Sciences · Chimie
Peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée)
Le peroxyde d’hydrogène, de formule H₂O₂, est un liquide incolore appelé eau oxygénée en solution aqueuse. Oxydant puissant, il se décompose en eau et dioxygène, ce qui en fait un désinfectant et un agent de blanchiment.
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Découvert en 1818 par le chimiste français Louis Jacques Thénard, le peroxyde d’hydrogène ressemble à l’eau, avec un atome d’oxygène de plus. Cette différence change tout : la liaison entre les deux atomes d’oxygène est fragile, et la molécule cède facilement un oxygène. On la trouve en pharmacie pour désinfecter les petites plaies, chez le coiffeur pour décolorer les cheveux, dans l’industrie papetière pour blanchir la pâte à papier, et même dans le vivant, où nos cellules en produisent en permanence.
Structure et propriétés
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Formule | H₂O₂ |
| Masse molaire | 34,0 g/mol |
| Aspect | liquide incolore, un peu plus visqueux que l’eau |
| Densité (pur) | ≈ 1,45 |
| Ébullition (pur) | ≈ 150 °C |
| Fusion (pur) | ≈ −0,4 °C |
| Miscibilité | totale avec l’eau |
| Acidité | acide très faible (pKa ≈ 11,6) |
La molécule n’est pas plane : les deux liaisons O–H sont orientées dans des plans différents, comme les pages d’un livre entrouvert. La liaison O–O, simple et faible (environ 210 kJ/mol), est le point fragile de la molécule.
La décomposition
Le peroxyde d’hydrogène se décompose spontanément, lentement à température ambiante :
2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂
C’est une dismutation : une partie de l’oxygène (−I) est réduite en eau (−II), l’autre oxydée en dioxygène (0). La réaction est exothermique.
Elle est accélérée par :
- la chaleur et la lumière, d’où le conditionnement en flacons opaques ;
- de nombreux catalyseurs : ions fer(III), dioxyde de manganèse, platine ;
- une enzyme, la catalase, présente dans le sang, le foie et la pomme de terre.
C’est la catalase qui fait mousser l’eau oxygénée sur une plaie : le dioxygène libéré forme des bulles. L’expérience du « dentifrice d’éléphant », réalisée avec du peroxyde concentré, du savon et un catalyseur (iodure de potassium), produit une mousse spectaculaire et chaude.
Oxydant… et parfois réducteur
H₂O₂ appartient à deux couples d'oxydoréduction :
| Rôle | Couple | Demi-équation |
|---|---|---|
| Oxydant (le plus souvent) | H₂O₂ / H₂O | H₂O₂ + 2 H⁺ + 2 e⁻ → 2 H₂O |
| Réducteur (face à un oxydant plus fort) | O₂ / H₂O₂ | H₂O₂ → O₂ + 2 H⁺ + 2 e⁻ |
Face au permanganate de potassium, il se comporte en réducteur : c’est la base de son dosage par titrage.
Le titre en volumes
Les flacons de pharmacie indiquent souvent un titre « à 10 volumes ». Ce nombre est le volume de dioxygène, en litres, que libère un litre de solution en se décomposant complètement, mesuré dans les conditions normales (0 °C, 1 atm).
| Titre | Concentration massique approximative | Usage typique |
|---|---|---|
| 10 volumes | ≈ 3 % | antiseptique de pharmacie |
| 20 volumes | ≈ 6 % | décoloration capillaire |
| 30 à 40 volumes | 9 à 12 % | décoloration professionnelle |
| 110 volumes | ≈ 30 % | laboratoire, industrie |
Usages
| Domaine | Application |
|---|---|
| Industrie papetière et textile | blanchiment sans chlore de la pâte à papier et du coton : premier usage mondial |
| Santé | antiseptique des petites plaies, désinfection de surfaces et de matériel |
| Cosmétique | décoloration des cheveux, blanchiment dentaire (concentrations réglementées) |
| Eau | traitement des eaux usées et de l’eau des piscines |
| Chimie | oxydant « propre », dont le seul sous-produit est l’eau (chimie verte) |
| Aérospatiale | à très forte concentration, ergol et monergol de fusées et torpilles |
Il est produit industriellement par le procédé à l’anthraquinone, qui fait réagir hydrogène et oxygène de façon indirecte.
Dans le vivant
Les cellules produisent du peroxyde d’hydrogène comme sous-produit de la respiration et comme arme : les globules blancs l’emploient pour détruire les microbes. En excès, il participe au stress oxydant en donnant des radicaux libres ; la catalase et d’autres enzymes l’éliminent.
Précautions
L’usage répété sur une plaie n’est plus recommandé, car il abîme aussi les tissus en cours de cicatrisation : un nettoyage à l’eau et au savon suffit le plus souvent pour une petite plaie.
Questions fréquentes
Pourquoi l’eau oxygénée mousse-t-elle sur une plaie ?
Le sang et les tissus contiennent de la catalase, une enzyme qui décompose très rapidement H₂O₂ en eau et dioxygène. Ce gaz forme la mousse blanche.
L’eau oxygénée périme-t-elle ?
Oui. Elle se décompose lentement en eau et en dioxygène, surtout à la chaleur et à la lumière. Un vieux flacon ouvert peut ne plus contenir qu’une eau presque ordinaire.
Quelle est la différence entre eau et eau oxygénée ?
L’eau est H₂O ; le peroxyde d’hydrogène est H₂O₂, avec une liaison O–O. L’eau oxygénée de pharmacie contient environ 97 % d’eau et 3 % de peroxyde d’hydrogène.