा के लिये उपलब्ध दो मुख्य रसायनों में से एक हाइड्रोजन परॉक्साइड है, जो शिकारियों को परे रखने के लिये हाइड्रोक्विनोन से प्रतिक्रिया करता है।
नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार हाइड्रोजन परॉक्साइड रोगक्षम तंत्र में भूमिका निभाता है। वैज्ञानिकों ने पाया कि ज़ेबरा मछली के ऊतकों में चोट लगने पर हाइड्रोजन परॉक्साइड निकलती है जो श्वेतरक्तकणों को उस स्थान पर जमा होने और जख्म को सुखाने की प्रक्रिया शुरू करने का संकेत करती है। जब हाइड्रोजन परॉक्साइड को उत्पन्न करने वाले जीनों को निरस्त कर दिया गया तो उस स्थान पर श्वेतरक्तकण जमा नहीं हुए. ये प्रयोग मछलियों पर किये गए थे लेकिन चूंकि जीनविज्ञान के अनुसार मछलियां मनुष्यों से मिलती हैं इसलिये मनुष्यों में भी यही प्रक्रिया होने का अनुमान है। नेचर में दिये गए अध्ययन के अनुसार दमे के रोगियों के फेफड़ों में स्वस्थ लोगों की अपेक्षा हाइड्रोजन परॉक्साइड के अधिक उच्च स्तर होते हैं, जिसे दमे के रोगियों के फेफड़ों में श्वेतरक्त कणों के असामान्य स्तरों के आधार पर समझा जा सकता है।