Jenis Baharu Bahan Amat Reaktif Ditemui di Atmosfera

Kelas baru sebatian kimia super-reaktif, trioksida, telah ditemui dalam keadaan atmosfera.

Buat pertama kalinya, kelas baru sebatian kimia super-reaktif telah ditemui di bawah keadaan atmosfera. Para saintis dari Universiti Copenhagen, dengan kerjasama erat dengan rakan sekerja antarabangsa, telah mendokumentasikan pembentukan trioksida – sebatian kimia yang sangat mengoksida yang mungkin menjejaskan kesihatan manusia dan iklim global kita.

Hidrogen peroksida ialah sebatian kimia yang biasa dikenali. Oleh kerana semua peroksida mempunyai dua atom oksigen yang terikat antara satu sama lain, ia sangat reaktif dan selalunya mudah terbakar dan meletup. Ia digunakan untuk segala-galanya daripada memutihkan gigi dan rambut, untuk membersihkan luka dan juga sebagai bahan api roket. Walau bagaimanapun, peroksida juga terdapat di udara di sekeliling kita.

Terdapat spekulasi dalam beberapa tahun kebelakangan ini sama ada trioksida – sebatian kimia dengan tiga atom oksigen bercantum antara satu sama lain, dan dengan itu lebih reaktif daripada peroksida – terdapat di atmosfera juga. Tetapi sehingga kini, ia tidak pernah dibuktikan dengan jelas.

“Inilah yang telah kami capai sekarang,” kata Profesor Henrik Grum Kjærgaard, di Jabatan Kimia Universiti Copenhagen. Kjærgaard ialah pengarang kanan kajian itu, diterbitkan pada 26 Mei 2022, dalam jurnal berprestij, Sains.

Henrik Grum Kjærgaard

Profesor Henrik Grum Kjærgaard di makmal. Kredit: Universiti Copenhagen

Dia meneruskan:

“Jenis sebatian yang kami temui adalah unik dalam strukturnya. Dan, kerana ia sangat mengoksida, ia berkemungkinan besar membawa pelbagai kesan yang belum kita temui.”

Hydrotrioxides (ROOOH), seperti yang diketahui, adalah kelas baru sebatian kimia. Penyelidik di Universiti Copenhagen (UCPH), bersama-sama dengan rakan sekerja di Institut Penyelidikan Troposfera Leibniz (TROPOS) dan Institut Teknologi California (Caltech), telah menunjukkan bahawa sebatian ini terbentuk di bawah keadaan atmosfera.

Bahan Amat Reaktif dalam Atmosfera

Tindak balas: ROO + OH → ROOOH (atom oksigen berwarna merah). Apabila sebatian kimia teroksida di atmosfera, ia sering bertindak balas dengan radikal OH, biasanya membentuk radikal baru. Apabila radikal ini bertindak balas dengan oksigen, ia membentuk radikal ketiga yang dipanggil peroksida (ROO), yang seterusnya boleh bertindak balas dengan radikal OH, seterusnya membentuk hidrotrioksida (ROOOH). Kredit: Universiti Copenhagen

Para penyelidik juga telah menunjukkan bahawa hidrotrioksida terbentuk semasa penguraian atmosfera beberapa bahan yang diketahui dan dipancarkan secara meluas, termasuk isoprena dan dimetil sulfida.

“Agak penting bahawa kita kini boleh menunjukkan, melalui pemerhatian langsung, bahawa sebatian ini sebenarnya terbentuk di atmosfera, bahawa ia sangat stabil dan ia terbentuk daripada hampir semua sebatian kimia. Semua spekulasi kini mesti dihentikan, “kata Jing Chen, pelajar PhD di Jabatan Kimia dan pengarang kedua kajian itu.

Hanya Berapa

  • Isoprena adalah salah satu sebatian organik yang paling kerap dipancarkan ke atmosfera. Kajian menunjukkan bahawa kira-kira 1% daripada semua isoprena yang dilepaskan bertukar menjadi hidrotrioksida.
  • Para penyelidik menganggarkan bahawa kepekatan ROOOH di atmosfera adalah kira-kira 10 juta per cm3. Sebagai perbandingan, radikal OH salah satu oksidan terpenting di atmosfera, terdapat dalam kira-kira 1 juta radikal per cm3.

Hidrotrioksida terbentuk dalam tindak balas antara dua jenis radikal (lihat ilustrasi di bawah). Para penyelidik menjangkakan bahawa hampir semua sebatian kimia akan membentuk hidrotrioksida di atmosfera dan menganggarkan bahawa jangka hayat mereka berkisar dari minit ke jam. Ini menjadikan mereka cukup stabil untuk bertindak balas dengan banyak sebatian atmosfera lain.

Mungkin diserap ke dalam aerosol

Pasukan penyelidik juga mempunyai trioksida yang disyaki kuat mampu menembusi zarah kecil bawaan udara, dikenali sebagai aerosol, yang menimbulkan bahaya kesihatan dan boleh membawa kepada penyakit pernafasan dan kardiovaskular.

“Mereka berkemungkinan besar akan memasuki aerosol, di mana ia akan membentuk sebatian baharu dengan kesan baharu. Adalah mudah untuk membayangkan bahawa bahan baru terbentuk dalam aerosol yang berbahaya jika dihidu. Tetapi siasatan lanjut diperlukan untuk menangani kesan kesihatan yang berpotensi ini, “kata Henrik Grum Kjærgaard.

