三氧化二氫，也稱為 “過三氧化氫”，化學式為 “H?O?” 或 “HOOOH”，是氫的氧化物。在常溫下為無色至微紫色液體，易揮發，有魚腥味。三氧化二氫是一種不穩定的化合物，能自發地分解為水與單線態氧，室溫下有機溶劑中的三氧化二氫的半衰期約為 16 分鐘，而在水中的半衰期只有幾毫秒。理論研究表明，有順式和反式，反式－己二烯二酸共兩種異構體，其中反式異構體比順式異構體更穩定。
簡介
在化學反應中，正反應和逆反應的速率往往受到多種因素的影響，包括反應物的濃度、溫度、催化劑的存在等。在您提到的反應中，即向水分子中插入單線態氧原子的過程，通常由于單線態氧原子的濃度較低，導致逆反應的速率小于正反應的速率。
理論化學的研究為我們提供了對這類反應更深入的理解。通過使用二階全活化空間微擾理論（CASPT2），科學家們能夠預測不同異構體的穩定性和激發態特性。在三氧化二氫（H2O3）的情況下，存在順式（cis）和反式，反式－己二烯二酸（trans）兩種幾何異構體。理論預測表明，反式異構體比順式異構體更加穩定，這可能是由于在反式異構體中，分子內的相互作用更為有利。
具體到激發態的特性，CASPT2的預測結果顯示，順式三氧化二氫中壽命最長的激發態是21A"態，其躍遷能對應于167.43納米的波長，而其激發態的壽命大約為1.44×10^-5秒。相比之下，反式三氧化二氫中壽命最長的激發態是21A態，其躍遷能對應于165.52納米的波長，激發態的壽命稍長，大約為2.07×10^-5秒。
這些數據表明，無論是順式還是反式，反式－己二烯二酸三氧化二氫，其激發態都是相對短命的，這意味著它們在形成后很快就會通過各種途徑分解。因此，即使在實驗室條件下成功制備了三氧化二氫，它也會很快在水中分解，這解釋了為什么這種物質在自然環境中難以穩定存在。
制備方法
三氧化二氫可由 O3 和 H2O2 的反應或水的電解少量制備。用以上兩種反應制得的過三氧化二氫的量雖然較少，但已可檢測出其存在。
若需獲得大量H?O?，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O?，H?O?也能在有機過三氧化氫分解時產生（ROOOH）。
此外，無機化學中提到了雙氧水的制作方法，如在硫酸中加入過氧化鋇、在硫酸中加入過氧化鈉等方法，雖然這些方法是制作雙氧水，但也可能為三氧化二氫的制備研究提供一些借鑒。
結構
光譜學分析已指出三氧化二氫分子具有曲折的結構（H-O-O-O-H），具有C2對稱性，其中，H?O?O-O鍵的鍵長約為142.8pm，略短于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°。
H?O?還可能以多種二聚體及三聚體的形式存在。
酸性
H?O?是一種弱電解質，其酸性比H?O?略強，在溶液中可電離產生H+和OOOH-。
化學性質
三氧化二氫也稱為 “過三氧化氫”，是一種氧化物，化學式為 “H?O?” 或 “HOOOH”。常溫下為無色至微紫色液體，有魚腥味，易揮發，不穩定。其能自發地分解為水與單線態氧，室溫下有機溶劑中的三氧化二氫的半衰期約為 16 分鐘，而在水中的半衰期只有幾毫秒。三氧化二氫是一種多H?O，額外的氧原子使許多過氧化物極易燃，三氧化二氫比過氧化物更具反應性，其化學上被寫成 ROOOH，其中 R 是任何鍵合基團，例如碳組。三氧化二氫的超反應性與其他化學物質截然不同，幾乎可以和任何其他化學物質產生反應，而且這個反應是相互的。最驚人的是，幾乎所有的化學反應都會產生三氧化二氫。
反應
三氧化二氫能與有機硫化物反應生成亞，但現在對這類反應的了解仍不多。
存在形式
由于在生命系統中H?O?像臭氧/過氧化氫混合物一樣，也能由人體內的抗體能產生，并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H?O?是上述混合物中起抗菌作用的活性物質。生命系統中H?O?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）。
2005年，H?O?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鍵短于H?O?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（或過多H?O）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。
參考資料 >
三氧化二氫的簡介.中國化工企業聯盟.2024-09-07
The Rotational Spectrum and Structure of HOOOH.Journal of the American Chemical Society．.2024-09-07
三氧化二氫的結構及存在形式有哪些.元素商城.2024-09-07