الغلاف الجوي للأرض: جزيئات الماء بمثابة "مسرع التفاعل"

يوضح الباحثون آلية التأثير الحفاز

يبحث الباحثون في التأثير الحفاز للمياه على التفاعلات في الجو © Universität Göttingen
قراءة بصوت عال

كيمياء الغلاف الجوي للأرض أبعد ما تكون عن الفهم الكامل. الآن اكتسب علماء من غوتنغن ، مع باحثين من الولايات المتحدة الأمريكية ، رؤى جديدة مهمة في دور المياه في الغطاء الواقي للأرض. بعد ذلك ، حتى جزيء الماء الواحد يمكنه التأثير وتسريع التفاعلات الكيميائية الأساسية في طور الغاز ، والتي تشارك ، في جملة أمور ، في تدهور المواد النزرة. في الوقت نفسه ، كما أفاد الباحثون في العدد الحالي من مجلة Science العلمية ، فقد تمكنوا من توضيح آلية هذا التأثير الحفاز.

"جزيئات الماء والماء لها تأثير خاص على العديد من النظم الكيميائية والبيولوجية وهي مسؤولة عن العديد من الظواهر غير الطبيعية في الطبيعة." في الماضي ، تكهن العلماء بوضوح ما إذا كانت إضافة أو وجود جزيئات الماء تسبب تفاعلات كيميائية ، كما هو الحال في مرحلة الغاز ، يوضح البروفيسور بيرند أبيل من جامعة جوتنجن ، الذي شارك في الدراسة الجديدة مع الكيميائي البروفيسور يورغن تروي وخبراء من جامعة بوردو الأمريكية في ويست لافاييت / إنديانا ، التأثير أو حتى تسريعها ".

تمكن الباحثون من إثبات أن هذا هو الحال بالنسبة لبعض ردود الفعل التي ، على سبيل المثال ، متورط OH جذري. يعتبر جذري الهيدروكسيل هذا أحد أهم المركبات الكيميائية لتدهور الغازات النزرة في الجو.

أوهايو جذري في المشاهد

في درجات الحرارة المنخفضة ، تشكل جزيئات الماء روابط هيدروجينية محددة في مجمعات فضفاضة ، وبالتالي تسريع تفاعلات الطور الغازي. © جامعة غوتنغن

من بين أشياء أخرى ، حقق العلماء في التفاعل بين جزيء OH وجزيء قطبي من مجموعة الألدهيدات. هنا اتضح أن عملية التفاعل تتسارع فقط بإضافة جزيء الماء إلى أحد المواد المتفاعلة (الألدهيد). ينتج عن هذا تكوين جسور هيدروجينية محددة وموجهة بين الجسيمات ، حيث لا يتغير كيميائيًا أو يستهلك أو ينقسم جزيء الماء. إنه بمثابة "مسرع التفاعل" الذي يستخدم فيه جسور الهيدروجين لخفض الحاجز ، والذي يحد عادة من التفاعل الكيميائي.

من أجل حدوث تأثير حفاز فعليًا ، يجب وضع جزيء الماء في نقطة محددة على الألدهيد. غالبًا ما تحدث عمليات التفاعل من هذا النوع في جو الأرض. عرض

تمت دراسة التفاعلات الكيميائية عند درجة حرارة -250 درجة مئوية

قام المتخصصون في Gttinger بقياس هذه التفاعلات الكيميائية عند درجات حرارة تصل إلى -250 درجة مئوية في جهاز Lavaldsense المصمم خصيصًا.

كما يوضح أبيل ، توفر درجات الحرارة المنخفضة هذه ظروفًا مثالية لدراسة التأثير الحفاز للماء على التفاعلات الكيميائية في طور الغاز. تم إجراء العمليات الحسابية الكميّة الكميّة المطلوبة لحل المشكلة في الولايات المتحدة.

تمكن العلماء في جورجيا أوغستا أخيرًا من محاكاة العمليات الديناميكية في الكمبيوتر وتفسير التأثير الكمي. وفقًا لـ Abel ، توفر نتائج البحث نقاط انطلاق جديدة لفهم أنظمة التفاعل التي تشارك فيها المجموعات الجزيئية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تشكل الأساس للتنبؤ بثوابت المعدل في تفاعلات طور الغاز الكيميائي مع بخار الماء ، والتي يصعب قياسها أو يتعذر قياسها.

(idw - جامعة جتينجن ، 26.01.2007 - DLO)