Τοτριοξειδάνιο[1] είναι ανόργανη δυαδική χημική ένωσημεμοριακό τύποΗ2Ο3, αλλά χρησιμοποιήθηκαν γι' αυτό καιοι τύποι H[O3]HκαιH(μ-O3)Η. Αποτελεί το τρίτο κατά σειρά («μητρικό») οξειδάνιο, μετά τονερό [H2O, (μον)οξειδάνιο] καιτουπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2, διοξειδάνιο). Αποτελεί, ακόμη, το πρώτο πολυοξειδάνιο, δηλαδή οξειδάνιο με πάνω από δύο (2) άτομα οξυγόνου στη σειρά.
Η αντίστροφη αντίδραση, δηλαδή ηπροσθήκη νερού σε διοξυγόνο μονής κατάστασης, τυπικά δεν συμβαίνει, εν μέρει εξαιτίας της σπανιότητας του διοξυγόνου μονής κατάστασης. Σεβιολογικά συστήματα, ωστόσο, τοόζον είναι γνωστό ότι παράγει διοξυγόνο μονής κατάστασης, και υποθέτεται ότι υπάρχει μηχανισμός, πουκαταλύεται από ένα αντίσωμα, και παράγει τριοξειδάνιο από διοξυγόνο μονής κατάστασης[2].
Ο όρος «τριοξειδάνιο» επεκτείνεται πέρα από τη «μητρική» ένωση, σε σειρά από «θυγατρικές» ή παράγωγες ενώσεις, ανόργανες καιοργανικές ενώσεις με γενικό τύπο RO3R, όπου τα όχι υποχρεωτικά ίδια R συμβολίζουν υδρογόνο, ανόργανες ή οργανικές μονοσθενείς ρίζες. Τέλος, μπορεί ταδυο (2) R μαζί να συμβολίζουν μια δισθενή ρίζα, οπότε στα τριοξιδάνια ανήκουν καιετεροκυκλικές ενώσεις, που περιέχουν τρία άτομα οξυγόνου στη σειρά, με απλούστερο εκπρόσωπο το1,2,3-τριοξετάνιο. Είναι όλα τους ιδιαίτερα ασταθή και βραχύβια. Πολλά από τα μέλη τους υπάρχουνν, γιατην ώρα τουλάχιστον, μόνο σε υπολογιστικά μοντέλα.
Για πρώτη φορά, την ύπαρξη τριοξείδιου του υδρογόνου πρότεινε οΜαρσελέν Μπερτελό (Pierre Eugène Marcellin Berthelot), που μιλώντας το1880στηΓαλλική Ακαδημία Επιστημών, δήλωσε σχετικά μετο θέμα, πως το τριοξείδιο του υδρογόνου είναι το πιθανό ενδιάμεσο στην αντίδραση αποσύνθεσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Το1895, οΝτμίτρι Μεντελέγιεφ (Дмитрий Иванович Менделеев) πρότεινε τοτετραοξειδάνιο (H2O4), ως ένα άλλο ενδιάμεσο στην αντίδραση αυτή. Η αδυναμία απόδειξης των υποθέσεων αυτών κατά το χρόνο που έγιναν (δηλαδή το19ο αιώνα) οφείλεται στην έλλειψη (τότε) κατάλληλων μεθόδων ανίχνευσης τόσο βραχύβιων χημικών ειδών[3].
Έμμεση απόδειξη γιατην ύπαρξη των πολυοξειδανίων έχουν ληφθεί μέσω πειραμάτων στα οποία γίνεται ηλεκτρική εκκένωση μέσα σε υδρατμούς, ατμούς υπεροξειδίου του υδρογόνου ή και απλά μέσα σε μείγμα υδρογόνου και οξυγόνου, καιστη συνέχεια ακολουθεί ταχεία ψύξη στους -190 ° C. Μετά τη θέρμανση καιτη κλασματική συμπύκνωση σε θερμοκρασία δωματίου (20 °C), λαμβάνεται μείγμα που περιέχει (σχετικά) μεγάλες ποσότητες οξυγόνου και υπεροξειδίου του υδρογόνου,γεγονός που υποδεικνύει την (προσωρινή τουλάχιστον) παρουσία συμπυκνωμάτων ενώσεων με υψηλότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο από το υπεροξείδιο του υδρογόνου (δηλαδή την ύπαρξη πολυοξειδανίων). Μετά τη διεξαγωγή τέτοιων πειραμάτων και προτάθηκε και πάλι η ύπαρξη τριοξειδανίου υπό τις παραπάνω αναφερόμενες συνθήκες[4].
