สารเคมีที่มีปฏิกิริยาใหม่ที่ค้นพบในชั้นบรรยากาศ

สารเคมีที่มีปฏิกิริยามาก ๆ หลายล้านตันที่เรียกว่าไฮโดรทริโอไซด์สามารถอยู่ในชั้นบรรยากาศเป็นเวลาหลายชั่วโมงการศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นซึ่งอาจมีผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และสภาพภูมิอากาศทั่วโลก

สารเคมีโต้ตอบกับสารประกอบอื่น ๆ อย่างรวดเร็วและการปรากฏตัวของพวกเขาหมายความว่านักเคมีจะต้องคิดใหม่ว่ากระบวนการในบรรยากาศเกิดขึ้นได้อย่างไร

เป็นเวลานานที่คิดว่าไฮโดรทริโอไซด์ - สารประกอบทางเคมีที่มีอะตอมไฮโดรเจนและอะตอมของออกซิเจนสามอะตอม - ไม่เสถียรเกินกว่าจะอยู่ภายใต้สภาวะบรรยากาศได้นาน

แต่การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่า hydrotriooxides เป็นผลิตภัณฑ์ปกติของปฏิกิริยาเคมีทั่วไปจำนวนมากและพวกเขาสามารถรักษาความมั่นคงพอที่จะทำปฏิกิริยากับสารประกอบอื่น ๆ ในชั้นบรรยากาศ

“ เราแสดงให้เห็นว่าชีวิตของหนึ่งในนั้นคืออย่างน้อย 20 นาที” Henrik Grum Kjærgaardนักเคมีที่มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนบอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต "นั่นนานพอสำหรับพวกเขาที่จะทำสิ่งต่าง ๆ ในบรรยากาศ"

ที่เกี่ยวข้อง:10 สัญญาณว่าสภาพภูมิอากาศของโลกอยู่นอกรางรถไฟ

Kjærgaardเป็นหนึ่งในผู้เขียนการศึกษาใหม่เกี่ยวกับการก่อตัวของไฮโดรทริโอไซด์ในบรรยากาศที่ตีพิมพ์ออนไลน์ 26 พฤษภาคมในวารสารวิทยาศาสตร์-

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

การค้นพบไม่ได้หมายความว่ามีสิ่งใหม่เกิดขึ้นในบรรยากาศ แต่ดูเหมือนว่า hydrotriooxides จะเกิดขึ้นที่นั่นเสมอ แต่การศึกษาใหม่เป็นครั้งแรกที่การมีสารเคมีที่มีปฏิกิริยาพิเศษเหล่านี้ในชั้นบรรยากาศได้รับการตรวจสอบแล้ว

“ ตอนนี้เราสามารถแสดงให้เห็นได้จากการสังเกตโดยตรงว่าสารประกอบเหล่านี้เกิดขึ้นจริงในชั้นบรรยากาศว่าพวกเขามีความมั่นคงอย่างน่าประหลาดใจและพวกเขาเกิดจากสารเคมีเกือบทั้งหมด” นักศึกษาปริญญาเอกมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนจิงเฉินผู้เขียนคนที่สองของการศึกษากล่าวในแถลงการณ์- "การเก็งกำไรทั้งหมดจะต้องถูกนำไปพัก"

ออกซิแดนท์อันทรงพลัง

Hydrotriooxides เป็นไฮโดรเจนโพลีออกไซด์ชนิดหนึ่ง น้ำเป็นไฮโดรเจนโพลีออกไซด์ที่ง่ายที่สุดและพบมากที่สุดโดยมีอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมและอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอมหรือ H2O

ไฮโดรเจนโพลีออกไซด์อีกชนิดหนึ่งคือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งมีอะตอมออกซิเจนสองอะตอม - H2O2 - และมักใช้เป็นสารฟอกขาวหรือฆ่าเชื้อ อะตอมออกซิเจนพิเศษยังทำให้เปอร์ออกไซด์จำนวนมากไวไฟมากและบางครั้งพวกเขาก็ใช้เป็นส่วนประกอบของเชื้อเพลิงจรวด

ที่เกี่ยวข้อง:ทำไมโลกถึงมีบรรยากาศ?

Hydrotriooxides เป็นระยะต่อไปเนื่องจากมีอะตอมออกซิเจนสามอะตอมติดกันซึ่งทำให้พวกมันมีปฏิกิริยามากกว่าเปอร์ออกไซด์ พวกเขาเขียนทางเคมีเป็น Rooooh โดยที่ R คือกลุ่มที่ถูกผูกมัดเช่นคาร์บอนกลุ่ม.

