Ácido sulfuroso H2SO3 - y existe
La primera prueba mundial en condiciones atmosféricas cuestiona la opinión de los libros de texto
Una vez más, la atmósfera nos asombra con sus diversos procesos químicos. Por primera vez, investigadores del Instituto Leibniz de Investigación Troposférica (TROPOS) de Leipzig han demostrado la existencia de ácido sulfuroso (H2SO3) en condiciones atmosféricas en fase gaseosa. Los resultados se han publicado en la revista Angewandte Chemie.
A diferencia del conocido ácido sulfúrico (H2SO4), el ácido sulfuroso (H2SO3) se considera un compuesto de difícil o imposible acceso (producción). Los libros de texto sugieren la posible formación de H2SO3 en solución acuosa de dióxido de azufre (SO2), aunque su existencia en forma aislada se considera imposible. Sin embargo, a pesar de los grandes esfuerzos realizados con diversos métodos espectroscópicos, la detección experimental de H2SO3 en solución acuosa de SO2 ha sido hasta ahora infructuosa. Sólo se han podido detectar las bases correspondientes bisulfito HSO3- y sulfito SO32-.
La única detección experimental de H2SO3 hasta la fecha la consiguió el equipo de Helmut Schwarz en la Universidad Técnica de Berlín en 1988 utilizando la generación in situ en un espectrómetro de masas. Se estimó una vida útil extremadamente corta en condiciones de vacío, del orden de 10 microsegundos o más.
Los cálculos teóricos sugirieron la formación de H2SO3 como posible producto de la reacción en fase gaseosa de radicales OH, que se forman en la troposfera principalmente a partir de moléculas de ozono y agua en presencia de radiación UV, con dimetil sulfuro (DMS). El DMS es producido principalmente por procesos biológicos en el mar y es la mayor fuente biogénica de azufre para la atmósfera, produciendo alrededor de 30 millones de toneladas anuales.
La posible vía de reacción al H2SO3 a partir del DMS se investigó experimentalmente en el laboratorio de TROPOS en Leipzig. La formación de H2SO3 en fase gaseosa se demostró claramente en reactores de flujo para condiciones atmosféricas. En las condiciones experimentales, el ácido sulfuroso permaneció estable durante medio minuto independientemente de la humedad. Con la configuración experimental existente aún no se han podido investigar tiempos de residencia más largos. Por lo tanto, el H2SO3 también podría existir el tiempo suficiente en la atmósfera e influir en los procesos químicos. El rendimiento observado fue incluso algo superior al supuesto teóricamente. "Fue muy impresionante ver las claras señales de H2SO3 en el espectrómetro para un compuesto que se había asumido como posiblemente "inexistente"", dice el Dr. Torsten Berndt de TROPOS, que tuvo la idea y llevó a cabo los experimentos.
La nueva vía de reacción se implementó en un modelo químico-climático global. Las simulaciones del modelo asociado mostraron que cada año se forman en el mundo unos 8 millones de toneladas de H2SO3. "Esta vía produce unas 200 veces más masa de H2SO3 que la formación directa de ácido sulfúrico (H2SO4) a partir de sulfuro de dimetilo en la atmósfera. Los nuevos resultados pueden contribuir a una mejor comprensión del ciclo del azufre atmosférico", añaden los científicos responsables de la modelización global, el Dr. Andreas Tilgner y el Dr. Erik Hoffmann.
Como ocurre con muchos hallazgos de la investigación, también aquí surgen muchas nuevas preguntas interesantes: Una vez formado en fase gaseosa, el ácido sulfuroso parece tener al menos cierta estabilidad. Sin embargo, la vida útil con respecto a la reacción con los gases traza de la atmósfera sigue sin estar del todo clara. Tampoco se ha aclarado satisfactoriamente la reacción con el vapor de agua. "Se necesita mucha más investigación en experimentos más optimizados para aclarar suficientemente la importancia del H2SO3", añade el Dr. Torsten Berndt.
La detección de H2SO3 es otro ejemplo del descubrimiento de nuevas vías de reacción y la prueba experimental de compuestos que antes sólo se proponían teóricamente o eran de difícil acceso. Esto es posible gracias a la combinación de un control optimizado de la reacción con métodos de detección de alta sensibilidad. Por ejemplo, en este estudio se utilizó un espectrómetro de masas con un límite de detección de 104 moléculas de un producto por centímetro cúbico a presión atmosférica, es decir, es posible detectar una molécula específica en una mezcla de 1015 moléculas (1 cuatrillón de moléculas). El perfeccionamiento constante de los métodos permitirá profundizar aún más en los procesos de reacción y contribuir así a una mejor comprensión de la química atmosférica y de todas las demás áreas de la química.
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