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三氧化二氢
✍ dations ◷ 2025-04-04 07:32:07 #三氧化二氢
过三氧化氢也称为“三氧化氢”或“三氧化二氢”,其化学式为“H2O3”或“HOOOH”,是氢元素的氧化物。他是一种不稳定的化合物,在水溶液中会分解为水和单线态氧:上述反应的逆反应(向水分子中插入单线态氧原子)一般情况下由于单线态氧原子不足而速率小于正反应速率。理论研究表明,过三氧化氢有顺式和反式共两种异构体,其中反式异构体比顺式异构体更稳定。二阶全活化空间微扰理论(complete active space perturbation theory of second order,CASPT2)预测结果显示,在单激发态中,顺式过三氧化氢寿命最长的激发态为21A",跃迁能为167.43nm,寿命为1.44×10-5s;而反式过三氧化氢寿命最长的激发态为21A,其跃迁能为165.52nm,寿命为2.07×10-5s。在生命系统中,臭氧是由单线态氧形成的,现在推测其原理是:臭氧是单线态氧与水产生的H2O3的抗体催化产物。过三氧化氢可由O3和H2O2的反应或水的电解少量制备。用以上两种反应制得的过H2O3的量虽然较少,但已可检测出其存在。若需获得大量H2O3,则要利用有机还原剂(例如氢化偶氮苯)在有机溶剂中低温还原O3,H2O3也能在有机过三氧化氢分解时产生(ROOOH)。O3与H2O2反应(过臭氧化)的过程也被称为“过臭氧过程”(Peroxone process)。而O3与H2O2的混合物曾被用作含有各种有机化合物的地下水的处理剂。上述反应也能产生H2O5及一些环状化合物。光谱学分析已指出H2O3分子具有曲折的结构(H-O-O-O-H),具有C2对称性,其中,H2O3O-O键的键长约为142.8pm,略短于H2O3中的146.4pm。O-H键的键长为96.6pm,H-O-O键角为101.9°,O-O-O键角为106.8°,H-O-O-O二面角为81.2°。H2O3还可能以多种二聚体及三聚体的形式存在。H2O3是一种弱电解质,其酸性比H2O2略强,在溶液中可电离产生H+和OOOH-。其能自发地分解为水与单线态氧。室温下有机溶剂中的H2O3的半衰期约为16min,而H2O3在水中的半衰期只有几毫秒。H2O3能与有机硫化物反应生成亚砜,但现在对这类反应的了解仍不多。由于在生命系统中H2O3像臭氧/过氧化氢混合物一样,也能由人体内的抗体能产生,并利用其强氧化性对抗入侵的细菌等病原体。所以新近的研究认为H2O3是上述混合物中起抗菌作用的活性物质。生命系统中H2O3由免疫细胞产生的单线态氧和水反应获得(该化学反应的方向视各物质的浓度而定)。2005年,H2O3被利用微波光谱学在超音速客机中发现,其分子呈现反式构象(trans conformation),其中的O-O键短于H2O2中的O-O键。计算化学方面的预测表明还可能有包含更多氧原子的链状分子(或多氧化氢)存在,在低温气体中,甚至连具有无数个氧原子的链也可能存在。在该证据支持下,一项对星际物质中的这类物质的寻找可能将会展开。
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