¿Por qué es tan tóxico el óxido de osmio (VIII)?

Question

El óxido de osmio(VIII) o tetróxido de osmio es un compuesto químico volátil de fórmula $\ce{OsO4}$ . Es altamente tóxico por supuestamente irritar las mucosas, pero no estoy muy seguro si es por eso o porque es un oxidante muy fuerte.

PubChem lo califica de corrosivo y altamente tóxico y según Wikipedia los efectos tóxicos de $\ce{OsO4}$ son los siguientes:

$\ce{OsO4}$ es altamente venenoso. En particular, la inhalación en concentraciones muy por debajo de las que permiten percibir un olor puede provocar un edema pulmonar y, posteriormente, la muerte. Los síntomas perceptibles pueden tardar horas en aparecer tras la exposición.

$\ce{OsO4}$ manchará irreversiblemente la córnea humana, lo que puede provocar ceguera. El límite de exposición admisible para el óxido de osmio (VIII) (media ponderada en el tiempo de 8 horas) es de $\pu{2 µg/m3}$

¿Cómo se $\ce{OsO4}$ de naturaleza tóxica? ¿Por qué lo es?

Answer 1

El osmio metálico es inofensivo, pero reacciona con el oxígeno a temperatura ambiente, formando tetróxido de osmio volátil. Cualquier otro compuesto de osmio también se convierte en tetróxido si hay oxígeno presente. Esto hace que el tetróxido de osmio sea la principal fuente de contacto con el medio ambiente y el cuerpo humano. La exposición al tetróxido de osmio puede dañar la piel, los ojos y el sistema respiratorio.

Entonces, ¿por qué es tan perjudicial el tetróxido de osmio? ( TL;Dr : Debido a su capacidad de oxidación)

Existe un documento 1 que estudió el efecto del tetróxido de osmio en el cuerpo humano y cómo puede ser un arma biológica letal. A continuación reproducimos el texto del artículo:

El tetróxido de osmio es muy volátil y penetra fácilmente en la piel, y es muy tóxico por inhalación, ingestión y contacto con la piel. Concentraciones concentraciones de vapor de tetróxido de osmio pueden causar congestión pulmonar y lesiones cutáneas u oculares.

[...]

El tetróxido de osmio es un oxidante rápido e indiscriminado que no distingue entre tejido orgánico y materiales inorgánicos. Un estudio de toxicidad por inhalación con conejos resultó inútil, debido a la rápida reducción de $\ce{OsO4}$ por la piel, el pelo y las mucosas, etc., así como por las paredes de la cámara. Inhalación, ingestión, el contacto con la piel y con las membranas mucosas puede provocar graves graves. Debido a su elevada presión de vapor (7 mmHg a 20 °C), la mayoría de las exposiciones son al vapor. Éstas pueden causar quemaduras químicas graves en el ojos, la piel y las vías respiratorias. El contacto muy breve con el vapor puede provocar lagrimeo, acompañado de tos, dolores de cabeza y mareos. $\ce{OsO4}$ puede causar ceguera irreversible al girar el córnea. Los síntomas pueden no ser perceptibles hasta varias horas después de de la exposición. Otro efecto retardado grave tras la exposición por inhalación inhalatoria es la lesión pulmonar aguda, que puede ir seguida de edema pulmonar no cardiogénico Contacto directo con tetróxido de osmio ennegrecerá la piel (quemaduras químicas graves debidas al fuerte propiedades oxidantes). Las quemaduras dolorosas o la dermatitis de contacto pueden de contacto, dependiendo de la concentración.

El documento compara el valor LD50 del tetróxido de osmio con el de otros agentes de guerra química y demuestra así lo letal que puede resultar como arma biológica :

El documento también señala que el tetróxido de osmio puede reducirse rápidamente a compuestos relativamente inertes mediante, por ejemplo, ácido ascórbico o aceites vegetales poliinsaturados (como el aceite de maíz que contiene enlaces dobles/triples. $\ce{OsO4}$ puede atacar esos enlaces y convertirse en dioles vicinales no tóxicos ).

Referencia

1. Makarovsky, Igor & Markel, Gal & Hoffman, Azik & Schein, Ophir & Finkelstien, Arseny & Brosh-Nissimov, Tal & Tashma, Zeev & Dushnitsky, Tsvika & Eisenkraft, Arik. ( 2007 ). Tetróxido de osmio: Un nuevo tipo de arma. Revista de la Asociación Médica Israelí : IMAJ. 9. 750-2.
2. McLaughlin AIG, Milton R, Perry KMA. ( 1946 ). Toxic manifestations of osmium tetroxide. Br J Ind Med 3:183-186.

Answer 2

http://www.chm.bris.ac.uk/motm/oso4/oso4h.htm https://www.epa.gov/sites/production/files/2014-09/documents/osmiumtetroxide_interim_ornl_jun_2008c.pdf https://www.michigan.gov/documents/mdch-osmium_tetroxide_fs_109244_7.pdf

El tetróxido de osmio es un oxidante increíblemente fuerte: es más fuerte como oxidante que los halógenos y también oxida los haluros de vuelta a su forma halógena. Cuando entra en contacto con la piel, se reduce fácilmente a dióxido de osmio, causando irritación y dejando un residuo negro perceptible.
También destaca por su volatilidad. El tetróxido de osmio se sublima, lo que facilita increíblemente que los vapores se inhalen por la nariz o entren en contacto con los ojos. Esto le permite potencialmente oxidar e irritar órganos vitales el corazón y los pulmones, así como manchar la córnea del globo ocular. Esas acciones, a su vez, provocarán los síntomas que usted describe.