Nuevo químico extremadamente reactivo descubierto en la atmósfera
Millones de toneladas de una clase de sustancias químicas extremadamente reactivas llamadas hidrotrióxidos pueden permanecer en la atmósfera durante varias horas, sugiere un nuevo estudio, lo que podría tener implicaciones para la salud humana y el clima global.
Los químicos interactúan con otros compuestos extremadamente rápido, y su presencia significa que los químicos tendrán que repensar cómo ocurren los procesos en la atmósfera.
Durante mucho tiempo se pensó que los hidrotrióxidos, compuestos químicos 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».
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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 ciencia (se abre en una pestaña nueva).
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 químicos ultrarreactivos 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».
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Oxidantes poderosos
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.
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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, hasta ahora no se sabía 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 [hydrotrioxides] están allí y que viven lo suficiente como para ser, muy probablemente, importantes en la atmósfera», dijo a WordsSideKick.com el autor principal del estudio, Torsten Berndt, químico atmosférico del Instituto Leibniz para la Investigación Troposférica (TROPOS) en Leipzig, Alemania. Email.
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 hacer 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 [hydrotrioxides] actuará como un oxidante 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 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».
Publicado originalmente en Ciencia viva.
