Peróxido de hidrógeno

El peróxido de hidrógeno (H₂O₂), es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuer­temente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que éste. Es conocido por ser un poderoso oxidante.

También conocido como agua oxigenada, es un líquido incoloro a temperatura ambiente con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso ocurren naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone rápidamente a oxígeno y agua con liberación de calor. Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce.

El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (3 a 9%) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y pasta de papel, y al 90% como componente de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas. En otras áreas como en la investigación se utiliza para medir la actividad de algunas enzimas como la catalasa.

Propiedades fisicoquímicas

El peróxido de hidrógeno puro ($H_{2}O_{2}\,$), es un líquido denso y claro, con una densidad de $1,47{\begin{matrix}{\frac {g}{cm^{3}}}\end{matrix}}\,$ a 0 °C. Se funde a –0,4 °C y su punto de ebullición normal es de 151 °C.

Estereoquímica

De manera similar a la del agua, el peróxido de hidrógeno presenta un eje de simetría $C_{2}\,$ (eje rotado a 180°) y además presenta tres conformaciones cis-planar (grupo de simetría C2v), cis-no planar (grupo de simetría C2) y trans-planar (grupo de simetría C2h). De ellos se ha demostrado experimentalmente que la forma espacial trans-planar es más estable que las configuraciones cis.

Reactividad

El peróxido de hidrógeno concentrado es una sustancia peligrosamente reactiva, debido a que su descompo­sición para formar agua y oxígeno es sumamente exotérmica. La siguiente reacción termoquímica demuestra ese hecho:

$2H_{2}O_{2}(l)\rightarrow 2H_{2}O(l)+O_{2}(g)\;\Delta H^{0}=-196,0\mathrm {kJ} \,$

La descomposición puede tener lugar con una violencia explosiva, si el peróxido de hidrógeno a altas concentraciones se pone en contacto con sustancias que pueden catalizar la reacción, por ello el peróxido de hidrógeno es etiquetado como reacti­vo químico en disoluciones acuosas de más del $30\%{\begin{matrix}{\frac {W}{W}}\end{matrix}}\,$ Una solución que contiene cerca del $3\%{\begin{matrix}{\frac {W}{W}}\end{matrix}}\,$ de $H_{2}O_{2}\,$, se usa comúnmente como un antiséptico leve. Soluciones más concentradas se emplean para procesamiento del algodón, la lana o la seda, aprovechando la reactividad del compuesto sobre los carbohidratos presentes en estas telas.

Rol como agente oxidante y reductor

El peróxido de hidrógeno es capaz de actuar ya sea como agente oxidante o como reductor. Las ecuaciones que se muestran a continuación presentan las semirreacciones en medio ácido:

$2H^{+}(ac)+H_{2}O_{2}(ac)+2e^{-}\rightarrow 2H_{2}O(l)\qquad E_{red}^{o}=1,77V\,$

$H_{2}O_{2}(ac)\rightarrow O_{2}(g)+2H^{+}(ac)+2e^{-}\qquad E_{ox}^{o}=0,67V\,$

En solución básica, los potenciales correspondientes al electrodo estándar, son de 0,87 V para la reducción del peróxido de hidrógeno y de 0,08 V para su oxidación.

Toxicidad

El peróxido de hidrógeno es tóxico, e incluso puede causar embolias al descomponerse dentro del aparato digestivo debido a liberación de burbujas de oxígeno. Es muy irritante en concentraciones altas, ya que causa quemaduras temporales al desprenderse en la reacción el oxígeno.

El peróxido de hidrógeno en concentraciones menores al 3% es usado en todo el mundo para curar varias enfermedades, como algunos tipos de cáncer y esclerosis múltiple entre otras y su uso es cada día más conocido (Ver oxigenoterapia o tratamientos con peróxido de hidrógeno).

El peróxido de hidrógeno de uso doméstico al 3% no debe ingerirse o usarse para ningún tratamiento de oxigenoterapia ya que contiene gran cantidad de estabilizantes y metales que son muy dañinos al cuerpo humano. El peróxido para terapias debe ser peróxido puro, sin ningún tipo de metal ni estabilizadores y en concentración menor al 3%.

Inhalar el producto para uso doméstico (3%) puede producir irritación de las vías respiratorias, mientras que el contacto con los ojos puede producir leve irritación. Inhalar vapores de las soluciones concentradas (más del 10%) puede producir grave irritación pulmonar.

