Peróxido de hidrógeno

El peróxido de hidrógeno (H₂O₂), también conocido como agua oxigenada, 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.

A temperatura ambiente es un líquido incoloro 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. El punto de fusión es de –0,4 °C, y su punto de ebullición normal es de 150 °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:

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

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.

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.

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

Uso terapéutico

El peróxido de hidrógeno está generalmente reconocido como seguro por las principales agencias sanitarias del mundo para su uso como agente antimicrobiano, agente oxidante y otros propósitos. Ha sido utilizado como agente antiséptico y antibacteriano desde hace muchos años debido a su efecto oxidante. Aunque su uso ha descendido los últimos años debido a la popularidad de otros productos sustitutivos, todavía se utiliza en muchos hospitales y clínicas.

Desinfección

El peróxido de hidrógeno es un antiséptico general. Su mecanismo de acción se debe a sus efectos oxidantes: produce OH y radicales libres que atacan una amplia variedad de compuestos orgánicos (entre ellos, lípidos y proteínas que componen las membranas celulares de los microorganismos). La encima catalasa presente en los tejidos degrada rápidamente el peróxido de hidrógeno, produciendo oxígeno, que dificulta la germinación de esporas anaerobias.

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 sangre (test de Kastle-Meyer).

Toxicidad

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.

Inhalar el producto para uso doméstico (3%) puede producir irritación de las vías respiratorias. Inhalar vapores de las soluciones concentradas (más del 10%) puede producir grave irritación pulmonar.

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.

Usos alternativos

La American Cancer Society afirma que "no hay evidencia científica de que el uso del peróxido de hidrógeno como tratamiento contra el cáncer sea seguro, efectivo o útil" y aconseja a los pacientes "permanecer bajo el cuidado de médicos cualificados que utilizan métodos de tratamiento probados" y pruebas clínicas aceptadas en caso de tratamientos experimentales.​

El peróxido de hidrógeno de uso doméstico al 3% no debe ingerirse o usarse para ningún tratamiento de oxigenoterapia, ya que contiene estabilizantes que tienen una toxicidad significativa. El peróxido para terapias debe ser peróxido puro, sin ningún tipo de estabilizadores, y en concentración menor al 3%.

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. La desventaja es que, al realizarse esto, se produce un maltrato del cuero cabelludo, y en algunos casos se debilita causando una ligera alopecia temporal.

• Limpieza y quitamanchas

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).