過硫酸アンモニウム ((NH4)2S2O8) は白色の粉末です。水に溶けて酸素を放出します。漂白、エッチング、または重合を開始する可能性があります。
| IUPACの名称 | ペルオキシ二硫酸アンモニウム |
| 分子式 | (NH4)2S2O8 |
| CAS番号 | 7727-54-0 |
| 同義語 | 過硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、過硫酸二アンモニウム、ペルオキシ二硫酸二アンモニウム |
| インチチ | InChI=1S/2H3N.H2O8S2/c;;1-9(2,3)7-8-10(4,5)6/h2*1H3;(H,1,2,3)(H,4,5 、6) |
過硫酸アンモニウムの性質
過硫酸アンモニウムの配合
過硫酸アンモニウムの式は (NH4)2S2O8 です。 2 つのアンモニウム カチオン (NH4+) と 1 つの過硫酸アニオン (S2O82-) で構成されます。過硫酸アニオンには、過酸化物結合 (OO) で結合された 2 つの硫酸基 (SO42-) があります。
過硫酸アンモニウムのモル質量
(NH4)2S2O8 のモル質量は 228.18 g/mol です。これは、式内のすべての原子の原子質量を加算することによって計算されます: 2 x 14.01 (N) + 8 x 1.01 (H) + 2 x 32.06 (S) + 8 x 16.00 (O)。
過硫酸アンモニウムの沸点
(NH4)2S2O8 は沸点を持ちません。この温度に達する前に分解するからです。約 120°C (248°F) でアンモニア、窒素、酸素、水に分解します。分解反応は次のようになります。
(NH4)2S2O8 -> 2NH3 + N2 + O2 + 2H2O
過硫酸アンモニウムの融点
(NH4)2S2O8 には融点がありません。この温度に達する前に分解するからです。約 120°C (248°F) でアンモニア、窒素、酸素、水に分解します。分解反応は次のようになります。
(NH4)2S2O8 -> 2NH3 + N2 + O2 + 2H2O
過硫酸アンモニウムの密度 g/mL
(NH4)2S2O8 の密度は 25°C で 1.98 g/mL です。これは、1 ミリリットルの (NH4)2S2O8 の重さが 1.98 グラムであることを意味します。
過硫酸アンモニウムの分子量
(NH4)2S2O8 の分子量はそのモル質量と同じで、228.18 g/mol です。これは、1 モルの (NH4)2S2O8 の重さが 228.18 グラムであることを意味します。
過硫酸アンモニウムの構造
(NH4)2S2O8 の構造は、次のルイス構造で表すことができます。
○○
|| ||
O=S||-OOS||=O
|| ||
○○
／＼
NH NH
\/
H
／＼
NH NH
\/
H
この構造では、各硫黄原子が四面体構造の 4 つの酸素原子に結合しており、各酸素原子は 2 対の自由電子を持っています。 2 つの硫酸基間の過酸化物結合は、1 対の電子を持つ単結合です。アンモニウムカチオンは、それぞれ 3 つの水素原子を持つ 3 つの電子を共有し、正電荷を持つ窒素原子から形成されます。
過硫酸アンモニウムの溶解度
(NH4)2S2O8 は水に非常に溶けやすく、関連するカリウム塩よりもはるかに溶解度が高くなります1 。水に溶解してアンモニウムイオンと過硫酸イオンを形成し、さらに硫酸ラジカルに解離する可能性があります。
(NH4)2S2O8 -> 2NH4+ + S2O82-
S2O82- -> 2 SO4•-
(NH4)2S2O8 の水への溶解度は、温度の上昇とともに増加します。 25℃では、水100mlあたり80gまで溶解できます。メタノールにも適度に溶けます。
| 外観 | 白色から黄色がかった結晶 |
| 比重 | 1.98 |
| 色 | 白から黄色っぽい |
| 匂い | 甘くて不味い |
| モル質量 | 228.18 g/モル |
| 密度 | 1.98 g/mL（25℃） |
| 融合点 | 120℃（分解） |
| 沸点 | 該当なし (分解済み) |
| フラッシュドット | 該当なし |
| 水への溶解度 | 80 g/100 mL（25℃） |
| 溶解性 | MeOHに中程度に溶ける |
| 蒸気圧 | 該当なし |
| 蒸気密度 | 該当なし |
| pKa | 該当なし |
| pH | 該当なし |
過硫酸アンモニウムの安全性と危険性
(NH4)2S2O8 は、火を強め、可燃性物質と爆発的に反応する可能性がある強力な酸化剤です。また、摂取、吸入、または皮膚や目に接触すると、さまざまな健康影響を引き起こす可能性があります。皮膚、目、鼻、喉、肺を刺激する可能性があります。また、発疹、喘息、呼吸困難などのアレルギー反応を引き起こす可能性もあります。水生生物に有害です。したがって、適切な保護具を使用して慎重に取り扱う必要があります。熱、火花、炎、その他の混入しない物質から遠ざけて保管する必要があります。
