A água pode formar espontaneamente peróxido de hidrogênio e finalmente entendemos o porquê: WebCuriosos

Desde que mergulhamos numa pandemia global, estamos provavelmente muito mais conscientes de estarmos rodeados por microgotículas de água. No ar úmido ou expelidas por tosse, espirro ou conversa, essas gotículas podem carregar consigo pequenas partículas, desde poluição até vírus como o da gripe.

Em 2019, a química básica dessas partículas de água ambiental entregou uma surpresa: Os pesquisadores descobriram que gotículas de água comuns, de outra forma benignas, poderiam de alguma forma formar espontaneamente pequenas, mas significativas quantidades de peróxido de hidrogênio (H₂Ó₂).

Sim, o mesmo produto levemente ácido que usamos para descolorir cabelos ou desinfetar feridas.

Agora, uma equipe de pesquisadores descobriu que a reação espontânea ocorre no contato com superfícies sólidas e pode desempenhar um papel na sazonalidade da gripe.

“Achamos que sabemos muito sobre a água, uma das substâncias mais comumente encontradas, mas ficamos humilhados”, diz O químico da Universidade de Stanford, Richard Zare, que participou de ambas as descobertas.

A granel, a água é bastante estável, mas dividi-la em pequenas gotículas parece mudar drasticamente o seu comportamento em comparação.

À medida que os objetos diminuem de tamanho, seu volume relativo diminui mais rapidamente do que sua área de superfície. Isso significa que uma pequena gota de água terá uma proporção muito maior de suas moléculas expostas ao ambiente circundante do que aquelas contidas em um copo, balde ou lago.

É nesta superfície exposta que o peróxido de hidrogênio se forma, confirmaram o químico Bolei Chen, Zare e colegas da Universidade Jianghan.

Usando um corante que brilha na presença de H₂Ó₂ a equipe mapeou sua ocorrência em gotículas em contato com uma superfície de vidro e descobriu que estava mais concentrada na interface entre os dois tipos de matéria.

Os pesquisadores demonstraram H₂Ó₂ também foi produzido quando as gotículas tocaram outros nove sólidos, incluindo solo ou poeiras mais finas flutuando em nosso ar.

Em um estudo anterior eles também mostraram que isso ocorria naturalmente, simplesmente quando a água do ar se condensava em superfícies frias. Além do mais, a quantidade de H₂Ó₂ aumentou com a umidade.

“Parece que a eletrificação de contato produzindo peróxido de hidrogênio é um fenômeno universal em interfaces água-sólido,” explica Fio.

Para descobrir de onde as gotículas roubam o átomo extra de oxigênio, os pesquisadores trataram a superfície do vidro com um isótopo pesado de oxigênio, ¹⁸Ó.

Com certeza, as gotículas formaram peróxido de hidrogênio ao adotar a superfície do vidro ¹⁸átomos de O, confirmando que elementos excitáveis ​​de hidrogênio e oxigênio chamados radicais hidroxila ligados ao material da superfície eram a fonte.

À medida que o ácido se formava, Chen e a equipe também puderam medir uma corrente elétrica fluindo do sólido para o solo em sincronia com o brilho crescente do corante.

Isto confirmou as descobertas de estudos anteriores que sugeriam que uma troca de elétrons estava ocorrendo em um processo chamado eletrificação de contatocriando os radicais hidroxila.

É claro que isso não exclui que algumas das matérias-primas possam ser fornecidas por outras fontes ambientais, como o ozônio (O₃), a equipe escreve em seu jornal. Mas confirma que apenas gotas de água e uma superfície sólida são tudo o que é necessário.

“A eletrificação de contato fornece uma base química para explicar parcialmente por que há sazonalidade nas doenças respiratórias virais”, diz Fio.

Com o aumento da umidade no ar quente do verão carregando pequenas quantidades de peróxido de hidrogênio, poderia ser mais um obstáculo para os patógenos circulantes enfrentarem.

Em contraste, o ar frio e seco do inverno pode dar aos vírus aquela pequena vantagem de saltar de um nariz fungante para outro.

Esta pesquisa foi publicada em PNAS.