過三氧化氫

過三氧化氫也稱為“三氧化二氫”,其化學式為“H2O3”或“HOOOH”,是氫元素的氧化物。H2O3在常溫下為無色至微紫色液體,易揮發,有魚腥味。

簡介

是一種不穩定的化合物,在水溶液中會分解為水和單線態氧:

上述反應的逆反應(向水分子中插入單線態氧原子)一般情況下由於單線態氧原子不足而速率小於正反應速率。在生命系統中,臭氧是由單線態氧形成的,現在推測其原理是:臭氧是單線態氧與水產生的H2O3的抗體催化產物。

過三氧化氫 過三氧化氫

理論研究表明,過三氧化氫有順式和反式共兩種異構體,其中反式異構體比順式異構體更穩定。二階全活化空間微擾理論(complete active space perturbation theory of second order,CASPT2)預測結果顯示,在單激發態中,順式過三氧化氫壽命最長的激發態為21A",躍遷能為167.43nm,壽命為1.44×10s;而反式過三氧化氫壽命最長的激發態為21A,其躍遷能為165.52nm,壽命為2.07×10s。

物理特性

過臭氧酸

外觀與性狀: 無色或微紫色易揮發性液體,有魚腥味。

(℃): (40%恆沸溶液)

密度:1.672g/cm3

相對密度(水=1):0.37143

相對蒸氣密度(空氣=1): 4.5

飽和蒸氣壓(kPa): 24.07(24℃)

溶解性: 與水混溶,溶於鹼液,不溶於純乙醇,

禁配物: 鹼類、胺類、鹼金屬、易燃或可燃物。

若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

製備

過三氧化氫可由O3和H2O2的反應或水的電解少量製備。用以上兩種反應製得的過H2O3的量雖然較少,但已可檢測出其存在。

若需獲得大量H2O3,則要利用有機還原劑(例如氫化偶氮苯)在有機溶劑中低溫還原O3,H2O3也能在有機過三氧化氫分解時產生(HOOOH)。

過臭氧過程

O3與H2O2反應(過臭氧化)的過程也被稱為“過臭氧過程”(Peroxone process)。而O3與H2O2的混合物曾被用作含有各種有機化合物的地下水的處理劑。上述反應也能產生H2O5及一些環狀化合物。

化學特性

化學性質

遇氧化物劇烈反應,可引起爆炸,強腐蝕性,蒸汽劇毒。

結構

光譜學分析已指出H2O3分子具有曲折的線性結構(H-O-O-O-H),其中,H2O3O-O鍵的鍵長約為142.8pm,略短於H2O3中的146.4pm。

H2O3還可能以多種二聚體及三聚體的形式存在。

酸性

H2O3是一種強電解質,其酸性比H2O2稍強,在溶液中可電離產生H和OOOH。過三氧化氫是一種強酸,濃過三氧化氫具有極強的揮發性,因此盛有濃過三氧化氫的容器打開後能在上方看見酸霧。

反應

其能自發地分解為水與單線態氧。室溫下有機溶劑中的H2O3的半衰期約為16min,而H2O3在水中的半衰期只有幾毫秒。

H2O3能與有機硫化物反應生成亞碸,對這類反應的了解仍不多。

電解後正極產生氣體收集震盪發生爆炸並產生臭氧。

存在與存在形式

由於在生命系統中H2O3像臭氧/過氧化氫混合物一樣,也能由人體內的抗體能產生,並利用其強氧化性對抗入侵的細菌等病原體。所以新近的研究認為H2O3是上述混合物中起抗菌作用的活性物質。生命系統中H2O3由免疫細胞產生的單線態氧和水反應獲得(該化學反應的方向視各物質的濃度而定)。

2005年,H2O3被利用微波光譜學在超音速客機中發現,其分子呈現反式構象(trans conformation),其中的O-O鍵短於H2O2中的O-O鍵。

計算化學方面的預測表明還可能有包含更多氧原子的鏈狀分子(或多氧化氫)存在,在低溫氣體中,甚至連具有無數個氧原子的鏈也可能存在。

在該證據支持下,一項對星際物質中的這類物質的尋找可能將會展開。

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