Hidrotrióxidos, una nueva clase de compuestos químicos Detectan un nuevo tipo de sustancia química extremadamente reactiva en la atmósfera "Estos compuestos siempre han existido, solo que no los conocíamos" científicos descubren por primera vez la formación en la atmósfera de hidrotrióxidos, un compuesto extremadamente oxidante. Millones de toneladas del tipo químico pueden formarse en la atmósfera cada año.
La importancia de la primera detección con éxito de esta clase de sustancias solo se pondrá de manifiesto en los próximos años, según el equipo científico. Una nueva clase de compuestos químicos ha sido detectada en la atmósfera, se trata de los hidrotrióxidos, de cuya existencia se sospechaba, pero sin pruebas y cuyo efecto en la salud humana y en el clima global debe aún estudiarse. Un equipo encabezado por el Instituto Leibzniz de Investigación Troposférica (Tropos), en Alemania, un estudio en el que aporta por primera vez pruebas de que la formación de hidrotrióxidos (ROOOH) se produce también en condiciones atmosféricas, y documentan su formación. Reacción ROO+OH
ROOOH oxigeno átomo en rojo
Reacción química que produce hidrotrióxido a partir de peróxido. Foto: UCPH
Los hidrotrióxidos (ROOOH) son sustancias gaseosas con un grupo formado por tres átomos consecutivos de oxígeno "O" y un átomo de hidrógeno "H", que está unido a un resto orgánico (R). En experimentos de laboratorio, demostraron que los hidrotrióxidos se forman durante la descomposición atmosférica de sustancias conocidas y ampliamente emitidas, como el isopreno y el sulfuro de dimetilo. Mediante cálculos químicos cuánticos y modelos se han estimado datos importantes sobre esta nueva clase de sustancias y se calcula que su vida útil va de minutos a horas, lo que las hace lo suficientemente estables como para reaccionar con otros compuestos atmosféricos. Capa inferior de la atmósfera un gran reactor químico La capa inferior de la atmósfera terrestre es un gran reactor químico en el que se transforman cada año varios millones de toneladas métricas de hidrocarburos, emitidos por los bosques o por fuentes antropogénicas, lo que conduce finalmente a la formación de dióxido de carbono y agua.
Henrik Grum Kjærgaard en el laboratorio. Foto: UCPH "El tipo de compuestos que hemos descubierto son únicos en su estructura. Y, como son extremadamente oxidantes, lo más probable es que aporten una serie de efectos que aún no hemos descubierto", indicó Henrik Frum Kjaergaard, uno de los firmantes de la Universidad de Copenhague.
Es necesario, agregó Torsten Berndt del Instituto Tropos, "seguir investigando para determinar el papel de los hidrotrióxidos en la salud y el medioambiente". Preguntas sin resolver sobre los hidrotrióxidos En todo caso, Kjaergaard hizo hincapié en que estos compuestos "siempre han existido, solo que no los conocíamos" y tener ahora pruebas de su formación significa que se puede estudiar su efecto de forma más específica y responder a si "resultan ser peligrosos". El equipo sospecha que los hidrotrióxidos son capaces de penetrar en las diminutas partículas del aire, conocidas como aerosoles, donde formarían nuevos compuestos con nuevos efectos. "Es fácil imaginar que se formen nuevas sustancias en los aerosoles que sean perjudiciales si se inhalan. Pero es necesario seguir investigando para abordar estos posibles efectos sobre la salud", afirmó. La importancia de la primera detección con éxito de esta clase de sustancias solo se pondrá de manifiesto en los próximos años, según el equipo científico. “La mayor parte de la actividad humana conlleva la emisión de sustancias químicas a la atmósfera. Por eso, conocer las reacciones que determinan la química atmosférica es importante para poder predecir cómo afectarán nuestras acciones a la atmósfera en el futuro”, afirma Kristan H. Møller, también químico de la Universidad de Copenhague. Las investigaciones del equipo proporcionan ahora las primeras observaciones directas de la formación