Carboxylsyrer opfører sig som supersyrer på overfladen af ​​vand

Atmosfæriske partikler med højt vandindhold også kendt som aerosoldråber findes i vid udstrækning på Jorden og spiller en væsentlig rolle i planetkemien og meteorologien. Disse partikler produceres generelt i relativt ren luft efter emissioner af gasser, der nukleerer og kondenserer. Mange gange er denne proces domineret af organiske syrer, der er blevet observeret i stærkt forurenede byer. En udfordrende sag, som for nylig har tiltrukket mange eksperters interesse, er den ukendte mekanisme, hvorved organiske carboxylsyrer opløses fra gasfasen til sådanne vandige partikler.

I det nye værk af prof. Marcelo Guzman og hans studerende Alexis Eugene og Elizabeth Pillar ved University of Kentucky i samarbejde med A.J. Colussi fra Caltech, mikrometerstore dråber blev brugt til at vise, at eddikesyre og pyrodruesyre opfører sig som stærkere syrer på luftsiden på vandoverfladen, end når de er opløst i bulkvand.

Til dette formål brugte forskerne online elektrospray-ionisering (OESI) til at generere mikrodråber, i en proces, der var domineret af pneumatisk assisteret aerosolisering af væskeprøver ved fast pH. Mikrodråberne i OESI blev påvirket af syremolekyler fra gasfasen, før ionerne blev genereret og detekteret af et massespektrometer (MS). Teknikken muliggjorde effektiv observation af en af ​​de mest fundamentale kemiske reaktioner, overførsel af protoner fra syremolekylerne til vandoverfladen.

Marcelo Guzmans gruppe ved University of Kentucky faldt over mikrodråbers surhedsgrad, mens de forsøgte at analysere prøver med OESI-MS. Forskerne bemærkede, at eddikesyre- og pyrodruesyremolekyler begge var stærkere syrer på vandoverfladen. "De var formentlig mere tilbøjelige til at overføre en proton, da de nåede overfladen af ​​vand, der kom fra luft, endda mere end 50 og 500 gange", " siger Guzman. Forskerne konkluderede, at adfærden og stabiliteten af ​​hvert syre- og basepar ved grænsefladen spillede en vigtig rolle i dette fænomen. Resultaterne af dette arbejde vil hjælpe med at fortolke, hvordan almindelige carboxylsyrer, der findes i aerosoler, skyer og tågevand opfører sig i atmosfæren og bidrager til designstrategier til at reducere luftforurening.