El peróxido de hidrógeno es un compuesto químico con la fórmula H 2 O 2 . En su forma pura, es un líquido azul muy pálido [5] que es ligeramente más viscoso que el agua . Se utiliza como oxidante , agente blanqueador y antiséptico , generalmente como una solución diluida (3%–6% en peso) en agua para uso del consumidor y en concentraciones más altas para uso industrial. El peróxido de hidrógeno concentrado, o " peróxido de alta resistencia ", se descompone explosivamente cuando se calienta y se ha utilizado como monopropelente y oxidante en cohetería . [6]
El peróxido de hidrógeno es una especie reactiva del oxígeno y el peróxido más simple, un compuesto que tiene un enlace simple oxígeno-oxígeno . Se descompone lentamente en agua y oxígeno elemental cuando se expone a la luz, y rápidamente en presencia de compuestos orgánicos o reactivos. Por lo general, se almacena con un estabilizador en una solución débilmente ácida en una botella opaca. El peróxido de hidrógeno se encuentra en sistemas biológicos, incluido el cuerpo humano. Las enzimas que utilizan o descomponen el peróxido de hidrógeno se clasifican como peroxidasas .
Se ha extrapolado que el punto de ebullición del H2O2 es de 150,2 °C (302,4 °F), aproximadamente 50 °C (90 °F) más alto que el del agua. En la práctica, el peróxido de hidrógeno sufrirá una descomposición térmica potencialmente explosiva si se calienta a esta temperatura . Se puede destilar de manera segura a temperaturas más bajas bajo presión reducida. [7]
El peróxido de hidrógeno forma aductos estables con urea ( peróxido de hidrógeno-urea ), carbonato de sodio ( percarbonato de sodio ) y otros compuestos. [8] Un aducto ácido-base con óxido de trifenilfosfina es un "transportador" útil para H 2 O 2 en algunas reacciones.
El peróxido de hidrógeno ( H2O2 ) es una molécula no plana con simetría C2 (retorcida) ; esto fue demostrado por primera vez por Paul-Antoine Giguère en 1950 usando espectroscopia infrarroja . [9] [10] Aunque el enlace O−O es un enlace simple , la molécula tiene una barrera rotacional relativamente alta de 386 cm −1 (4,62 kJ / mol ) para la rotación entre enantiómeros a través de la configuración trans , y 2460 cm −1 (29,4 kJ/mol) a través de la configuración cis . [11] Se propone que estas barreras se deben a la repulsión entre los pares solitarios de los átomos de oxígeno adyacentes y a los efectos dipolares entre los dos enlaces O–H. A modo de comparación, la barrera rotacional del etano es de 1040 cm −1 (12,4 kJ/mol).
El ángulo diedro de aproximadamente 100° entre los dos enlaces O–H hace que la molécula sea quiral . Es la molécula más pequeña y simple que exhibe enantiomería . Se ha propuesto que las interacciones enantioespecíficas de uno en lugar del otro pueden haber llevado a la amplificación de una forma enantiomérica de ácidos ribonucleicos y, por lo tanto, a un origen de homoquiralidad en un mundo de ARN . [12]
Las estructuras moleculares del H 2 O 2 gaseoso y cristalino son significativamente diferentes. Esta diferencia se atribuye a los efectos de los enlaces de hidrógeno , que están ausentes en el estado gaseoso. [13] Los cristales de H 2 O 2 son tetragonales con el grupo espacial D 4
4o P 4 1 2 1 2. [14]
En soluciones acuosas , el peróxido de hidrógeno forma una mezcla eutéctica , que exhibe una depresión del punto de congelación hasta -56 °C; el agua pura tiene un punto de congelación de 0 °C y el peróxido de hidrógeno puro de -0,43 °C. El punto de ebullición de las mismas mezclas también está deprimido en relación con la media de ambos puntos de ebullición (125,1 °C). Se da a 114 °C. Este punto de ebullición es 14 °C mayor que el del agua pura y 36,2 °C menor que el del peróxido de hidrógeno puro. [15]
El peróxido de hidrógeno se encuentra disponible más comúnmente como una solución en agua. Para los consumidores, generalmente se encuentra disponible en farmacias en concentraciones de 3 y 6 % en peso . Las concentraciones a veces se describen en términos del volumen de gas oxígeno generado; un mililitro de una solución de 20 volúmenes genera veinte mililitros de gas oxígeno cuando se descompone por completo. Para uso en laboratorio, las soluciones al 30 % en peso son las más comunes. También se encuentran disponibles grados comerciales de 70 % a 98 %, pero debido al potencial de que las soluciones de más de 68 % de peróxido de hidrógeno se conviertan completamente en vapor y oxígeno (y la temperatura del vapor aumenta a medida que la concentración aumenta por encima del 68 %), estos grados son potencialmente mucho más peligrosos y requieren un cuidado especial en áreas de almacenamiento dedicadas. Los compradores generalmente deben permitir la inspección por parte de los fabricantes comerciales.
