دانشمندان دریافته اند که قطرات آب می توانند با متراکم شدن روی سطوح سرد به پراکسید هیدروژن تبدیل شوند


عکس میعانات قطرات آب تشکیل شده در سطح ظرف شیشه ای حاوی آب سرد (سمت چپ) و تصویری از ریز قطرات آب که در سطح سیلیکون صیقلی (سمت راست) تشکیل شده اند را نشان می دهد. اعتبار: جای کیو لی و هیون سو هان

به شکل مایع فله ای ، چه در حمام و چه در اقیانوس ، آب ماده ای نسبتاً خوش خیم است که فعالیت شیمیایی کمی دارد. محققان استنفورد دریافته اند که در مقیاس قطرات کوچک ، آب می تواند به طرز شگفت انگیزی واکنش پذیر شود.

در ریز قطرات آب ، فقط یک میلیونم متر عرض ، بخشی از H2مولکول های O موجود می توانند به یک پسر عموی شیمیایی نزدیک ، پراکسید هیدروژن ، H تبدیل شوند2اوه2، یک ماده شیمیایی خام اغلب به عنوان یک ضد عفونی کننده و موهای سفید کننده استفاده می شود.

دانشمندان استنفورد اولین بار این رفتار غیرمنتظره را هنگام پاشیدن اجباری قطرات آب در سال گذشته گزارش دادند. اکنون در یک مطالعه جدید ، تیم تحقیق نشان داده است که همان دگرگونی جکیل و هاید هنگامی اتفاق می افتد که قطره های ریز از هوا روی سطوح سرد متراکم می شوند. نتایج جدید نشان می دهد که تبدیل پراکسید هیدروژن به آب یک پدیده رایج است که در مه ، مه ، قطرات باران و سایر نقاط ریز قطرات ریز به طور طبیعی ایجاد می شود.

این کشف شگفت آور می تواند منجر به روش های سازگار با محیط زیست برای ضد عفونی سطوح یا ارتقا واکنش های شیمیایی شود. ریچارد زارع ، نویسنده ارشد این مطالعه ، مارگاریتا بلیک ویلبور ، استاد علوم طبیعی و استاد شیمی در دانشکده علوم انسانی استنفورد.

محققان همچنین حدس می زنند که این توانایی شیمیایی آب که به تازگی شناخته شده است ، می تواند نقشی اساسی در راه اندازی شیمی برای زندگی در کره زمین از میلیاردها سال پیش و همچنین تولید اولین اکسیژن جوی در سیاره ما قبل از ظهور حیات داشته باشد. زارع گفت: “این تولید خود به خودی پراکسید هیدروژن ممکن است یک قسمت گمشده در داستان چگونگی شکل گیری عناصر سازنده زندگی در آغاز باشد.”

نویسندگان اصلی مطالعه جدید ، منتشر شده در اطلاعیه های آکادمی ملی علوم، دانشمندان ستاد استنفورد جی کیو لی و هیون سو هان هستند.

لی و هان به همراه زارع و سایر همکارانش در استنفورد سال گذشته کشف اولیه تولید پراکسید هیدروژن در قطرات آب را انجام دادند. زارع گفت ، برخی از محققان خارجی که این مطالعه را بررسی می کردند ، شک داشتند که چنین پدیده ای به طور بالقوه ممکن است برای مدت طولانی قابل شناسایی نباشد. همچنین بحث در مورد چگونگی تشکیل پراکسید هیدروژن در واقع وجود داشت.

وی گفت: “بحث این بود که مردم سالها در حال مطالعه آئروسل های آبی بوده اند و البته از زمان ظهور علم مدرن در همه جا آب وجود دارد و به شدت مورد مطالعه قرار می گیرد ، بنابراین اگر این شکل گیری پراکسید هیدروژن در ریز قطرات واقعی بود ، مطمئناً کسی آن را دیده بود.” زارع: “این باعث شد که ما بخواهیم این پدیده را بیشتر بررسی کنیم ، ببینیم تحت چه شرایط دیگری ممکن است اتفاق بیفتد و درباره شیمی پایه ای که اتفاق می افتد بیشتر بدانیم.”







فیلم شتابان نشان می دهد که پراکسید هیدروژن در بین قطرات آب تغلیظ شده تشکیل می شود. اعتبار: آزمایشگاه ریچارد زارع

ریز قطرات بار دیگر انجام دادند

زارع و همکارانش تصمیم گرفتند میعان را مطالعه کنند ، سناریویی که در آن ریز قطرات به راحتی و بدون کمک نیروی خارجی مانند یک نبولایزر به طور طبیعی تشکیل می شوند. وقتی بخار آب (گاز) در هوا در اثر تماس با سطح خنک کننده تبدیل به مایع می شود ، متراکم می شود. به عنوان مثال ، هنگامی که آینه حمام بعد از دوش گرفتن تاری می شود.