de hidrotrióxido en condiciones atmosféricas a partir de varias sustancias que se sabe que están presentes en nuestro aire. Los químicos estudiaron la forma en que probablemente se sintetiza el compuesto, el tiempo que permanece y cómo se degrada. Por ejemplo, el isopreno puede reaccionar en la atmósfera para generar unos 10 millones de toneladas métricas de hidrotrióxido cada año. Según los cálculos del equipo, casi cualquier compuesto podría, en teoría, desempeñar un papel en la formación atmosférica de hidrotrióxidos, que permanecen intactos entre unos minutos y unas horas. En ese tiempo, los hidrotrióxidos pueden participar en una serie de otras reacciones como potente oxidante. “Es fácil imaginar que en los aerosoles se formen nuevas sustancias que sean nocivas si se inhalan. Pero es necesario seguir investigando para abordar estos posibles efectos sobre la salud”, afirmó Kjærgaard. Otras investigaciones empezarán a desentrañar el papel que desempeñan los hidrotrióxidos en el cóctel atmosférico de nuestro planeta, esperan los científicos. ¿Impacto en el clima? Si bien los aerosoles también tienen un impacto en el clima, son una de las cosas más difíciles de describir en los modelos climáticos. Y según los investigadores, existe una alta probabilidad de que los hidrotrióxidos afecten la cantidad de aerosoles que se producen. "Como los aerosoles reflejan y absorben la luz solar, esto afecta el balance de calor de la Tierra, es decir, la proporción de luz solar que la Tierra absorbe y devuelve al espacio. Cuando los aerosoles absorben sustancias, crecen y contribuyen a la formación de nubes, lo que afecta al clima de la Tierra también", dijo Kjaergaard. Los investigadores esperan que el descubrimiento de los hidrotrióxidos nos ayude a aprender más sobre los efectos de las sustancias químicas que emitimos.
El Instituto Tropos se encargó principalmente de las investigaciones de laboratorio realizadas en un tubo de flujo libre a temperatura ambiente combinado con el uso de espectrómetros de masas muy sensibles.
Montaje de laboratorio del experimento de flujo de chorro libre en el TROPOS de Leipzig El Instituto Tecnológico de California (Caltech) aportó información sobre la estabilidad de los hidrotrióxidos y la Universidad de Copenhague realizó cálculos de química cuántica para describir los mecanismos de reacción, así como su temperatura y foto estabilidad. Durante mucho tiempo se pensó que los compuestos químicos de hidrotrióxidos que contienen un átomo de hidrógeno y tres átomos de oxígeno eran demasiado inestables para durar mucho tiempo en condiciones atmosféricas. Pero la nueva investigación muestra, en cambio, que los hidrotrióxidos son un producto regular de muchas reacciones químicas comunes y que pueden permanecer lo suficientemente estables como para reaccionar con otros compuestos en la atmósfera. "Mostramos que la vida útil de uno de ellos era de al menos 20 minutos", dijo a WordsSideKick.com Henrik Grum Kjærgaard, químico de la Universidad de Copenhague. "Así que eso es suficiente para que hagan cosas en la atmósfera". Kjærgaard es uno de los autores de un nuevo estudio sobre la formación de hidrotrióxido en la atmósfera, publicado en línea el 26 de mayo en la revista Science (opens in new tab). El descubrimiento no significa que algo nuevo esté sucediendo en la atmósfera; más bien, parece que allí siempre se han formado hidrotrióxidos. Pero el nuevo estudio es la primera vez que se verifica la existencia de estos productos químicos ultra reactivos en la atmósfera. "Ahora podemos mostrar, a través de la observación directa, que estos compuestos realmente se forman en la atmósfera, que son sorprendentemente estables y que se forman a partir de casi todos los compuestos químicos", dijo el estudiante de doctorado de la Universidad de Copenhague, Jing Chen, segundo autor del estudio. , dijo en un comunicado (se abre en una pestaña nueva). "Todas las especulaciones ahora deben ser puestas a descansar".