El peróxido de hidrógeno tiene varios análogos estructurales con arreglos de enlace H m X−XH n (también se muestra agua para comparación). Tiene el punto de ebullición (teórico) más alto de esta serie (X = O, S, N, P). Su punto de fusión también es bastante alto, siendo comparable al de la hidrazina y el agua, con solo la hidroxilamina cristalizando significativamente más fácilmente, lo que indica un enlace de hidrógeno particularmente fuerte. El difosfano y el disulfuro de hidrógeno exhiben solo enlaces de hidrógeno débiles y tienen poca similitud química con el peróxido de hidrógeno. Estructuralmente, todos los análogos adoptan estructuras sesgadas similares, debido a la repulsión entre pares solitarios adyacentes .
El peróxido de hidrógeno se produce mediante diversos procesos biológicos mediados por enzimas .
Se ha detectado peróxido de hidrógeno en aguas superficiales, subterráneas y en la atmósfera . También puede formarse cuando el agua se expone a la luz ultravioleta. [16] El agua de mar contiene de 0,5 a 14 μg/L de peróxido de hidrógeno, y el agua dulce contiene de 1 a 30 μg/L. [17] Las concentraciones en el aire son de aproximadamente 0,4 a 4 μg/m 3 , y varían en varios órdenes de magnitud según condiciones como la estación, la altitud, la luz del día y el contenido de vapor de agua. En el aire nocturno rural es inferior a 0,014 μg/m 3 , y en el smog fotoquímico moderado es de 14 a 42 μg/m 3 . [18]
La cantidad de peróxido de hidrógeno en sistemas biológicos se puede analizar mediante un ensayo fluorométrico . [19]
A veces se dice que Alexander von Humboldt fue el primero en informar sobre el primer peróxido sintético, peróxido de bario , en 1799 como un subproducto de sus intentos de descomponer el aire, aunque esto es discutido debido a la redacción ambigua de von Humboldt. [20] Diecinueve años después, Louis Jacques Thénard reconoció que este compuesto podría usarse para la preparación de un compuesto previamente desconocido, que describió como eau oxygénée ("agua oxigenada"), posteriormente conocido como peróxido de hidrógeno. [21] [22] [23]
Una versión mejorada del proceso de Thénard utilizaba ácido clorhídrico , seguido de la adición de ácido sulfúrico para precipitar el subproducto sulfato de bario . Este proceso se utilizó desde finales del siglo XIX hasta mediados del siglo XX. [24]
El efecto blanqueador de los peróxidos y sus sales sobre los tintes naturales se conocía desde los experimentos de Thénard en la década de 1820, pero los primeros intentos de producción industrial de peróxidos fracasaron. La primera planta productora de peróxido de hidrógeno se construyó en 1873 en Berlín . El descubrimiento de la síntesis de peróxido de hidrógeno por electrólisis con ácido sulfúrico introdujo el método electroquímico más eficiente. Se comercializó por primera vez en 1908 en Weißenstein , Carintia , Austria. El proceso de antraquinona , que todavía se utiliza, fue desarrollado durante la década de 1930 por el fabricante químico alemán IG Farben en Ludwigshafen . La mayor demanda y las mejoras en los métodos de síntesis dieron como resultado el aumento de la producción anual de peróxido de hidrógeno de 35.000 toneladas en 1950, a más de 100.000 toneladas en 1960, a 300.000 toneladas en 1970; En 1998 alcanzó los 2,7 millones de toneladas. [17]
Los primeros intentos de producir peróxido de hidrógeno puro fracasaron. El peróxido de hidrógeno anhidro se obtuvo primero por destilación al vacío . [25]
La determinación de la estructura molecular del peróxido de hidrógeno resultó ser muy difícil. En 1892, el químico físico italiano Giacomo Carrara (1864-1925) determinó su masa molecular mediante la depresión del punto de congelación , lo que confirmó que su fórmula molecular es H 2 O 2 . [26] H 2 O=O parecía ser tan posible como la estructura moderna, y a mediados del siglo XX al menos media docena de variantes isoméricas hipotéticas de dos opciones principales parecían ser consistentes con la evidencia disponible. [27] En 1934, el físico matemático inglés William Penney y el físico escocés Gordon Sutherland propusieron una estructura molecular para el peróxido de hidrógeno que era muy similar a la actualmente aceptada. [28] [29]
