Как ведут себя кислоты в ультрахолодном межзвездном пространстве
Исследовательская группа из Ruhr-Universität Bochum изучила, как кислоты взаимодействуют с молекулами воды при чрезвычайно низких температурах. Используя спектроскопический анализ и компьютерное моделирование, они исследовали вопрос о том, выделяет ли соляная кислота (HCl) свой протон или нет в условиях, подобных тем, которые встречаются в межзвездном пространстве. Ответ зависит от порядка, в котором молекулы воды и соляной кислоты собираются вместе.
Группа, возглавляемая профессором Мартиной Хавенит, кафедрой физической химии II, и профессором Домиником Марксом, кафедрой теоретической химии, из Рурского университета Бохума, вместе с командой, возглавляемой доктором Бриттой Редлих из Университета Радбуда, Неймеген, описывает результаты в журнал Science Advances , опубликованный онлайн заранее 7 июня 2019 года.
Как образовались сложные молекулы
Если соляная кислота вступает в контакт с молекулами воды при нормальных условиях, например при комнатной температуре, кислота немедленно диссоциирует, высвобождая свой протон (Н +); остается один хлорид-ион (Cl-). Исследовательская группа хотела выяснить, происходит ли такой же процесс при экстремально низких температурах ниже 10 Кельвинов, то есть ниже минус 263,15 градусов по Цельсию. «Мы хотели бы знать, существует ли такая же химическая кислотно-щелочная химия, как мы знаем на Земле, в экстремальных условиях в межзвездном пространстве», — объясняет Мартина Хавенит, спикер Cluster of Excellence Resolv. «Результаты имеют решающее значение для понимания того, как более сложные химические молекулы образовались в космосе — задолго до появления первых предшественников жизни».
Чтобы воспроизвести чрезвычайно низкие температуры в лаборатории, исследователи провели химические реакции в капле сверхтекучего гелия. Они контролировали процессы, используя специальный тип инфракрасной спектроскопии, который может обнаружить молекулярные колебания с низкими частотами. Для этого исследователи использовали лазер с особенно высокой яркостью в Неймегене. Компьютерное моделирование позволило ученым интерпретировать результаты эксперимента.
Сначала исследователи добавили четыре молекулы воды, одну за другой, к молекуле соляной кислоты. Соляная кислота диссоциировала во время этого процесса, отдавая свой протон молекуле воды, в результате чего образуется ион гидрония. Оставшийся хлорид-ион, ион гидрония и три другие молекулы воды образовали кластер.
Однако, если исследователи сначала создали ледоподобный кластер из четырех молекул воды, а затем добавили соляную кислоту, они дали другой результат: молекула соляной кислоты не диссоциировала; протон оставался связанным с хлорид-ионом.
«В условиях, которые можно найти в межзвездном пространстве , кислоты, таким образом, способны диссоциировать, но это не обязательно должно происходить — оба процесса являются, так сказать, двумя сторонами одной медали», — говорит Мартина Хавенит.
Химия в космосе не проста
Исследователи предположили, что результат также может быть применен к другим кислотам, поскольку он представляет основной принцип химии в ультрахолодных условиях.
«Химия в космосе отнюдь не проста; она может быть даже более сложной, чем химия в планетарных условиях», — говорит Доминик Маркс. В конце концов, это зависит не только от соотношений компонентов реагирующих веществ, но и от порядка, в котором они добавляются друг к другу. «Это явление необходимо учитывать в будущих экспериментах и симуляциях в условиях ультрахолодности», — говорит исследователь.
Премиальная сталь для крыш и фасадов
Великобритания предлагает запретить «лайки» в социальных сетях для детей
Экс-президент Южной Кореи планировал уничтожить Ким Чен Ына
Как установить и переместить приложения Android на SD-карту
Календарь боев украинцев 2021 в боксе: Беринчик, Сиренко, Выхрист и другие
