El trioxidano (denominado sistemáticamente trióxido de dihidrógeno , [2] [3] ), también llamado trióxido de hidrógeno [4] [5] es un compuesto inorgánico con la fórmula química H[O]
3H (se puede escribir como [H( μ -O
3)H] o [H
2Oh
3] ). Es uno de los polióxidos de hidrógeno inestables . [4] En soluciones acuosas, el trioxidano se descompone para formar agua y oxígeno singlete :
La reacción inversa, la adición de oxígeno singlete al agua, normalmente no ocurre en parte debido a la escasez de oxígeno singlete. Sin embargo, en los sistemas biológicos, se sabe que el ozono se genera a partir del oxígeno singlete y el mecanismo presunto es una producción de trioxidano catalizada por anticuerpos a partir del oxígeno singlete. [2]
El trioxidano se puede obtener en cantidades pequeñas, pero detectables, en reacciones de ozono y peróxido de hidrógeno , o por electrólisis del agua . Se han preparado cantidades mayores mediante la reacción del ozono con agentes reductores orgánicos a bajas temperaturas en una variedad de disolventes orgánicos, como el proceso de antraquinona . También se forma durante la descomposición de hidrotrióxidos orgánicos (ROOOH). [3] Alternativamente, el trioxidano se puede preparar por reducción de ozono con 1,2-difenilhidrazina a baja temperatura. Usando una versión unida a resina de este último, se puede aislar trioxidano relativamente puro como una solución en disolvente orgánico. La preparación de soluciones de alta pureza es posible usando el catalizador de metiltrioxorrenio (VII) . [5] En acetona -d 6 a −20 °C, la señal de RMN 1 H característica del trioxidano se pudo observar a un desplazamiento químico de 13,1 ppm. [3] Las soluciones de trióxido de hidrógeno en éter dietílico se pueden almacenar de forma segura a -20 °C durante una semana. [5]
La reacción del ozono con el peróxido de hidrógeno se conoce como "proceso peroxona". Esta mezcla se ha utilizado durante algún tiempo para tratar aguas subterráneas contaminadas con compuestos orgánicos. La reacción produce H 2 O 3 y H 2 O 5 . [6]
En 1970-75, Giguère et al. observaron espectros infrarrojos y Raman de soluciones acuosas diluidas de trioxidano. [4] En 2005, se observó trioxidano experimentalmente mediante espectroscopia de microondas en un chorro supersónico. La molécula existe en una estructura sesgada, con un ángulo diedro oxígeno-oxígeno-oxígeno-hidrógeno de 81,8°. Las longitudes de enlace oxígeno-oxígeno de 142,8 picómetros son ligeramente más cortas que los enlaces oxígeno-oxígeno de 146,4 pm en el peróxido de hidrógeno . [7] También parecen existir varias formas diméricas y triméricas.
Existe una tendencia a aumentar la acidez en fase gaseosa y el p K a correspondiente a medida que aumenta el número de átomos de oxígeno en la cadena en las estructuras HO n H ( n = 1,2,3). [8]
El trioxidano se descompone fácilmente en agua y oxígeno singlete, con una vida media de unos 16 minutos en disolventes orgánicos a temperatura ambiente, pero de sólo milisegundos en agua. Reacciona con sulfuros orgánicos para formar sulfóxidos , pero se sabe poco más sobre su reactividad.
Investigaciones recientes han descubierto que el trioxidano es el ingrediente activo responsable de las propiedades antimicrobianas de la conocida mezcla de ozono y peróxido de hidrógeno . Debido a que estos dos compuestos también están presentes en los sistemas biológicos, se sostiene que un anticuerpo en el cuerpo humano puede generar trioxidano como un potente oxidante contra las bacterias invasoras. [2] [9] La fuente del compuesto en los sistemas biológicos es la reacción entre el oxígeno singlete y el agua (que se produce en cualquier dirección, por supuesto, según las concentraciones), siendo el oxígeno singlete producido por las células inmunes. [3] [10]
La química computacional predice que existen más moléculas de cadena de oxígeno o polióxidos de hidrógeno y que incluso pueden existir cadenas de oxígeno indefinidamente largas en un gas a baja temperatura. Con esta evidencia espectroscópica se puede iniciar una búsqueda de este tipo de moléculas en el espacio interestelar . [7] Una publicación de 2022 sugirió la posibilidad de la presencia de concentraciones detectables de polióxidos en la atmósfera. [11]