En 1994, la producción mundial de H 2 O 2 era de alrededor de 1,9 millones de toneladas y aumentó a 2,2 millones en 2006, [30] la mayor parte de las cuales se encontraban en una concentración del 70% o menos. En ese año, el H 2 O 2 al 30% a granel se vendió a unos 0,54 USD / kg , equivalente a 1,50 USD/kg (0,68 USD/ lb ) sobre una "base del 100%". [31] [ aclaración necesaria ]
En la actualidad, el peróxido de hidrógeno se fabrica casi exclusivamente mediante el proceso de antraquinona , que fue desarrollado originalmente por BASF en 1939. Comienza con la reducción de una antraquinona (como la 2-etilantraquinona o el derivado 2-amílico) a la antrahidroquinona correspondiente, típicamente por hidrogenación en un catalizador de paladio . En presencia de oxígeno , la antrahidroquinona sufre luego una autooxidación : los átomos de hidrógeno lábiles de los grupos hidroxilo se transfieren a la molécula de oxígeno, para dar peróxido de hidrógeno y regenerar la antraquinona. La mayoría de los procesos comerciales logran la oxidación burbujeando aire comprimido a través de una solución de la antrahidroquinona, con el peróxido de hidrógeno luego extraído de la solución y la antraquinona reciclada nuevamente para ciclos sucesivos de hidrogenación y oxidación. [31] [32]
La reacción neta para el proceso catalizado por antraquinona es: [31]
La economía del proceso depende en gran medida del reciclaje efectivo de los solventes de extracción, el catalizador de hidrogenación y la costosa quinona .
El peróxido de hidrógeno se preparaba industrialmente mediante hidrólisis del persulfato de amonio :
El [NH 4 ] 2 S 2 O 8 se obtuvo mediante la electrólisis de una solución de bisulfato de amonio ( [NH 4 ]HSO 4 ) en ácido sulfúrico . [33]
Se forman pequeñas cantidades por electrólisis, fotoquímica , arco eléctrico y métodos relacionados. [34]
Una vía comercialmente viable para el peróxido de hidrógeno a través de la reacción del hidrógeno con el oxígeno favorece la producción de agua, pero se puede detener en la etapa de peróxido. [35] [36] Un obstáculo económico ha sido que los procesos directos dan una solución diluida que no es económica para el transporte. Ninguno de estos procesos ha llegado aún a un punto en el que se pueda utilizar para la síntesis a escala industrial.
El peróxido de hidrógeno es aproximadamente 1000 veces más fuerte como ácido que el agua. [37]
El peróxido de hidrógeno se desproporciona para formar agua y oxígeno con un Δ H o de –2884,5 kJ / kg [38] y un Δ S de 70,5 J/(mol·K):
La velocidad de descomposición aumenta con el aumento de la temperatura, la concentración y el pH . El H 2 O 2 es inestable en condiciones alcalinas. La descomposición está catalizada por varios iones o compuestos redox-activos, incluidos la mayoría de los metales de transición y sus compuestos (por ejemplo, dióxido de manganeso ( MnO 2 ), plata y platino ). [39]
Las propiedades redox del peróxido de hidrógeno dependen del pH. En soluciones ácidas, el H 2 O 2 es un oxidante potente .
Sulfito ( SO2−3) se oxida a sulfato ( SO2−4).
En condiciones alcalinas , el peróxido de hidrógeno es un reductor. Cuando el H 2 O 2 actúa como agente reductor, también se produce oxígeno gaseoso. Por ejemplo, el peróxido de hidrógeno reducirá el hipoclorito de sodio y el permanganato de potasio , lo que constituye un método conveniente para preparar oxígeno en el laboratorio:
El oxígeno producido a partir del peróxido de hidrógeno y el hipoclorito de sodio está en estado singlete .
El peróxido de hidrógeno también reduce el óxido de plata a plata :
Aunque generalmente es un reductor, el peróxido de hidrógeno alcalino convierte el Mn(II) en dióxido:
En una reacción relacionada, el permanganato de potasio se reduce a Mn 2+ por H 2 O 2 ácido : [5]
El peróxido de hidrógeno se utiliza frecuentemente como agente oxidante . Un ejemplo ilustrativo es la oxidación de tioéteres para formar sulfóxidos , como la conversión de tioanisol en metil fenil sulfóxido : [40] [41]
El peróxido de hidrógeno alcalino se utiliza para la epoxidación de alquenos deficientes en electrones , como los derivados del ácido acrílico [42], y para la oxidación de alquilboranos a alcoholes , el segundo paso de la hidroboración-oxidación . También es el reactivo principal en el proceso de oxidación de Dakin .