La ingestión de soluciones diluidas de peróxido de hidrógeno puede inducir vómitos, leve irritación gastrointestinal, distensión gástrica, y en raras ocasiones, erosiones o embolismo (bloqueo de los vasos sanguíneos por burbujas de aire) gastrointestinal. Ingerir soluciones de 10-20% de concentración produce síntomas similares, sin embargo, los tejidos expuestos pueden también sufrir quemaduras. Ingerir soluciones aún más concentradas, además de lo mencionado anteriormente, puede también producir rápida pérdida del conocimiento seguido de parálisis respiratoria.

El contacto de una solución del 3% de peróxido de hidrógeno con los ojos puede causar dolor e irritación, sin embargo las lesiones graves son raras. La exposición a soluciones más concentradas puede producir ulceración o perforación de la córnea. El contacto con la piel puede producir irritación y descoloramiento pasajero de la piel y el cabello. El contacto con soluciones concentradas puede causar graves quemaduras de la piel y ampollas.

Se desconoce si la exposición al peróxido de hidrógeno puede afectar la reproducción en seres humanos.

Aplicaciones

Industriales

El peróxido de hidrógeno tiene muchos usos industriales, como el blanqueo de la pulpa de papel, blanqueo de algodón, blanqueo de telas y en general cada día se usa más como substituto del cloro. En la industria alimenticia se usa mucho para blanquear quesos, pollos, carnes, huesos y también se usa en el proceso para la elaboración de aceites vegetales.

En la industria química se usa como reactivo y es muy importante en la elaboración de fármacos.

Aeroespaciales

El peróxido de hidrógeno se usa en la industria aeroespacial como combustible de cohetes en motores de cohete monopropelantes o como aportación de oxígeno en motores bipropelantes. Este peróxido se usa por lo general a una concentración del 90% y es extremadamente puro.

También se usa en concentraciones al 80% como impulsor de las turbobombas que alimentan tanto el combustible como el oxidante en grandes motores de cohete.

Restauración de objetos de arte

El peróxi­do de hidrógeno se emplea en trabajos de restauración. En muchas pinturas antiguas, los pigmentos blancos a base de carbonato de plo­mo (II) se han decolorado debido a la formación del sulfuro de plomo (II), que posee un particular color negro. El peróxi­do de hidrógeno, reacciona de manera que logra convertir el sulfuro de plomo (II) a sulfato de plomo (II) (color blanco). Ambas sales son insolubles en agua. La reacción es como se muestra en la ecuación.

$PbS(s)+4H_{2}O_{2}(ac)\rightarrow PbSO_{4}(s)+4H_{2}O(l)\,$

Desinfección

El peróxido de hidrógeno es un antiséptico general. Su mecanismo de acción se debe a la efervescencia que produce, ya que la liberación de oxígeno destruye los microorganismos anaerobios estrictos, y el burbujeo de la solución cuando entra en contacto con los tejidos y ciertas sustancias químicas, expulsa restos tisulares fuera del conducto. Se utiliza en dermoaplicaciones, limpieza de dentaduras y desinfección bucal.

Además aprovechando la actividad de la peroxidasa presente en la sangre también se usa junto a la fenolftaleína para detectar la presencia de ésta (test de Kastle-Meyer).

Otros usos domésticos

• Acuarios: el peróxido de hidrógeno (de 10 volúmenes) puede ser usado en los acuarios de peces tropicales para combatir a la Cyanobacteria, la cual muere en un plazo inferior a las 12 horas desde su aplicación incorporando 15 ml/100 L de agua.
• Decoloración del cabello y del vello.
• Limpieza y quita manchas.

Enlaces externos

• ATSDR.cdc.gov (Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU., en español. Preguntas frecuentes ToxFAQs™: peróxido de hidrógeno; en dominio público).
• Copublications.GreenFacts.org (el peróxido de hidrógeno en blanqueadores dentales; resumen de un informe del CCPC [comité científico de la Comisión Europea]).
• ingenieriaquimica.org (diagrama de flujo del peróxido de hidrógeno: esquema de producción industrial del peróxido de hidrógeno.
• INSHT.es (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: ficha internacional de seguridad química del peróxido de hidrógeno).
• TecAeroMex.com (Tecnología Aeroespacial Mexicana: el peróxido de hidrógeno usado como combustible de cohetes).