過三氧化氫

過三氧化氫也稱為「三氧化氫」或「三氧化二氫」，其化學式為「H₂O₃」或「HOOOH」，是氫元素的氧化物。過三氧化氫是一種不穩定的化合物，在水溶液中會分解為水和單線態氧：

過三氧化氫
IUPAC名 Trioxidane 三氧烷
別名	三氧化二氫
識別
CAS號	14699-99-1  Y
PubChem	166717
ChemSpider	145859
SMILES	[H]OOO[H]
InChI	1/H2O3/c1-3-2/h1-2H
InChIKey	JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYAV
Gmelin	200290
ChEBI	46736
性質
化學式	H2O3
摩爾質量	50.01 g·mol−1
外觀	無色至微紫色液體[來源請求]
密度	1.672 g/cm3
溶解性（水）	與水混溶
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

上述反應的逆反應（向水分子中插入單線態氧原子）一般情況下由於單線態氧原子不足而速率小於正反應速率。

理論研究表明，過三氧化氫有順式和反式共兩種異構體，其中反式異構體比順式異構體更穩定。二階全活化空間微擾理論（complete active space perturbation theory of second order，CASPT2）預測結果顯示，在單激發態中，順式過三氧化氫壽命最長的激發態為21A"，躍遷能為167.43nm，壽命為1.44×10^-5s；而反式過三氧化氫壽命最長的激發態為21A，其躍遷能為165.52nm，壽命為2.07×10^-5s。^[1]

在生命系統中，臭氧是由單線態氧形成的，現在推測其原理是：臭氧是單線態氧與水產生的H₂O₃的抗體催化產物。^[2]

製備

過三氧化氫可由O₃和H₂O₂的反應或水的電解少量製備。用以上兩種反應製得的過H₂O₃的量雖然較少，但已可檢測出其存在。

若需獲得大量H₂O₃，則要利用有機還原劑（例如氫化偶氮苯）在有機溶劑中低溫還原O₃，H₂O₃也能在有機過三氧化氫分解時產生（ROOOH）。^[3]

過臭氧過程

O₃與H₂O₂反應（過臭氧化）的過程也被稱為「過臭氧過程」（Peroxone process）。而O₃與H₂O₂的混合物曾被用作含有各種有機化合物的地下水的處理劑。上述反應也能產生H₂O₅及一些環狀化合物。^[4]

結構

光譜學分析已指出H₂O₃分子具有曲折的結構（H-O-O-O-H），具有C₂對稱性，其中，H₂O₃O-O鍵的鍵長約為142.8pm，略短於H₂O₃中的146.4pm。O-H鍵的鍵長為96.6pm，H-O-O鍵角為101.9°，O-O-O鍵角為106.8°，H-O-O-O二面角為81.2°。^[3]

H₂O₃還可能以多種二聚體及三聚體的形式存在。

酸性

H₂O₃是一種弱電解質，其酸性比H₂O₂略強，在溶液中可電離產生H⁺和OOOH^-。^[5]

反應

其能自發地分解為水與單線態氧。室溫下有機溶劑中的H₂O₃的半衰期約為16min，而H₂O₃在水中的半衰期只有幾毫秒。

H₂O₃能與有機硫化物反應生成亞碸，但現在對這類反應的了解仍不多。

存在與存在形式

由於在生命系統中H₂O₃像臭氧/過氧化氫混合物一樣，也能由人體內的抗體能產生，並利用其強氧化性對抗入侵的細菌等病原體。所以新近的研究認為H₂O₃是上述混合物中起抗菌作用的活性物質。^[2][6]生命系統中H₂O₃由免疫細胞產生的單線態氧和水反應獲得（該化學反應的方向視各物質的濃度而定）。^[3][7]

2005年，H₂O₃被利用微波光譜學在超音速客機中發現，其分子呈現反式構象（trans conformation），其中的O-O鍵短於H₂O₂中的O-O鍵。

計算化學方面的預測表明還可能有包含更多氧原子的鏈狀分子（或多氧化氫）存在，在低溫氣體中，甚至連具有無數個氧原子的鏈也可能存在。

在該證據支持下，一項對星際物質中的這類物質的尋找可能將會展開。^[5]