El peróxido de hidrógeno es un ácido débil, que forma hidroperóxido o sales de peróxido con muchos metales.
También convierte los óxidos metálicos en los peróxidos correspondientes. Por ejemplo, al tratarlo con peróxido de hidrógeno, el ácido crómico ( CrO 3 y H 2 SO 4 ) forma un peróxido azul CrO(O 2 ) 2 .
La oxidación aeróbica de la glucosa en presencia de la enzima glucosa oxidasa produce peróxido de hidrógeno. La conversión produce gluconolactona : [43]
Las superóxido dismutasas (SOD) son enzimas que promueven la desproporción del superóxido en oxígeno y peróxido de hidrógeno. [44]
Los peroxisomas son orgánulos que se encuentran en prácticamente todas las células eucariotas . [45] Están involucrados en el catabolismo de ácidos grasos de cadena muy larga , ácidos grasos de cadena ramificada , D -aminoácidos , poliaminas y la biosíntesis de plasmalógenos y fosfolípidos de éter , que se encuentran en los cerebros y pulmones de los mamíferos. [46] Producen peróxido de hidrógeno en un proceso catalizado por el dinucleótido de flavina y adenina (FAD): [47]
El peróxido de hidrógeno surge de la degradación del monofosfato de adenosina , que produce hipoxantina . Luego, la hipoxantina se cataboliza oxidativamente primero a xantina y luego a ácido úrico , y la reacción es catalizada por la enzima xantina oxidasa : [48]
La degradación del monofosfato de guanosina produce xantina como producto intermedio que luego se convierte de la misma manera en ácido úrico con la formación de peróxido de hidrógeno. [48]
La catalasa , otra enzima peroxisomal, utiliza este H 2 O 2 para oxidar otros sustratos, incluidos fenoles , ácido fórmico , formaldehído y alcohol , mediante una reacción de peroxidación:
eliminando así el venenoso peróxido de hidrógeno en el proceso.
Esta reacción es importante en las células del hígado y los riñones, donde los peroxisomas neutralizan diversas sustancias tóxicas que entran en la sangre. Una parte del etanol que beben los humanos se oxida a acetaldehído de esta manera. [49] Además, cuando se acumula un exceso de H 2 O 2 en la célula, la catalasa lo convierte en H 2 O a través de esta reacción:
La glutatión peroxidasa , una selenoenzima, también cataliza la desproporción del peróxido de hidrógeno.
La reacción del Fe 2+ y el peróxido de hidrógeno es la base de la reacción de Fenton , que genera radicales hidroxilo , que son de importancia en biología:
La reacción de Fenton explica la toxicidad de los peróxidos de hidrógeno porque los radicales hidroxilo oxidan rápida e irreversiblemente todos los compuestos orgánicos, incluyendo proteínas , lípidos de membrana y ADN . [50] El peróxido de hidrógeno es una fuente importante de daño oxidativo al ADN en células vivas. El daño al ADN incluye la formación de 8-Oxo-2'-desoxiguanosina entre muchas otras bases alteradas, así como roturas de hebras, enlaces cruzados entre hebras y daño a la desoxirribosa. [51] Al interactuar con Cl¯, el peróxido de hidrógeno también conduce a bases de ADN cloradas. [51] Los radicales hidroxilo dañan fácilmente los componentes celulares vitales, especialmente los de las mitocondrias . [52] [53] [54] El compuesto es un factor importante implicado en la teoría de los radicales libres del envejecimiento , basada en su fácil conversión en un radical hidroxilo .
Los huevos de erizo de mar , poco después de la fecundación por un espermatozoide, producen peróxido de hidrógeno, que luego se convierte en radicales hidroxilo (HO•), que inician la polimerización radical , que rodea los huevos con una capa protectora de polímero .
