Bár, szénsavas létezik, csak egy másodperc töredéke alatt előtt változik át egy mix a hidrogén-hidrogén-karbonát ionok, fontos, hogy mind az egészségügyi, mind a hangulat, az emberi test.
bár kevés nyilvános címsort jelent, a szénsav, a szén-dioxid hidratált formája kritikus mind a légkör, mind az emberi test egészségére nézve., Mivel azonban csak egy másodperc töredékéig létezik, mielőtt hidrogén-és bikarbonát-ionok keverékévé vált volna, a szénsav rejtély maradt. Egy új tanulmány szerint a Berkeley Lab kutatói hozott értékes új információt, szénsavas fontos következményei mind geológiai, biológiai vonatkozik.
Richard Saykally, egy kémikus a Berkeley Lab Kémiai Tudományok Osztály, valamint a kémia professzor, a Kaliforniai Egyetem (UC) Berkeley, led egy tanulmányt készített, az első X-ray abszorpciós spektroszkópia (XAS) mérések vizes, szénsavas., Ezek a XAS-mérések, amelyeket a Berkeley Lab Advanced Light Source (ALS) – ben szereztek be, erősen egyetértettek a Nemzeti Energiakutató tudományos számítástechnikai központban (NERSC) kapott szuperszámítógép-előrejelzésekkel.
az elméleti és kísérleti eredmények kombinációja új és részletes betekintést nyújt a vizes szénsav hidratációs tulajdonságaiba, amelyek előnyösek a szénmegkötési és-csökkentési technológiák kifejlesztésében, és javítják annak megértését, hogy a szénsav hogyan szabályozza a vér pH-ját.,
“Az eredmények alátámasztják, hogy egy átlagos hidratációs száma 3.17 a sav két proton minden ajándékozó erős hidrogén bond solvating vizek, a karbonil oxigén elfogadni egy erős hidrogén bond a solvating víz, a hidroxil-oxigén molekulák elfogadó gyenge hidrogén kötések a víz” – mondja Saykally. “A XAS-adatokat úgy kell értelmezni, hogy összehasonlítjuk a méréseket egy számított spektrum eredményeivel, ami komoly kihívás. A számított és megfigyelt röntgen spektrumok közötti erős egyetértés új és jelentős eredmény.,”
A molekuladinamikai szimulációk első elvek density functional theory használt módszer modell értelmezni a XAS méréseket végeztek vezetése alatt David Prendergast, a személyzet tudós Elmélete Nanoszerkezetek Létesítmény, a Berkeley Lab Molekuláris Öntöde. A molekuláris öntöde, a NERSC és az ALS, mind a Berkeley Lab tudományos nemzeti felhasználói létesítményei.,
“az első alapelvek molekuláris dinamikai modelljével és molekuláris dinamikus szimulációkkal képesek voltunk szimulálni, hogy a szénsavat hogyan oldja meg a víz” – mondja Prendergast. “Ezután ezt az információt egy előre jelzett XAS abszorpciós spektrumra konvertáltuk, amely közvetlenül összehasonlítható az ALS kísérleti méréseivel.”
(balról) Richard Saykally, David Prendergast, Jacob Smith és Royce Lam egy olyan csapat tagja volt, amely értékes új betekintést nyújtott a vizes szénsavba., (Fotó: Roy Kaltschmidt)
Saykally and Prendergast has published their results in Chemical Physical Letters. A papír címe: “a hidratálás szerkezete vizes szénsav röntgen abszorpciós spektroszkópia.”Saykally a megfelelő szerző. További társszerzők a Prendergast mellett Royce Lam, Alice England, Alex Sheardy, Orion Shih, Jacob Smith és Anthony Rizzuto.
amikor a szén-dioxid vízben feloldódik, annak körülbelül egy százaléka szénsavat képez, amely szinte azonnal disszociál bikarbonátos anionokra és protonokra., Röpke létezése-mintegy 300 nanoszekundum-ellenére a szénsav kulcsfontosságú köztes faj a szén-dioxid, a víz és számos ásványi anyag egyensúlyában. Fontos szerepet játszik a szénciklusban – a szén-dioxid légkör és óceánok közötti cseréjében -, valamint a vér és más testnedvek pufferelésében. A szénsav rövid élettartama a vízben rendkívül megnehezítette a tanulmányozást.,
Saykaly és kutatócsoportja egy egyedülálló folyékony mikrojet keverési technológia kifejlesztésével győzte le ezt az akadályt, amelyben két vizes minta gyorsan keveredik és áramlik át egy finom végű fúvókán, amely olvasztott szilícium-dioxidból készül, és csak néhány mikrométer átmérőjű nyílással rendelkezik. A kapott folyadéksugár néhány centiméterrel halad egy vákuumkamrában, mielőtt egy röntgensugár keresztezi, majd összegyűjtik és kondenzálják. Saykally és csoportja a liquid microjet rendszert az ALS Beamline 8.0-ra állította fel.,1, nagy fluxus hullámzó beamline, amely XAS vizsgálatokhoz optimalizált röntgensugarakat termel.
“A siker kulcsa volt az előleget a folyékony microjet technológia, amely lehetővé teszi számunkra, hogy elérjék a gyors keverés a fehérjék, hidrogén-karbonát, valamint sósav, azonnali tapintó a szénsavas termékek” Saykally mondja.
ehhez a vizsgálathoz ő és csoportja a röntgensugár-abszorpciós Finomszerkezet (NEXAFS) spektroszkópiájának nevezett XAS variációt alkalmazta, amely egy molekula elektronikus szerkezetének és helyi kémiai környezetének atom-specifikus szondatechnikája., A NEXAFS ideális a hidratációs kölcsönhatások részletes jellemzőinek megszerzéséhez, azonban nagyrészt a gázokban és szilárd anyagokban végzett vizsgálatokra korlátozódott, mivel nehéz a folyékony mintákkal nagy vákuumban dolgozni. Mikrojet technológiájuk beépítése a szinkrotron röntgen beamline nagy vákuumos környezetébe, Saykally és csoportja képes a nexafs-t folyékony mintákon végrehajtani.,
a tanulmány mögött álló kutatók szerint eredményeik fontosak annak megértéséhez és modellezéséhez, hogy a szénsav és a szén-dioxid közötti kémiai egyensúly hogyan alakul ki a sós víztartó rétegekben és más javasolt szénmegkötő közegben. Ugyanez az egyensúlyi folyamat szabályozza az élő szervezetek légzését.
“mivel mind a gáz -, mind a szilárd fázisokban a szénsavat meglehetősen jól tanulmányozták, új vízoldat-munkánk megkönnyíti a szén-dioxid reverzibilis gáz-folyékony kémiájának részletes modelljeinek kidolgozását” – mondja Saykaly.,
ezt a kutatást a DOE Tudományos Hivatal támogatta.
további információk
További információ Richard saykally kutatásáról itt
További információ a David Prendergast kutatásáról itt