Walaupun aerosol juga mempunyai kesan ke atas iklim, ia adalah salah satu perkara yang paling sukar untuk diterangkan dalam model iklim. Dan menurut penyelidik, terdapat kebarangkalian tinggi bahawa hidrotrioksida memberi kesan kepada jumlah aerosol yang dihasilkan.

Eksperimen Aliran Jet Percuma di TROPOS

Penyediaan makmal eksperimen aliran jet bebas di TROPOS di Leipzig, dengan bukti langsung telah disediakan buat kali pertama bahawa pembentukan hidrotrioksida (ROOOH) juga berlaku di bawah keadaan atmosfera daripada tindak balas radikal peroksi (RO2) dengan radikal hidroksil (OH). Kredit: Tilo Arnhold, TROPOS

“Memandangkan cahaya matahari dipantulkan dan diserap oleh aerosol, ini menjejaskan keseimbangan haba Bumi – iaitu nisbah cahaya matahari yang diserap dan dihantar semula oleh Bumi ke angkasa. Apabila aerosol menyerap bahan, ia tumbuh dan menyumbang kepada pembentukan awan, yang menjejaskan iklim Bumi juga,” kata pengarang bersama dan PhD. pelajar, Eva R. Kjærgaard.

Kesan kompaun perlu dikaji lebih lanjut

Para penyelidik berharap bahawa penemuan hidrotrioksida akan membantu kita mengetahui lebih lanjut tentang kesan bahan kimia yang kita keluarkan.

“Kebanyakan aktiviti manusia membawa kepada pelepasan bahan kimia ke atmosfera. Jadi, pengetahuan tentang tindak balas yang menentukan kimia atmosfera adalah penting jika kita dapat meramalkan bagaimana tindakan kita akan mempengaruhi atmosfera pada masa hadapan,” kata pengarang bersama dan postdoc, Kristan H. Møller.

Eksperimen Hydrotrioxides di TROPOS

Sehingga kini, hanya terdapat spekulasi mengenai hidrotrioksida (ROOOH), bahawa sebatian organik dengan kumpulan OOOH yang luar biasa ini akan wujud. Dalam eksperimen makmal di TROPOS di Leipzig, pembentukannya semasa pengoksidaan hidrokarbon penting, seperti isoprena dan alfa-pinena, boleh ditunjukkan dengan jelas sekarang. Kredit: Tilo Arnhold, TROPOS

Bagaimanapun, dia mahupun Henrik Grum Kjærgaard tidak bimbang tentang penemuan baharu itu:

“Sebatian ini sentiasa ada – kami tidak tahu mengenainya. Tetapi hakikat bahawa kita kini mempunyai bukti bahawa sebatian itu terbentuk dan hidup untuk jangka masa tertentu bermakna adalah mungkin untuk mengkaji kesannya dengan lebih disasarkan dan bertindak balas jika ia ternyata berbahaya, “kata Henrik Grum Kjærgaard.

“Penemuan itu menunjukkan bahawa mungkin terdapat banyak perkara lain di udara yang belum kita ketahui. Sesungguhnya, udara di sekeliling kita adalah kusut besar tindak balas kimia yang kompleks. Sebagai penyelidik, kita perlu sentiasa berfikiran terbuka jika kita mahu menjadi lebih baik dalam mencari penyelesaian,” tutup Jing Chen.

Rujukan: “Pembentukan hidrotrioksida (ROOOH) di atmosfera” oleh Torsten Berndt, Jing Chen, Eva R. Kjærgaard, Kristian H. Møller, Andreas Tilgner, Erik H. Hoffmann, Hartmut Herrmann, John D. Crounse, Paul O. Wennberg dan Henrik G. Kjaergaard, 26 Mei 2022, Sains.
DOI: 10.1126/sains.abn6012

Mengenai Kajian

  • Walaupun teori di sebalik hasil penyelidikan baharu dibangunkan di Copenhagen, eksperimen dijalankan menggunakan spektrometri jisim, sebahagiannya di Institut Penyelidikan Troposfera Leibniz (TROPOS) di Jerman, dan sebahagian lagi di Institut Teknologi California (Caltech) di Amerika Syarikat. .
  • Walaupun kepekatan yang lebih tinggi mesti digunakan dalam banyak eksperimen, eksperimen ini dilakukan dalam persekitaran yang hampir sama dengan atmosfera, yang menjadikan keputusan sangat boleh dipercayai dan setanding dengan atmosfera. Pengukuran hidrotrioksida telah dibuat dengan menggunakan alat pengukur yang sangat sensitif.
  • Kajian itu dijalankan oleh: Torsten Berndt, Andreas Tilgner, Erik H. Hoffmann dan Hartmut Hermann dari Institut Penyelidikan Troposfera Leibniz (TROPOS); Jing Chen, Eva R. Kjærgaard, Kristian H. Møller dan Henrik Grum Kjærgaard di Jabatan Kimia Universiti Copenhagen; dan John D. Crounse dan Paul O. Wennberg di Caltech.

We want to say thanks to the author of this post for this outstanding web content

Jenis Baharu Bahan Amat Reaktif Ditemui di Atmosfera


You can find our social media profiles here and other pages on related topics here.https://paw6.info/related-pages/