El escarabajo bombardero combina hidroquinona y peróxido de hidrógeno, lo que da lugar a una violenta reacción química exotérmica que produce un líquido hirviente y maloliente que se convierte parcialmente en gas ( evaporación instantánea ) y se expulsa a través de una válvula de salida con un fuerte sonido de estallido. [55] [56] [57]
Como molécula de señalización propuesta , el peróxido de hidrógeno puede regular una amplia variedad de procesos biológicos. [58] [59] Al menos un estudio ha intentado vincular la producción de peróxido de hidrógeno con el cáncer. [60]
Aproximadamente el 60% de la producción mundial de peróxido de hidrógeno se utiliza para blanquear pulpa y papel . [30] La segunda aplicación industrial más importante es la fabricación de percarbonato de sodio y perborato de sodio , que se utilizan como blanqueadores suaves en detergentes para ropa . Una conversión representativa es:
El percarbonato de sodio, que es un aducto de carbonato de sodio y peróxido de hidrógeno, es el ingrediente activo en productos de lavandería como OxiClean y el detergente para ropa Tide . Cuando se disuelve en agua, libera peróxido de hidrógeno y carbonato de sodio. [24] Por sí solos, estos agentes blanqueadores solo son efectivos a temperaturas de lavado de 60 °C (140 °F) o superiores y, por lo tanto, a menudo se usan junto con activadores de blanqueador , que facilitan la limpieza a temperaturas más bajas.
El peróxido de hidrógeno también se ha utilizado como agente blanqueador de harina y como agente blanqueador de dientes y huesos .
Se utiliza en la producción de varios peróxidos orgánicos , siendo el peróxido de dibenzoilo un ejemplo de alto volumen. [61] Los peroxiácidos , como el ácido peracético y el ácido meta -cloroperoxibenzoico , también se producen utilizando peróxido de hidrógeno. El peróxido de hidrógeno se ha utilizado para crear explosivos basados en peróxido orgánico , como el peróxido de acetona . Se utiliza como iniciador en polimerizaciones . El peróxido de hidrógeno reacciona con ciertos diésteres , como el éster de oxalato de fenilo (cialumen), para producir quimioluminiscencia ; esta aplicación se encuentra más comúnmente en forma de barras luminosas .
La reacción con el bórax produce perborato de sodio , un blanqueador utilizado en detergentes para ropa:
El peróxido de hidrógeno se utiliza en ciertos procesos de tratamiento de aguas residuales para eliminar impurezas orgánicas. En el procesamiento de oxidación avanzada , la reacción de Fenton [62] [63] produce el radical hidroxilo altamente reactivo (•OH). Este degrada los compuestos orgánicos, incluidos aquellos que normalmente son robustos, como los compuestos aromáticos o halogenados . [64] También puede oxidar compuestos a base de azufre presentes en los desechos, lo que es beneficioso ya que generalmente reduce su olor. [65]
El peróxido de hidrógeno se puede utilizar para la esterilización de diversas superficies, [66] incluidos los instrumentos quirúrgicos, [67] y se puede utilizar como vapor ( VHP ) para la esterilización de habitaciones. [68] El H 2 O 2 demuestra una eficacia de amplio espectro contra virus, bacterias, levaduras y esporas bacterianas. [69] [70] En general, se observa una mayor actividad contra bacterias Gram-positivas que contra bacterias Gram-negativas ; sin embargo, la presencia de catalasa u otras peroxidasas en estos organismos puede aumentar la tolerancia en presencia de concentraciones más bajas. [71] Los niveles más bajos de concentración (3%) funcionarán contra la mayoría de las esporas; las concentraciones más altas (7 a 30%) y los tiempos de contacto más prolongados mejorarán la actividad esporicida. [70] [72]
El peróxido de hidrógeno se considera una alternativa ambientalmente segura a los blanqueadores a base de cloro , ya que se degrada para formar oxígeno y agua y la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) lo reconoce generalmente como un agente antimicrobiano seguro . [73]
El H 2 O 2 de alta concentración se conoce como "peróxido de alta resistencia" (HTP). Puede utilizarse como monopropelente (sin mezclar con combustible) o como componente oxidante de un cohete bipropelente . Su uso como monopropelente aprovecha la descomposición del peróxido de hidrógeno de concentración del 70 al 98 % en vapor y oxígeno. El propelente se bombea a una cámara de reacción, donde un catalizador, normalmente una pantalla de plata o platino, desencadena la descomposición, produciendo vapor a más de 600 °C (1100 °F), que se expulsa a través de una boquilla , generando empuje . El monopropelente H 2 O 2 produce un impulso específico máximo ( I sp ) de 161 s (1,6 kN·s /kg). El peróxido fue el primer monopropelente importante adoptado para su uso en aplicaciones de cohetes. La hidracina acabó sustituyendo a las aplicaciones de propulsión de monopropelente de peróxido de hidrógeno, principalmente debido a un aumento del 25 % en el impulso específico de vacío. [74] La hidracina (tóxica) y el peróxido de hidrógeno (menos tóxico [TLV ACGIH 0,01 y 1 ppm respectivamente]) son los únicos dos monopropulsores (además de los gases fríos) que se han adoptado y utilizado ampliamente para aplicaciones de propulsión y potencia. [ cita requerida ] El Bell Rocket Belt , los sistemas de control de reacción para X-1 , X-15 , Centaur , Mercury , Little Joe , así como los generadores de gas de turbobomba para X-1, X-15, Jupiter, Redstone y Viking utilizaron peróxido de hidrógeno como monopropulsor. [75] Los motores RD-107 (utilizados desde 1957 hasta la actualidad) en la serie de cohetes R-7 descomponen peróxido de hidrógeno para alimentar las turbobombas.
