過酸化水素

過酸化水素 (Hydrogen Peroxide)

過酸化水素（かさんかすいそ、英: hydrogen peroxide）は、化学式 H2O2 を持つ無色の液体です。日常的に過水とも称され、水溶液として広く使用されるこの化合物は、強力な酸化剤および還元剤の性質から、さまざまな用途に利用されています。特に殺菌剤や漂白剤としての使用が一般的で、その発見はフランスの化学者ルイ・テナールにさかのぼります。

性質

過酸化水素は常温下で無色透明の液体で、わずかな粘度を持ち、弱酸性です。エタノールや水、エーテルにも溶解し、特有のオゾン様の臭気を放ちますが、安定性は低く、酸素を放出する性質があります。そのため、高濃度の過酸化水素は取り扱いに注意が必要で、皮膚に触れると痛みやしみ、あざを引き起こす恐れがあります。また、過酸化水素は、可燃物と接触すると反応し、過酸化物を生成し、発火の危険があります。

工業的には、過酸化水素を使用する反応が存在し、例えば酸素供給反応では、以下の反応式が示されます。

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2 H2O2 → 2 H2O + O2
```

この反応は、98.05 kJ/molのエネルギーを放出し、触媒としては二酸化マンガンやカタラーゼが使用されます。

利用

工業用途

過酸化水素は、製紙業のパルプ漂白や廃水処理、半導体のクリーニングにおいて広範囲に利用されています。塩素系の漂白剤が多くの廃棄物を生じるのに対し、過酸化水素は最終的に水と酸素に分解されるため、非常に環境に優しい物質と見なされています。このため、工業用の利用が増加しています。実験室では、過酸化水素水（濃度30w/v%）が容易に入手でき、主に酸化剤として使用されます。新しい酸化反応法の開発も進められていますが、コストの問題から広く普及しているわけではありません。

また、過酸化水素は、閉鎖系エンジン（非大気依存推進）の酸素供給源としても提案されてきました。1930年代にはドイツのヘルムート・ヴァルターが、高濃度過酸化水素の酸素発生を利用したエンジンを研究し、いくつかの潜水艦にも実装されています。形式的には成功したものの、高濃度過酸化水素の扱いにリスクが伴うため、大規模には広がりませんでした。

漂白剤

過酸化水素は衣料用の漂白剤として広く使用されており、液体の酸素系漂白剤や粉末の過炭酸ナトリウムなどが市販されています。また、髪の脱色にも使用され、「偽のブロンド」と称されることがあります。

食品分野では、過酸化水素がうどんやかまぼこなどの漂白に用いられていますが、使用基準が厳格化され、最終的には食品から分解または除去される必要があります。このように、食品添加物として計画的に使用されています。

殺菌剤

一般的に医療分野でも過酸化水素が使用され、外用消毒剤（オキシドール）として利用されています。また、飲料製造工程でも低濃度の過酸化水素水が殺菌目的で噴霧されます。これにより、殺菌効果を持つ安全な環境を維持することが可能となります。

生産と合成

過酸化水素は主にアントラキノン法によって生産されます。この方法では、アントラセン誘導体の酸化反応によって、過酸化水素が生成されます。さらに効率化に向けた研究も進行中です。

事故例

過酸化水素は強力な化学物質であり、取り扱いには注意が必要です。過去には大規模な爆発事件が発生しており、そのため安全対策が重要視されています。たとえば、1980年のロケット爆発や、過酸化水素の漏洩による事故が記録されています。

生体内での役割

生体内でも過酸化水素は生成され、細胞内で発生する活性酸素の一種として知られています。カタラーゼという酵素が過酸化水素を分解し、生体防御に寄与しています。これに加え、さまざまな抗酸化物質が機能し、過酸化水素の毒性から細胞を保護します。

結論

過酸化水素は、その多様な性質から重要な化学物質といえます。工業用途から食品加工、殺菌に至るまで広範に利用される一方で、その性質ゆえに安全管理が求められます。正しい知識と扱い方を理解することで、そのメリットを最大限に引き出すことができるでしょう。

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