| ハザードシンボル | O（酸化剤）、Xn（有害）、Xi（刺激剤） |
| セキュリティの説明 | S17 (可燃物から遠ざける)、S26 (目に入った場合は、すぐに多量の水で洗い流し、医師に相談してください)、S36/37/39 (適切な保護服、手袋、目/顔の保護具を着用してください)、S45 （事故や体調不良の場合は、直ちに医師の診察を受けてください。） |
| 国連識別番号 | 国連 1444 |
| HSコード | 28334000 |
| 危険等級 | 5.1 (酸化性物質) |
| 梱包グループ | Ⅲ |
| 毒性 | 経口 LD50 ラット: 689 mg/kg、LC50 吸入ラット: 2.95 mg/L/4h、経皮 LD50 ラット: 2000 mg/kg |
過硫酸アンモニウムの合成方法
無機塩である (NH4)2S2O8 を調製するには、さまざまな方法を使用できます。
最も一般的な方法の 1 つは、硫酸アンモニウム ((NH4)2SO4) と硫酸 (H2SO4)の冷濃縮溶液を電気分解することです。
この方法は、Hugh Marshall によって最初に説明されました。電気分解には、白金陽極と多孔質銀陰極を使用して溶液に電流を流すことが含まれます。
アノードでは、硫酸の電気分解によって硫酸水素イオン HSO4- が生成され、これが水と結合して過硫酸イオン S2O82- と水素ガス H2 が生成されます。カソードでは、酸素ガス O2 が還元されて過酸化水素 H2O2 が生成され、これがアンモニウム イオン NH4+ と反応して (NH4)2S2O8 (NH4)2S2O8 と水 H2O が生成されます。
全体的な反応は次のとおりです。
(NH4)2SO4 + 2H2SO4 -> (NH4)2S2O8 + 2H2O + H2 + O2
冷却してろ過することにより、電解質溶液から (NH4)2S2O8 を結晶化させることができます。
(NH4)2S2O8 を調製する別の方法は、重硫酸アンモニウム NH4HSO4 をオゾン O3 または過酸化水素 H2O2で酸化することです。この方法は、電気分解法よりも高い収率と純度の (NH4)2S2O8 を生成します。反応は次のとおりです。
NH4HSO4 + O3 -> (NH4)2S2O8 + H2O
金
NH4HSO4 + H2O2 -> (NH4)2S2O8 + 2H2O
過硫酸アンモニウムの使用
(NH4)2S2O8 は、さまざまな産業や用途で多くの用途がある多用途の化学物質です。最も一般的な用途は次のとおりです。
- これは、他の工業的に重要な化合物の合成における漂白剤および化学前駆体として機能します。
- これは重合プロセスを開始し、メーカーは主にポリスチレンの製造にそれを使用します。
- PCB メーカーは、表面から銅やその他の金属を除去するためのエッチング液として使用します。
- 半導体産業では、シリコン ウェーハを洗浄および研磨するためのエッチング液として (NH4)2S2O8 も使用されています。
- 研究室では、機器、ガラス製品、給水システムの洗浄および消毒剤として使用されています。
- 果物や野菜の褐変を防ぐため、食品の保存に使用される添加物です。
- さまざまな化学反応で、有機過酸化物、スルホン、スルホンアミドを合成するための酸化剤として使用されます。
- バッテリーはこれを減極剤として使用して、パフォーマンスと寿命を延ばします。
- ヘアブリーチでは、メラニン色素を酸化することで髪の色を明るくするための一般的な成分として使用されます。
質問:
Q: 過硫酸アンモニウムはどれくらい持続しますか?
A: (NH4)2S2O8 は、分解することなく固体状態で無期限に保存できる安定した化合物です。ただし、水に溶かすと時間の経過とともに効果が失われる場合があります。 (NH4)2S2O8 の 10% 溶液の保存寿命は、室温で約 2 ～ 4 週間、4°C で 2 ～ 3 か月です12 。溶液は光や熱から保護し、分解を示す気泡や沈殿物の存在を定期的に確認する必要があります。
Q: 過硫酸アンモニウムは何をしますか?
A: (NH4)2S2O8 は、水溶液中で酸素ラジカルを放出する強力な酸化剤です。これらのラジカルは、重合、漂白、エッチング、洗浄、消毒などのさまざまな化学反応を引き起こしたり、促進したりする可能性があります。 (NH4)2S2O8 は、他の化合物を合成するための硫酸イオン源としても機能します。
Q: 過硫酸アンモニウムは何を混ぜますか?