En aplicaciones bipropulsoras, el H 2 O 2 se descompone para oxidar un combustible en combustión. Se pueden lograr impulsos específicos de hasta 350 s (3,5 kN·s/kg), dependiendo del combustible. El peróxido utilizado como oxidante proporciona una I sp algo menor que el oxígeno líquido, pero es denso, almacenable y no criogénico y se puede utilizar más fácilmente para impulsar turbinas de gas y generar altas presiones utilizando un ciclo cerrado eficiente . También se puede utilizar para la refrigeración regenerativa de motores de cohetes. El peróxido se utilizó con mucho éxito como oxidante en los motores de cohetes alemanes de la Segunda Guerra Mundial (por ejemplo, T-Stoff , que contiene estabilizador de oxiquinolina, tanto para el sistema de refuerzo monopropulsante externo Walter HWK 109-500 Starthilfe RATO como para la serie de motores de cohete Walter HWK 109-509 utilizados para el Me 163 B), más a menudo utilizados con C-Stoff en una combinación hipergólica de autoignición , y para los lanzadores británicos de bajo costo Black Knight y Black Arrow . Actualmente, el HTP se utiliza en los cohetes suborbitales ILR-33 AMBER [76] y Nucleus [77] .
En los años 1940 y 1950, la turbina Hellmuth Walter KG concebida utilizaba peróxido de hidrógeno para su uso en submarinos mientras estaban sumergidos; se descubrió que era demasiado ruidosa y requería demasiado mantenimiento en comparación con los sistemas de energía diésel-eléctricos . Algunos torpedos usaban peróxido de hidrógeno como oxidante o propulsor. El error del operador en el uso de torpedos de peróxido de hidrógeno fue mencionado como una posible causa del hundimiento del HMS Sidon y del submarino ruso Kursk . [78] SAAB Underwater Systems está fabricando el Torpedo 2000. Este torpedo, utilizado por la Armada sueca , está propulsado por un motor de pistón propulsado por HTP como oxidante y queroseno como combustible en un sistema bipropulsor. [79] [80]
El peróxido de hidrógeno tiene diversos usos domésticos, principalmente como agente de limpieza y desinfectante.
El peróxido de hidrógeno diluido ( entre el 1,9% y el 12%) mezclado con amoníaco acuoso se ha utilizado para blanquear el cabello humano . La propiedad blanqueadora de la sustancia química da nombre a la frase " rubio peróxido ". [81] El peróxido de hidrógeno también se utiliza para blanquear los dientes . Se puede encontrar en la mayoría de las pastas dentales blanqueadoras. El peróxido de hidrógeno ha mostrado resultados positivos relacionados con la luminosidad de los dientes y los parámetros de tono cromático. [82] Funciona oxidando los pigmentos de color sobre el esmalte , donde el tono del diente puede volverse más claro. [ se necesita más explicación ] El peróxido de hidrógeno se puede mezclar con bicarbonato de sodio y sal para hacer una pasta de dientes casera. [83]
El peróxido de hidrógeno reacciona con la sangre como agente blanqueador, por lo que si una mancha de sangre es reciente o no demasiado antigua, una aplicación abundante de peróxido de hidrógeno, si es necesario en más de una aplicación, blanqueará la mancha por completo. Después de unos dos minutos de la aplicación, la sangre debería estar completamente seca. [84] [85]
El peróxido de hidrógeno se puede utilizar para tratar el acné , [86] aunque el peróxido de benzoilo es un tratamiento más común.