แต่ในขณะที่เป็นที่ทราบกันดีว่าเปอร์ออกไซด์สามารถเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีในชั้นบรรยากาศ แต่ก็ยังไม่ทราบก่อนหน้านี้ว่าไฮโดรทริโอไซด์สามารถเกิดขึ้นที่นั่นแม้ว่าจะค่อนข้างสั้นก่อนที่พวกเขาจะสลายตัวเป็นสารเคมีที่มีปฏิกิริยาน้อยลง

ในการศึกษาใหม่นักวิจัยประเมินว่าประมาณ 11 ล้านตัน (10 ล้านเมตริกตัน) ของ hydrotriooxides ในชั้นบรรยากาศในแต่ละปีเป็นผลิตภัณฑ์ของหนึ่งในปฏิกิริยาที่พบบ่อยที่สุด: การเกิดออกซิเดชันของไอโซพรีนสารที่ผลิตโดยพืชและสัตว์จำนวนมากและเป็นองค์ประกอบหลักของยางธรรมชาติ

นักวิจัยประเมินประมาณ 1% ของไอโซพรีนที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศก่อให้เกิด hydrotriooxides และพวกมันผลิตจากปฏิกิริยาเหล่านี้ในระดับความเข้มข้นต่ำมาก - โมเลกุลไฮโดรทริโอไซด์ประมาณ 10 ล้านโมเลกุลในบรรยากาศลูกบาศก์เซนติเมตรซึ่งเป็นเพียงร่องรอยที่จาง ๆ

“ เรามีความสุขสุด ๆ ที่เราสามารถแสดงให้เห็นว่า [hydrotrioxides] อยู่ที่นั่นและพวกเขามีชีวิตอยู่นานพอที่จะเป็น-เป็นไปได้มากที่สุด-สำคัญในบรรยากาศ” นักเขียนนำการศึกษา Torsten Berndt นักเคมีบรรยากาศที่สถาบัน Leibniz เพื่อการวิจัย Tropospheric (Tropos)

การทดลองในบรรยากาศ

Berndt เป็นผู้นำในการทดลองในห้องปฏิบัติการวิจัยที่ Tropos เพื่อค้นพบว่าในความเป็นจริงแล้ว hydrotriooxides นั้นเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีในชั้นบรรยากาศในขณะที่ทีมมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนศึกษาด้านทฤษฎีของวิธีการเกิดไฮโดรทิไรด์

Berndt และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้สเปคโตรเมตรีมวลที่ละเอียดอ่อนมากในการตรวจจับไฮโดรทริโอไซด์ที่ทำปฏิกิริยาเป็นพิเศษ-เทคนิคที่สามารถกำหนดน้ำหนักโมเลกุลของสารเคมีเพื่อค้นหาว่าอะตอมที่ประกอบด้วยอะไร

ปฏิกิริยาที่จะทำให้ hydrotriooxides เกิดขึ้นในTropos Free-Jet Flow Systemซึ่งสร้างการไหลของอากาศที่ไม่มีสิ่งกีดขวางโดยขอบเขตที่เป็นของแข็ง

และการศึกษายังใช้ผลการทดลองในห้องบรรยากาศที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียที่พาซาดีนา

ตอนนี้การวิจัยของพวกเขาได้ยืนยันแล้วว่า hydrotriooxides เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีทั่วไปในชั้นบรรยากาศนักวิทยาศาสตร์จะตรวจสอบว่าสารประกอบอาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมในช่วงนาทีหรือชั่วโมงของกิจกรรมก่อนที่สารประกอบจะสลายตัว Berndt กล่าว

“ จากความรู้เกี่ยวกับเคมีอินทรีย์เราสามารถคาดหวังได้ว่า [ไฮโดรทริโอไซด์] จะทำหน้าที่เป็นสารออกซิแดนท์ในชั้นบรรยากาศ” เขากล่าว นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าไฮโดทริโอไซด์อาจมีผลกระทบเมื่อปอดของเราหายใจในอากาศที่มีความเข้มข้นต่ำมาก“ แต่นี่เป็นการเก็งกำไรมากในขณะนี้”

Berndt กล่าวว่า hydrotriooxides ยังสามารถเจาะละอองในบรรยากาศได้ - อนุภาคที่เป็นของแข็งหรือหยดของเหลวที่แขวนอยู่ในชั้นบรรยากาศเช่นเถ้าจากการปะทุของภูเขาไฟหรือเขม่าจากไฟขนาดใหญ่ - และพวกมันอาจเริ่มปฏิกิริยาทางเคมีที่นั่น แต่“ การสืบสวนเชิงทดลองเกี่ยวกับสิ่งที่ท้าทายมาก” เขากล่าว "มันเป็นเรื่องที่ต้องทำมากมาย"

เผยแพร่ครั้งแรกเมื่อวิทยาศาสตร์สด-