Teadlased avastavad uue sipelghappe allika Vaikse ookeani ja India ookeanide seas

Tuntud USA teadlane avastas, et just need 3 tegurit määravad, kas meeskond on edukas või mitte (Juuli 2019).

Anonim

Analüüsid Sandia National Laboratories'ist tehtud eksperimentide kohta, mis on välja töötatud kemikaalide süsteemide tasakaalustamiseks kaugel, võimaldasid rahvusvahelisel uurijate rühmal avastada Vaikse ookeani ja India ookeanide jaoks uut peamist sipelghappe allikat.

Avastus ilmus loodusteaduste 3. juuli väljaandes. Projekt oli Sandia, Uue Lõuna-Walesi ülikooli, Leedsi ülikooli, Vaikse ookeani ülikooli ja Minnesota ülikooli koostöös.

Sügavhape on lisaks väikseimatele orgaanilistele hapetele ja sipelgatevahelise kommunikatsiooni oluline kompositsioon, mis on ülemaailmses atmosfääris kõige rohkem rikkalikult orgaaniline hape ja vihmavees happesuse peamine allikas. Kuid globaalsed atmosfäärimudelid vähendavad oluliselt troposfääri sisalduva sipelghappe kogust võrreldes otseste mõõtmistega. Kuna sipelghape seisneb süsivesinike oksüdatsiooni lõpp-punktis, siis alahinnatakse see kahtluse alla praegust teaduslikku arusaamist süsivesinike lagunemisest atmosfääris. On äärmiselt oluline mõista selle alaotsakute päritolu, sest õhukvaliteedi ja aerosoolide mõju kliimale täpsed ennustused põhinevad atmosfääris olevate süsivesinike keemia usaldusväärsel esindatusel. Uues uuringus rõhutatakse, kuidas ebavõrdsed protsessid toovad mudelid tegelikkusele lähemale, kuid ootamatult keeruliseks.

Sandia teadlane Craig Taatjes, kes on põletamise keemias Sandia füüsiline keemik David Osborn ja tema kolleegid inspireerinud varasemat tööd, mille juhtis Sandia teadlane Craig Taatjes põlemiskeemias, väitis, et vinüülalkohol võib olla puuduva sipelghappe keemiline lähteaine.

Siiski esines ka kinnitus: vinüülalkohol on tavalise molekuli atsetaldehüüdi metastable vorm või isomeer. Kui tasakaal on ja toatemperatuuril, on iga 3, 3 miljoni atseetaldehüüdi molekuli kohta ainult üks vinüülalkoholmolekul. Miski peaks seda segu suruma looduslikust koostisest kaugel, et saada vinüülalkoholi molekule, mis võivad mõjutada sipelghappe kontsentratsiooni.

Sellele mõistatusele vastuseks sai Osborni uurimus põhiteadmiste baasenergeetika õppetooli põhiteadusliku suure väljakutse kohta, mille tööd rahastati: süsteemide kaugele tasakaalustamiseks. Keemilise süsteemi sundimine tasakaalust väljapoole jäävas suunas võib võimaldada keemikutel uurida ebatavalisi molekulaarseid konfiguratsioone, millel võib olla energia kogumise ja energia salvestamise jaoks väärtuslikke omadusi.

Osborni meeskond arvas, et fotonid, eriti ultraviolettvalgustus, oleks ideaalne vahend keemilise süsteemi juhtimiseks kaugel tasakaalust, kuid kokkupõrked molekulide vahel paratamatult viivad tasakaalu taastamiseni. Sel põhjusel ei olnud selge, kas lähenemisviis toimiks atmosfääri rõhul, kus molekulide kokkupõrge tekib ligikaudu 7 miljardit korda sekundis.

Uute keemiarelvade võtmetegurid on mitmetasemelised tingimused

Kasutades infrapunaspektroskoopiat molekulide analüüsimiseks pärast ultraviolettkiirgusega kiiritamist ja seeläbi jäljendades päikesevalgust, kinnitas Osborn ja tema meeskond, et lainepikkused 300-330 nanomeetrites suudavad ümber töödelda atseetaldehüüdi aate, muutes selle vinüülalkoholiks. Eksperimendid näitasid, et kui 100 atseetaldehüüdi molekulid absorbeerivad ultraviolett-footone selles lainepikkuse vahemikus, siis nelja neist muudetakse vinüülalkoholiks. Protsess püsib isegi atmosfäärirõhul, nii et molekule, mis on imendunud valgust, ajendatakse tasakaalus segus 100 000 korda.

"See dramaatiline vinüülalkoholi kontsentratsiooni suurenemine võimaldab nüüd uut oksüdeerimiskeemi, mida atsetaldehüüd ei saa, " ütles Osborn.

Tema meeskond arvas, et vinüülalkoholi võib oksüdeerida, et saada sipelghape, mis on toetatud hiljutiste teoreetiliste arvutuste abil, mis prognoosisid selle protsessi kiiruskonstanti. Osborni koostööpartnerite käsikirjalised eksperimentaalsed ja teoreetilised üksikasjad võiksid seda keemiat lisada Maa atmosfääri kohalikele ja globaalsetele mudelitele, et näha, kuidas see võib muuta sipelghapete kontsentratsioone.

"See uus keemia toodab mudelis umbes 3, 4 miljardit tonni täiendavat sipelghapet aastas, kuid see moodustab globaalses mudelis ainult 7% sipelghapet, " ütles Osborn. "Sellest ei piisa, et lahendada mõistatus kadunud sipelghapete allikate kohta, mis põhjustavad mudelid katsetega vastuolus olevaks. Kuid see uus keemia moodustab rohkem kui 50 protsenti kogu modelleeritud sipelghapete tootmisest Vaikse ookeani ja India ookeanides, mille tulemus oli täiesti ootamatu ja võib selgitada sordihappe algupärast murettekitavat päritolu üle avatud ookeanide. "

Tasakaalu saavutamise tähtsus

Alates 1999. aastast on Osborn uurinud Sandia põletuste uurimisrajatises gaasifaasi keemiliste reaktsioonide mehhanisme. Praktilise põlemisega kaasnevad kõrged temperatuurid annavad viljaka pinnase, et testida keemilise reaktiivsusega seotud põhiküsimusi. Kemikaalide muutuste põhjalikku mõistmist parandatakse otseselt Energiaagentuuri eesmärkidega, mis hõlmavad distsipliine, näiteks võimet muuta elektrit, elektrilisi, keemilisi ja kineetilisi reservuaari kontrollitud viisil.

"See uurimus näitab, kuidas footoneid saab süsteeme tasakaalust välja jääda, luues uusi keemilisi teid, mis võimaldaksid suuremat kontrolli energia ülekannete üle, isegi keskkondades, kus on palju juhuslikke kokkupõrkeid, mille eesmärk on taastada tasakaalu, " ütles Osborn.

Uurimus näitab ka seda, kuidas DOE-finantseeritavas baasteaduses võib olla ootamatu mõju muudes ühiskonna jaoks olulistes valdkondades, nagu atmosfääri keemia.

menu
menu