El uso de peróxido de hidrógeno diluido como agente de limpieza bucal ha sido revisado académicamente para determinar su utilidad en el tratamiento de la gingivitis y la placa . Aunque existe un efecto positivo en comparación con un placebo, se concluyó que la clorhexidina es un tratamiento mucho más eficaz. [87]
Algunos horticultores y usuarios de hidroponía recomiendan el uso de una solución débil de peróxido de hidrógeno en las soluciones de riego. Su descomposición espontánea libera oxígeno que mejora el desarrollo de las raíces de la planta y ayuda a tratar la pudrición de las raíces (muerte celular de las raíces debido a la falta de oxígeno) y una variedad de otras plagas. [88] [89]
En general, se utilizan concentraciones de riego de alrededor del 0,1 %. Esta concentración se puede aumentar hasta el 1 % para lograr efectos antifúngicos. [90] Las pruebas muestran que el follaje de las plantas puede tolerar concentraciones de hasta el 3 % de manera segura. [91]
El peróxido de hidrógeno se utiliza en la acuicultura para controlar la mortalidad causada por diversos microbios. En 2019, la FDA de EE. UU. lo aprobó para el control de la saprolegniasis en todos los peces de aleta de agua fría y todos los alevines y adultos de peces de aleta de agua fría y cálida, para el control de la enfermedad columnaris externa en peces de aleta de agua cálida y para el control de Gyrodactylus spp. en salmónidos criados en agua dulce. [92] Las pruebas de laboratorio realizadas por piscicultores han demostrado que el peróxido de hidrógeno doméstico común se puede utilizar de forma segura para proporcionar oxígeno a los peces pequeños. El peróxido de hidrógeno libera oxígeno por descomposición cuando se expone a catalizadores como el dióxido de manganeso .
El peróxido de hidrógeno se puede utilizar en combinación con una fuente de luz ultravioleta para eliminar el amarilleo de los plásticos de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) blancos o grises claros y restaurar parcial o totalmente el color original. En el ámbito de la retroinformática , este proceso se conoce comúnmente como retrobright .
Las regulaciones varían, pero las concentraciones bajas, como el 5%, están ampliamente disponibles y es legal comprarlas para uso médico. La mayoría de las soluciones de peróxido de venta libre no son aptas para ingerir. Las concentraciones más altas pueden considerarse peligrosas y, por lo general, se acompañan de una hoja de datos de seguridad (SDS). En altas concentraciones, el peróxido de hidrógeno es un oxidante agresivo y corroe muchos materiales, incluida la piel humana. En presencia de un agente reductor , las altas concentraciones de H 2 O 2 reaccionarán violentamente. [93] Mientras que las concentraciones de hasta el 35% producen solo burbujas de oxígeno "blancas" en la piel (y un dolor punzante) que desaparecen con la sangre en 30 a 45 minutos, las concentraciones del 98% disuelven el papel. Sin embargo, concentraciones tan bajas como el 3% pueden ser peligrosas para los ojos debido a la evolución del oxígeno dentro del ojo. [94]
Las corrientes de peróxido de hidrógeno de alta concentración, generalmente superiores al 40 %, deben considerarse peligrosas debido a que el peróxido de hidrógeno concentrado cumple con la definición de oxidante del DOT según las regulaciones de los EE. UU. si se libera al medio ambiente. La cantidad declarable (RQ) de la EPA para los desechos peligrosos D001 es de 100 libras (45 kg), o aproximadamente 10 galones estadounidenses (38 L), de peróxido de hidrógeno concentrado.
