Undersøgelse kaster nyt lys over produktionen af ​​hydroxylradikaler, som hjælper med at nedbryde luftforurenende stoffer

Beboere i nogle områder af udviklingslandene håndterer i øjeblikket farlige niveauer af luftforurening. Nyere forskning, ledet af det amerikanske energiministeriums (DOE) Argonne National Laboratory, fører til en ny forståelse af et nøglekemikalie, der er i stand til at nedbryde nogle store luftforurenende stoffer.

Argonnes Stephen Klippenstein og hans samarbejdspartnere ved University of Pennsylvania undersøgte Criegee-mellemproduktet, et carbonyloxid, der består af molekyler, der er i stand til at nedbryde svovldioxid og nitrogendioxid. Forskere mener, at disse molekyler bidrager til sundhedsproblemer.

"Forbløffende tæt overensstemmelse mellem vores teoretiske arbejde og eksperimentelle data giver vigtig indsigt i dynamikken i kemiske reaktioner, sagde Klippenstein.

Ifølge Klippenstein, denne forskning forbedrer modeller for atmosfærisk kemi. Holdets arbejde validerer også yderligere en stor teori til at forudsige kemisk reaktivitet.

Arbejdet giver forskere mulighed for at forstå dissociationen - eller adskillelsen af ​​et molekyle i atomer - af et prototypisk Criegee-mellemprodukt på en ny måde. "Denne forskning demonstrerer vores forståelse af tunneling på et molekylært system, der er af afgørende betydning for forståelsen af ​​atmosfærisk kemi, sagde Klippenstein, en fremtrædende stipendiat i Argonnes Chemical Sciences and Engineering Division, der udførte de teoretiske beregninger.

Forskerne viste, at kvantemekanisk tunnelering i høj grad øger produktionshastigheden af ​​hydroxylradikaler i alkenozonolysereaktioner, som adskiller flere bindinger under atmosfæriske forhold.

Hydroxylradikaler er vigtige på grund af deres rolle i at nedbryde mange forurenende stoffer, selvom i store koncentrationer, de bidrager også til dannelsen af ​​smog.

Forskerholdet, som omfatter Marsha Lester og Amy Green fra University of Pennsylvania, udnyttede resultater fra tidligere arbejde. Dette arbejde viste, hvordan man kombinerer laserbaserede eksperimenter med teori på højt niveau, et Argonne kendetegn, kunne give forskerne mulighed for bedre at forstå Criegees mellemliggende dissociation.

Holdet lykkedes ved at bruge deuteration, eller substitution af brintatomer med deuteriumatomer, at studere, hvordan hydroxyl produceres. De kemiske egenskaber af deuterium atomer er identiske med dem for brint atomer, men fordi de er dobbelt så store i massen, de har en meget langsommere tunneleringshastighed.

Forskerne brugte syntetisk kemi til at producere deutererede molekyler, hvilket gjorde det muligt for dem at substituere brintatomerne i forskellige former, mens alt andet blev uændret.

Holdet beskrev resultaterne i et nyligt offentliggjort papir med titlen "Selektiv deuteration belyser vigtigheden af ​​tunnelering i det unimolekylære henfald af Criegee-mellemprodukter til hydroxylradikalprodukter."