過三氧化氫也稱為「三氧化氫」或「三氧化二氫」,其化學式為「H2O3」或「HOOOH」,是元素氧化物。他是一種不穩定的化合物,在溶液中會分解為水和單線態氧

Quick Facts 過三氧化氫, 識別 ...
過三氧化氫
IUPAC名
Trioxidane
三氧烷
別名 三氧化二氫
識別
CAS號 14699-99-1  checkY
PubChem 166717
ChemSpider 145859
SMILES
 
  • [H]OOO[H]
InChI
 
  • 1/H2O3/c1-3-2/h1-2H
InChIKey JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYAV
Gmelin 200290
ChEBI 46736
性質
化學式 H2O3
摩爾質量 50.01 g·mol−1
外觀 無色至微紫色液體[來源請求]
密度 1.672 g/cm3
溶解性 混溶
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。
Close

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。

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1.44×10-5s;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2.07×10-5s。[1]

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[2]

製備

過三氧化氫可由O3H2O2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(ROOOH)。[3]

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混合物曾被用作含有各種有機化合物地下水的處理劑。上述反應也能產生H2O5及一些環狀化合物[4]

結構

光譜學分析已指出H2O3分子具有曲折的結構(H-O-O-O-H),具有C2對稱性,其中,H2O3O-O鍵的鍵長約為142.8pm,略短於H2O3中的146.4pm。O-H鍵的鍵長為96.6pm,H-O-O鍵角為101.9°,O-O-O鍵角為106.8°,H-O-O-O二面角為81.2°。[3]

H2O3還可能以多種二聚體三聚體的形式存在。

酸性

H2O3是一種弱電解質,其酸性比H2O2略強,在溶液中可電離產生H+和OOOH-[5]

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,但現在對這類反應的了解仍不多。

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。[2][6]生命系統中H2O3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)。[3][7]

2005年,H2O3被利用微波光譜學超音速客機中發現,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。[5]

參考文獻

Wikiwand in your browser!

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.

Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.

Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.