El peróxido de hidrógeno debe almacenarse en un lugar fresco, seco y bien ventilado, alejado de sustancias inflamables o combustibles. Debe almacenarse en un recipiente compuesto de materiales no reactivos, como acero inoxidable o vidrio (también pueden ser adecuados otros materiales, incluidos algunos plásticos y aleaciones de aluminio). [95] Como se descompone rápidamente cuando se expone a la luz, debe almacenarse en un recipiente opaco, y las formulaciones farmacéuticas suelen venir en botellas marrones que bloquean la luz. [96]
El peróxido de hidrógeno, ya sea en forma pura o diluida, puede presentar varios riesgos, el principal de los cuales es que forma mezclas explosivas al entrar en contacto con compuestos orgánicos. [97] La destilación de peróxido de hidrógeno a presiones normales es muy peligrosa. Es corrosivo, especialmente cuando está concentrado, pero incluso las soluciones de concentración doméstica pueden causar irritación en los ojos, las membranas mucosas y la piel. [98] La ingestión de soluciones de peróxido de hidrógeno es particularmente peligrosa, ya que la descomposición en el estómago libera grandes cantidades de gas (diez veces el volumen de una solución al 3%), lo que produce hinchazón interna. La inhalación de más del 10% puede causar irritación pulmonar grave. [99]
Con una presión de vapor significativa (1,2 kPa a 50 °C), [100] el vapor de peróxido de hidrógeno es potencialmente peligroso. Según el NIOSH de EE. UU., el límite de peligro inmediato para la vida y la salud (IDLH) es de solo 75 ppm. [101] La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (OSHA) ha establecido un límite de exposición permisible de 1,0 ppm calculado como un promedio ponderado en el tiempo de 8 horas (29 CFR 1910.1000, Tabla Z-1). [97] La Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) ha clasificado al peróxido de hidrógeno como un "carcinógeno animal conocido, con relevancia desconocida para los humanos". [102] En los lugares de trabajo donde existe un riesgo de exposición a concentraciones peligrosas de los vapores, se deben utilizar monitores continuos de peróxido de hidrógeno. La información sobre los peligros del peróxido de hidrógeno está disponible en la OSHA [97] y en la ATSDR. [103]
Históricamente, el peróxido de hidrógeno se ha utilizado para desinfectar heridas, en parte debido a su bajo costo y rápida disponibilidad en comparación con otros antisépticos . [104]
Existen evidencias contradictorias sobre el efecto del peróxido de hidrógeno en la cicatrización de heridas. Algunas investigaciones encuentran beneficios, mientras que otras encuentran retrasos e inhibición de la cicatrización. [105] En general, no se recomienda su uso para el tratamiento de heridas en el hogar. [ 106] El peróxido de hidrógeno al 1,5-3% se utiliza como desinfectante en odontología, especialmente en tratamientos endodónticos junto con hipoclorito y clorhexidina, y al 1-1,5% también es útil para el tratamiento de la inflamación de los terceros molares (muelas del juicio). [107]
Los practicantes de la medicina alternativa han defendido el uso de peróxido de hidrógeno para diversas afecciones, entre ellas el enfisema , la gripe , el SIDA y, en particular, el cáncer . [108] No hay evidencia de su eficacia y en algunos casos ha resultado mortal. [109] [110] [111] [112]
Tanto la eficacia como la seguridad de la terapia con peróxido de hidrógeno son científicamente cuestionables. El peróxido de hidrógeno es producido por el sistema inmunológico, pero de una manera cuidadosamente controlada. Las células llamadas fagocitos engullen a los patógenos y luego usan peróxido de hidrógeno para destruirlos. El peróxido es tóxico tanto para la célula como para el patógeno y, por lo tanto, se mantiene dentro de un compartimento especial, llamado fagosoma . El peróxido de hidrógeno libre dañará cualquier tejido que encuentre a través del estrés oxidativo , un proceso que también se ha propuesto como causa de cáncer. [113] Las afirmaciones de que la terapia con peróxido de hidrógeno aumenta los niveles celulares de oxígeno no han sido respaldadas. Se esperaría que las cantidades administradas proporcionaran muy poco oxígeno adicional en comparación con el disponible en la respiración normal. También es difícil aumentar el nivel de oxígeno alrededor de las células cancerosas dentro de un tumor, ya que el suministro de sangre tiende a ser deficiente, una situación conocida como hipoxia tumoral .
La ingestión oral de grandes dosis de peróxido de hidrógeno en concentraciones del 3% puede causar irritación y ampollas en la boca, la garganta y el abdomen, así como dolor abdominal, vómitos y diarrea. [109] La ingestión de peróxido de hidrógeno en concentraciones del 35% o superiores se ha relacionado con numerosos episodios de embolia gaseosa que dieron lugar a hospitalizaciones. En estos casos, se utilizó oxigenoterapia hiperbárica para tratar las embolias. [114]
La inyección intravenosa de peróxido de hidrógeno se ha relacionado con varias muertes. [115] [111] [112] La Sociedad Estadounidense del Cáncer afirma que "no hay evidencia científica de que el peróxido de hidrógeno sea un tratamiento seguro, eficaz o útil contra el cáncer". [110] Además, la terapia no está aprobada por la FDA de los EE. UU.
Revisé cuidadosamente la publicación pertinente de Humboldt, pero no pude encontrar una prueba inequívoca de esta suposición; la descripción de los materiales de partida ("Alaun-Erden" o "schwere Erden") era demasiado imprecisa para entender qué tipo de experimentos químicos realizó.
El peróxido de hidrógeno fue descubierto en 1818 por el químico francés Louis-Jacques Thenard, quien lo denominó eau oxygénée (agua oxigenada).
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