Κατά τη δεκαετία 1960 - 1970οΙ. Νεκρασώφ (И. И. Некрасовым) μελέτησε τα πολυοξιδάνια μεφασματοσκοπίαυπερύθρου.Συγκεκριμένα, μελέτησε την αντίδραση όζοντος (O3) και ατομικού υδρογόνου (|H|) στους -198 °C, διαχωρίζοντας μετά τους υδρατμούς και τους ατμούς υπεροξειδίου του υδρογόνου, που επίσης σχηματίζονται, από τα υπόλοιπα προϊόντα κατάψυξης. Στα προϊόντα αυτά εντόπησε τις νέες περιοχές στα φάσματα υπερύθρων, που αποδώθηκαν στις μεταβολές της ύπαρξης των μορίων τριοξειδανίου και τετραοξειδανίου. Ωστόσο, η πειστική επιχειρηματολογία του Νεκρασώφ δεν έπεισε, ακόμη, (πλήρως) την επιστημονική κοινότητα της εποχής[4].
Το1963οι Τσάψκυ (Чапски) και Βιέλσκυ (Бельски) βρήκαν ότι το τριοξειδάνιο βρίσκεται σε υδατικά διαλύματα που οξινίστηκαν μευδροχλωρικό οξύ (HCl) και ακτινοβολήθηκαν με δέσμη ηλεκτρονίων. Στη συνέχεια, με βάση τακινητικά δεδομένα ώρισαν ότι η μέγιστη ημιζωή της ένωσης σε υδατικό διάλυμα ήταν 17 δευτερόλεπτα (σε συγκέντρωση υδροχλωρικού οξέος 0,027 Μκαισε θερμοκρασία 0 °C)[4][5].
Το τριοξειδάνιο μπορεί να ληφθεί σε μικρές, αλλά ανιχνεύσιμες, ποσότητες με χημική αντίδραση όζοντος καιυπεροξείδιου του υδρογόνου, ή μεηλεκτρόλυσητου νερού. Μεγαλύτερες ποσότητες τριοξειδάνιου έχουν παραχθεί με αντίδραση όζοντος με οργανικά αναγωγικά μέσα, σε χαμηλές θερμοκρασίεςκαισεμια ποικιλία οργανικών διαλυτών, σε αναλογία μετηδιεργασία ανθρακινόνης. Τριοξιοδάνιο παράγεται επίσης μετη διάσπαση οργανικών υδροτριοξείδιων (ROOOH)[6].
Η αντίδραση όζοντος με υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι γνωστή ως «διεργασία υπεροξώνιου» (peroxone process). Αυτό το μίγμα χρησιμοποιήθηκε για κάποιο χρονικό διάαστημα γιατο χειρισμό υπόγειου ύδατος μολυσμένου με οργανικές ενώσεις. Η αντίδραση αυτή παράγει τριοξειδάνιο, αλλά και πενταοξειδάνιο (Η2Ο5)[7].
Το2005, το τριοξειδάνιο παρατηρήθηκε πειραματικά μεφασματοσκοπίαμικροκυμμάτωνσε υπερηχητικό (ρεύμα αερίων). Τομόριότου υπάρχει σε βιδωτή δομή, με δεσμική δίεδρη γωνία Ο-Ο-Η 81,8°. Τα μήκη δεσμών Ο-Ο είναι 142,8 pm, βραχύτερη από 146,4 pm το αντίστοιχο στο υπεροξείδιο του υδρογόνου. Διάφορες διμερείς και τριμερείς μορφές φαίνεται, επίσης, ότι υπάρχουν. Είναι λίγο πιοόξινο από το υπεροξείδιο του υδρογόνου, διιστάμενο σε H+καιΟ3Η-[8].