A: (NH4)2S2O8 は水によく溶け、水と混合してさまざまな濃度の溶液を調製できます。 (NH4)2S2O8 の水への溶解度は、温度の上昇とともに増加します。 25℃では、水100mlあたり80gまで溶解できます。メタノールにも適度に溶けます。 (NH4)2S2O8 は、可燃性物質、還元剤、金属、酸、塩基などの不適合物質と激しく反応したり爆発したりする可能性があるため、これらの物質と混合しないでください。
Q: ペルオキシ二硫酸アンモニウムは過硫酸アンモニウムと同じですか?
A: はい、ペルオキシ二硫酸アンモニウムは (NH4)2S2O8 の別名です。これらは両方とも、式 (NH4)2S2O8 を持つ同じ化合物の同義語です。
Q: 過硫酸アンモニウムは SDS-PAGE で何に使用されますか?
A: SDS-PAGE (ドデシル硫酸ナトリウム ポリアクリルアミド ゲル電気泳動) は、サイズと電荷に基づいてタンパク質を分離する技術です。 (NH4)2S2O8 は、アクリルアミドおよびビスアクリルアミドモノマーを重合させてポリアクリルアミドゲルマトリックスを形成するための触媒として使用されます。 (NH4)2S2O8 はフリーラジカルを生成し、モノマー間の架橋反応を開始します。
Q: 10% 過硫酸アンモニウムはどうやって作るのですか?
A: (NH4)2S2O8 の 10% 溶液を調製するには、固体の (NH4)2S2O8 10 g を秤量し、それを 90 ml の蒸留水に溶解します。完全に溶解するまで撹拌し、100 ml メスフラスコに移します。蒸留水を標線まで入れてよく混ぜます。溶液を暗色のボトルに入れて 4°C または室温で保存します。
Q: アークトリガー過硫酸アンモニウムを修復するにはどうすればよいですか?
A: アークフラッシュは、金属の表面に損傷を与える電気アークによって引き起こされる欠陥です。これにより、金属の強度と耐食性が低下し、亀裂や破損が発生する可能性があります。アーク フラッシュを修復する 1 つの方法は、(NH4)2S2O8 をエッチャントとして使用して、影響を受けた領域を除去することです。手順は次のとおりです。
- 金属表面をアセトンまたはアルコールで洗浄し、汚れやグリースを取り除きます。
- ブラシまたは綿棒を使用して、アーク放電領域に過硫酸アンモニウム溶液 (10 ～ 20%) の薄い層を塗布します。
- 酸化反応が起こっていることを示す泡が表面に現れるまで、5 ～ 10 分間待ちます。
- 表面を水ですすぎ、きれいな布で乾かしてください。
- アーク放電が完全に消えるまでこのプロセスを繰り返します。
- 表面に亀裂や穴がないか検査し、必要に応じて適切な充填材で埋めます。
- さらなる腐食を防ぐために、保護コーティングまたはペイントを塗布します。
Q: 過硫酸アンモニウムは界面活性剤ですか?
A: いいえ、(NH4)2S2O8 は界面活性剤ではありません。界面活性剤は、液体または 2 つの液体間の表面張力を低下させる物質であり、ミセルまたはエマルジョンを形成できます。 (NH4)2S2O8 にはこれらの特性がありません。水溶液中で酸素ラジカルを放出できる酸化剤です。
Q: 実験のどのような側面が TEMED と過硫酸アンモニウムによって制御されますか?
A: TEMED および (NH4)2S2O8 は、アクリルアミドおよびビスアクリルアミド モノマーの重合を制御して、電気泳動用のポリアクリルアミド ゲル マトリックスを形成するために使用されます。 TEMED と (NH4)2S2O8 は、モノマー間の架橋反応を開始および促進するフリーラジカル生成触媒として機能します。 TEMED と (NH4)2S2O8 の濃度と比率は、ゲルの孔径と機械的強度だけでなく、重合の速度と完了度にも影響します。
Q: 過硫酸アンモニウムは空気と反応しますか?
A: はい、(NH4)2S2O8 は、特に湿気の多い条件では空気と反応する可能性があります。 (NH4)2S2O8 は空気中の水分を吸収して加水分解し、硫酸アンモニウムと過酸化水素を形成します。過酸化水素はさらに水と酸素ガスに分解し、熱と圧力を放出します。適切に通気されていないと、(NH4)2S2O8 容器が破裂または爆発する可能性があります。 (NH4)2S2O8 は空気中の酸素と反応して有毒ガスであるオゾンを形成することもあります。したがって、(NH4)2S2O8 は、熱、火花、炎、その他の混入しない物質から離れた、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管する必要があります。