La dificultad de oxigenar el agua oxigenada

El agua oxigenada es un compuesto químico con muchos usos diferentes que usamos con relativa frecuencia en nuestra vida diaria (quién más o quién menos). Aun así, se trata de una sustancia mucho más difícil de obtener de lo que su nombre sugiere.

Las moléculas de agua

Incluso a la persona que más aborrecía la química en el instituto le sonará la fórmula química «H2O». Estos tres caracteres tan sencillos representan el agua y resumen a la perfección de qué está hecha cada una de sus moléculas: dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O).

Pese el rencor que siente por la química, esa misma persona también habrá deducido que el «agua oxigenada» debe ser algún tipo de «agua» cuyas moléculas contienen más oxígeno de lo habitual. Y tiene toda la razón del mundo: el agua oxigenada (o peróxido de hidrógeno) está hecha de moléculas compuestas por dos átomos de hidrógeno y dos de oxígeno, por lo que su fórmula química es «H2O2».

Teniendo esto en cuenta, podría parecer que producir agua oxigenada es fácil. Al fin y al cabo, parece que lo único que hay que hacer es añadir un átomo de oxígeno a cada una de sus moléculas… Pero las reacciones químicas pocas veces resultan tan sencillas.

Aunque existen diferentes métodos con distintos grados de complejidad para producir peróxido de hidrógeno, el más utilizado se basa en la descomposición de una sustancia completamente distinta, la antraquinona, un compuesto químico que se usa como base para producir pigmentos y tiene aplicaciones en medicina. El proceso empieza mezclando la antraquinona con paladio pulverizado, suspendiendo las dos sustancias en un disolvente orgánico y burbujeando hidrógeno a través de la mezcla. En esta situación, el paladio actúa como catalizador y provoca que el hidrógeno reaccione con la antraquinona, convirtiendo sus moléculas en 2-alkil-antraquinona. Una vez terminada la reacción, se introduce oxígeno, un elemento que oxida la 2-alkil-antraquinona y la convierte de nuevo en antraquinona.

Durante esta última transformación, las moléculas de 2-alkil-antraquinonan libera dos átomos de hidrógeno y dos de oxígeno combinados en forma de peróxido de hidrógeno o, lo que es lo mismo, agua oxigenada.

Cuando la reacción termina, se introduce agua «normal» en la mezcla para que el agua oxigenada se disuelva en ella y así sea posible separarlo del resto de los compuestos químicos. De esta manera, se obtiene una solución con de peróxido de hidrógeno en agua corriente.

Ahora bien, al contrario que el agua «normal», las moléculas de peróxido de hidrógeno son un poco inestables.

Agua inestable

Los dos átomos de oxígeno que contienen las moléculas del agua oxigenada están unidos por un tipo de enlace químico muy débil que se rompe con facilidad cuando interacciona con la luz visible o si la sustancia entra en contacto con ciertos metales o sus compuestos. Por ejemplo, si se echa agua oxigenada sobre un trozo de pirolusita, un mineral compuesto por óxido de manganeso, el líquido empezará a burbujear a medida que los enlaces entre sus átomos de oxígeno se rompen y este elemento escapa en forma de gas. Además, al perder uno de sus átomos de oxígeno, las moléculas de agua oxigenada se convierten en agua «normal» durante le proceso.

La «desoxigenación» del agua oxigenada se puede evitar guardándola dentro un recipiente opaco y en un lugar frío, pero, a su vez, esta sustancia tiene muchas aplicaciones en el mundo de la química precisamente por su tendencia de deshacerse de sus átomos de oxígeno. Por ejemplo, alrededor de la mitad de la producción anual de peróxido de hidrógeno se destina al blanqueado de papel, ya que muchos pigmentos reaccionan químicamente con esos átomos de oxígeno individuales y se convierten en sustancias incoloras. Este mismo poder «blanqueante» es el motivo por el que el agua oxigenada se incluye como parte de la formulación de algunos detergentes, en dentífricos o en los productos que sirven para desteñir el cabello.

Esos átomos de oxígeno tan reactivos que liberan las moléculas de agua oxigenada al descomponerse también sirven para desinfectar superficies: el oxígeno reacciona químicamente con el material que compone las paredes muchos virus, bacterias, hongos y esporas y las destruye, eliminando así los patógenos.

Ahora bien, aunque el agua oxigenada siempre se diluye en agua «normal», una concentración muy alta de esta sustancia en la disolución puede resultar peligrosa. De hecho, el agua oxigenada es tan reactiva en altas concentraciones que es capaz de corroer los materiales que entra en contacto, incluyendo la piel humana. Por ejemplo, en esta imagen podéis observar lo que ocurre cuando se expone la piel brevemente a agua oxigenada con una concentración del 35%.

El agua oxigenada es una de estas sustancias que llevamos usando toda la vida sin pararnos a pensar realmente qué es o por qué tiene los usos que tiene. Sin embargo, como ocurre con muchos otros compuestos químicos cotidianos, echarle un vistazo más de cerca revela sorpresas inesperadas.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Cuando se habla de que el agua del océano, un lago o un río está más o menos oxigenada, no significa que contenga peróxido de hidrógeno. En este caso, la expresión es simplemente una referencia a la cantidad de oxígeno disuelto que contiene el agua (no que esté presente en su estructura molecular, como es el caso del peróxido de hidrógeno).

REFERENCIAS (MLA):

• Qunlai Chen, “Development of an anthraquinone process for the production of hydrogen peroxide in a trickle bed reactor—From bench scale to industrial scale”. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, volumen 47, número 5, pp. 787-792 (2008).