Το τριοξειδάνιο γρήγορα διασπάται σε νερό και διοξυγόνο μονής κατάστασης, μεημιζωή περίπου ίση με 16 λεπτά, σε οργανικούς διαλύτες, στη θερμοκρασία δωματίου (20 °C), αλλά μόνο μερικά μερικά χιλιοστοδευτερόλεπτα, αν διαλυθεί σε νερό. Αντιδρά μεθειαιθέρες παράγοντας θειοξείδια, αλλά ελάχιστα άλλα είναι γνωστά γιατη χημική δραστηριότητα του τριοξειδάνιου.
Πρόσφατη έρευνα έδειξε ότι το τριοξειδάνιο είναι ένα ενεργό συστατικό, υπεύθυνο για τις αντιμικροβιακές ιδιότητεςτου πολύ γνωστού μίγματος όζοντος - υπεροξείδιου του υδρογόνου. Επειδή καιοιδυο χημικές ουσίες είναι παρούσες σε βιολογικά συστήματα, υπάρχει μια διαφωνία γιατοαν ένα αντίσωμα του ανθρώπινου σώματος μπορεί να παραγάγει τριοξειδάνιο, ως ένα ισχυρό οξειδωτικό ενάντια στα εισβάλλοντα βακτήρια[2][15]. Η πηγή της ένωσης σε βιολογικά συστήματα είναι η αντίδραση διοξυγόνου μονής κατάστασης και νερού, που προχωρά και προς τις δυο κατευθύνσεις, ανάλογα μετο συσχετισμό των συγκεντρώσεων των εμπλεκόμενων χημικών ουσιών. Το διοξυγόνο μονής κατάστασης παράγεται από ανοσοκύτταρα[6][16].
Έρευνα για τριοξειδάνιο και άλλα πολυοξειδάνια στο διάστημα
Ηυπολογιστική χημεία προβλέπει ότι μόρια με αλυσίδα περισσότερων ατόμων οξυγόνου, δηλαδή πολυοξείδια του υδρογόνου, υπάρχουν, ακόμη καιμε άπειρα άτομα οξυγόνου μπορούν να υπάρξουν, σε χαμηλές θερμοκρασίες. Με τις παραπάνω φασματοσκοπικές ενδείξεις έχει αρχίσει μια έρευνα γιατην εύρεση τέτοιων τύπων μορίων στοδιαστρικό ενδιάμέσο[8].
↑Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
↑ 2,02,1 Paul T. Nyffeler, Nicholas A. Boyle, Laxman Eltepu, Chi-Huey Wong, Albert Eschenmoser, Richard A. Lerner, Paul Wentworth Jr. (2004). "Dihydrogen Trioxide (HOOOH) Is Generated during the Thermal Reaction between Hydrogen Peroxide and Ozone". Angewandte Chemie International Edition 43 (35): 4656–4659. doi:10.1002/anie.200460457. PMID 15317003.
↑ 6,06,1Božo Plesničar (2005). "Progress in the Chemistry of Dihydrogen Trioxide (HOOOH)" (PDF). Acta Chim. Slov 52: 1–12. Retrieved 23 April 2012.
↑Xin Xu and William A. Goddard III. Peroxonechemistry:Formation of H2O3 and ring-(HO2)(HO3) from O3/H2O2
↑ 8,08,1Kohsuke Suma, Yoshihiro Sumiyoshi, and Yasuki Endo (2005). "The Rotational Spectrum and Structure of HOOOH". J. Am. Chem. Soc. 127 (43): 14998–14999. doi:10.1021/ja0556530. PMID 16248618.
↑Τα δεδομένα προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων των στοιχείων άνθρακα, πυριτίου και υδρογόνου και τις πηγές«Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982»
