El agua puede formar espontáneamente peróxido de hidrógeno, y finalmente entendemos por qué

Desde que nos sumergimos en una pandemia mundial, probablemente somos mucho más conscientes de estar rodeados de microgotas de agua. En el aire húmedo o expulsadas al toser, estornudar o hablar, estas gotitas pueden transportar partículas diminutas, desde la contaminación hasta virus como la gripe.

En 2019, la química básica de estas motas de agua ambiental dio una sorpresa: los investigadores descubrieron que las gotas de agua ordinarias, por lo demás benignas, podrían de alguna manera formar espontáneamente pequeñas pero significativas cantidades de peróxido de hidrógeno (H2O2).

Sí, la misma sustancia débilmente ácida que usamos para decolorar el cabello o desinfectar heridas.

Ahora, un equipo de investigadores ha descubierto que la reacción espontánea se produce al entrar en contacto con superficies sólidas y puede desempeñar un papel en la estacionalidad de la gripe.

“Creemos que sabemos mucho sobre el agua, una de las sustancias más comúnmente encontradas, pero luego nos sentimos honrados”, dice el químico de la Universidad de Stanford, Richard Zare, quien fue parte de ambos descubrimientos.

A granel, el agua es bastante estable, pero dividirla en pequeñas gotas parece cambiar drásticamente su comportamiento en comparación.

A medida que los objetos se reducen de tamaño, su volumen relativo disminuye más rápido que su área de superficie. Esto significa que una pequeña gota de agua tendrá una proporción mucho mayor de sus moléculas expuestas al entorno que las de un vaso, un balde o un lago.

Es en esta superficie expuesta donde se forma el peróxido de hidrógeno, confirmaron el químico Bolei Chen, Zare y sus colegas de la Universidad de Jianghan.

Usando un tinte que brilla en presencia de H2O2 el equipo trazó un mapa de su ocurrencia en gotas que entran en contacto con una superficie de vidrio y descubrió que estaba más concentrado en la interfaz entre los dos tipos de materia.

Los investigadores demostraron H2O2 también se produjo cuando las gotas tocaron otros nueve sólidos, incluido el suelo o polvos más finos que flotan en nuestro aire.

En un estudio anterior, también demostraron que ocurría de forma natural, simplemente cuando el agua se condensa del aire sobre superficies frías. Además, la cantidad de H2O2 aumenta con la humedad.

“Parece que la electrificación por contacto que produce peróxido de hidrógeno es un fenómeno universal en las interfaces agua-sólido”, explica Zare.

Para averiguar de dónde roban las gotas el átomo de oxígeno adicional, los investigadores trataron la superficie de vidrio con un isótopo pesado de oxígeno, 18o

Efectivamente, las gotas formaron peróxido de hidrógeno al adoptar la superficie del vidrio. 18O átomos, lo que confirma que los elementos excitables de hidrógeno y oxígeno llamados radicales hidroxilo unidos al material de la superficie eran la fuente.

A medida que se formaba el ácido, Chen y el equipo también pudieron medir una corriente eléctrica que fluía desde el sólido hasta el suelo al mismo tiempo que aumentaba el brillo del tinte.

Esto confirmó los hallazgos de estudios previos que sugerían que se estaba produciendo un intercambio de electrones en un proceso llamado electrificación por contacto, creando los radicales hidroxilo.

Por supuesto, esto no excluye que algunas de las materias primas puedan ser proporcionadas por otras fuentes en el medio ambiente como el ozono (O3), escribe el equipo en su artículo. Pero sí confirma que las gotas de agua y una superficie sólida son todo lo que se requiere.

“La electrificación por contacto proporciona una base química para explicar en parte por qué existe una estacionalidad en las enfermedades respiratorias virales”, dice Zare.

Con el aumento de la humedad en el aire cálido del verano que contiene pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno, podría ser un obstáculo más para los patógenos en circulación.

Por el contrario, el aire frío y seco del invierno podría darles a los virus esa pequeña ventaja al saltar de una nariz resfriada a otra.

Esta investigación fue publicada en PNAS.

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