Oxidantes potentes Los hidrotrióxidos son un tipo de polióxido de hidrógeno. El agua es el polióxido de hidrógeno más simple y común, con dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, o H2O. Otro polióxido de hidrógeno es el peróxido de hidrógeno, que tiene dos átomos de oxígeno H2O2 y se usa comúnmente como blanqueador o desinfectante. El átomo de oxígeno adicional también hace que muchos peróxidos sean extremadamente inflamables y, a veces, se usan como componente de los combustibles para cohetes. Relacionado: ¿Por qué la Tierra tiene una atmósfera? Los hidrotrióxidos van un paso más allá, ya que tienen tres átomos de oxígeno unidos entre sí, lo que los hace incluso más reactivos que los peróxidos. Se escriben químicamente como ROOOH, donde R es cualquier grupo enlazado, como un grupo de carbono. Pero si bien se sabe que los peróxidos pueden formarse a partir de reacciones químicas en la atmósfera, no se sabía hasta ahora que los hidrotrióxidos también pueden formarse allí, aunque durante un tiempo relativamente corto antes de que se descompongan en sustancias químicas menos reactivas. En el nuevo estudio, los investigadores estiman que cada año se forman en la atmósfera alrededor de 11 millones de toneladas (10 millones de toneladas métricas) de hidrotrióxidos como producto de una de las reacciones más comunes: la oxidación del isopreno, una sustancia producida por muchas plantas y animales y que es el principal componente del caucho natural. Los investigadores estiman que alrededor del 1% del isopreno liberado a la atmósfera forma hidrotrióxidos, y que se producen a partir de estas reacciones en concentraciones muy bajas, alrededor de 10 millones de moléculas de hidrotrióxido en un centímetro cúbico de la atmósfera, que es solo un rastro muy débil. "Estamos muy contentos de haber podido demostrar que los hidrotrióxidos están ahí y que viven lo suficiente como para ser probablemente importantes en la atmósfera", dijo el autor principal del estudio, Torsten Berndt, químico atmosférico del Instituto Leibniz para la Investigación Troposférica (TROPOS) en Leipzig, Alemania, le dijo a WordsSideKick.com en un correo electrónico. Experimentos atmosféricos Berndt dirigió los experimentos de laboratorio de investigación en TROPOS para descubrir si los hidrotrióxidos se producían de hecho por reacciones químicas en la atmósfera, mientras que el equipo de la Universidad de Copenhague estudió los aspectos teóricos de cómo se forman los hidrotrióxidos. Berndt y sus colegas utilizaron espectrometría de masas muy sensible para detectar los hidrotrióxidos ultrarreactivos, una técnica que puede determinar el peso molecular de los productos químicos para averiguar en qué átomos consisten. Las reacciones para producir los hidrotrióxidos tuvieron lugar en el sistema de flujo de chorro libre TROPOS (se abre en una pestaña nueva), que crea un flujo de aire sin obstrucciones por límites sólidos. Y el estudio también utilizó los resultados de experimentos en una cámara atmosférica en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena. Ahora que su investigación ha confirmado que los hidrotrióxidos se forman por reacciones químicas comunes en la atmósfera, los científicos investigarán cómo los compuestos podrían afectar la salud humana y el medio ambiente durante los minutos u horas de actividad antes de que los compuestos se descompongan, dijo Berndt.
"A partir del conocimiento de la química orgánica, podemos esperar que los hidrotrióxidos actúen como oxidantes en la atmósfera", dijo. También es posible que los hidrotrióxidos puedan tener un efecto cuando nuestros pulmones respiran aire que los contiene en concentraciones muy bajas, "pero todo esto es muy especulativo en este momento". Berndt dijo que los hidrotrióxidos también podrían penetrar en los aerosoles atmosféricos partículas sólidas muy finas o gotas líquidas suspendidas en la atmósfera, como la ceniza de las erupciones volcánicas o el hollín de grandes incendios y podrían iniciar reacciones químicas allí. Pero "las investigaciones experimentales sobre eso son muy desafiantes", dijo. "Hay mucho que hacer". Martin Eduardo Lucione https://facebook.com/Ecoalfabetización https://issuu.com/martinlucione Extraído Science Tom Metcalfe - EFE, Europa Press, Science