تیم استنفورد آب را به انواع مواد یخچال دار ، از جمله سیلیکون ، شیشه ، پلاستیک و فلز متراکم می کند. محققان سپس نوار آزمایشی را که در حضور پراکسید هیدروژن بر روی آب تغلیظ شده تغییر رنگ داده بود ، حذف کردند. روبان باید آبی شده باشد. مقادیر کم اما قابل تشخیص پراکسید هیدروژن (به ترتیب قطعات در میلیون) که متفاوت است بسته به عواملی مانند دمای سطح و رطوبت نسبی در محفظه آزمایش متفاوت است. محققان همچنین متذکر می شوند که با افزایش اندازه قطرات آب ، پراکسید هیدروژن تشکیل شده در ریز قطرات نازک می شود ، که ممکن است توضیح دهد که چرا این تحول شیمیایی برای مدت طولانی فراموش شده است.

آزمایش های جدید همچنین فرضیه اولیه محققان در مورد چگونگی تشکیل پراکسید هیدروژن را تأیید می کند. آنها نشان دادند که یک میدان الکتریکی قوی تولید شده در مرز آب و هوا ، دقیقاً در حاشیه ریز قطره ، به نظر می رسد مولکول های آب را فعال می کند ، گونه های مختلف اکسیژن فعال به اصطلاح تشکیل می شود. این گونه ها قطعات مولکولی ناپایداری هستند که می توانند به سرعت با سایر مولکول ها واکنش داده و پراکسید هیدروژن بدهند.

فرآیند همیشه با ما و بسیار جلوتر از ما

زارع گفت ، شیمی از این نوع در سطح ریز قطرات ممکن است امکان انتقال شیمیایی از غیر حیات به زندگی روی زمین را فراهم کرده باشد. منشأ حیات چیزی شبیه معضل مرغ یا تخم مرغ است که در آن مولکولهای کاتالیزور که واکنشهای شیمیایی را تسریع می کنند و برای شروع شیمی زندگی ضروری به نظر می رسند ، برای ساختن مولکولهای کاتالیزور به خود حیات نیاز دارند. اما تشکیل طبیعی پراکسید هیدروژن می تواند واکنش هایی را که منجر به بلوک های سازنده مولکولی می شوند ، تحریک کند که در نهایت به تشکیلات پیچیده و خودتکثیر تبدیل می شوند.

زارع پیشنهاد می کند که این واکنش شیمیایی باستانی و گسترده حتی ممکن است منبع اکسیژن را برای زندگی اولیه فراهم کند (زیرا پراکسید هیدروژن به مولکول های آب و اکسیژن تجزیه می شود) قبل از ظهور ارگانیسم هایی که می توانند خود از طریق فتوسنتز اکسیژن تولید کنند.

تیم زارع در حال بررسی این موضوع است که چگونه می توان از تولید پراکسید هیدروژن توسط ریز قطرات برای تمیز کردن و ضد عفونی استفاده کرد. به گفته زارع ، یک احتمال جذاب ، استفاده از ریز قطره ها و H همراه است2اوه2 برای حذف SARS-CoV-2 (ویروسی که باعث ایجاد COVID-19 می شود) از سطح.

زارع گفت: “با این مطالعه جدید و کار مداوم ما ، ما توضیح می دهیم که چطور و چرا قطرات آب از نظر واکنش شیمیایی تفاوت چشمگیری با آبهای عمده دارند.” “شگفت آور است که از نظر شیمیایی ، آب هنوز هم برخی از ترفندها را در آستین خود دارد.”


شیمیدانان دریافته اند که قطرات آب به طور خود به خود پراکسید هیدروژن تولید می کنند


اطلاعات بیشتر:
جه کیو لی و همکاران چگالش بخار آب به قطرات باعث تولید پراکسید هیدروژن می شود ، اطلاعیه های آکادمی ملی علوم (2020) DOI: 10.1073 / pnas.2020158117

تهیه شده توسط دانشگاه استنفورد

نقل قول: دانشمندان کشف کرده اند که قطرات آب با متراکم شدن سطوح سرد (2020 ، 24 نوامبر) می توانند به پراکسید هیدروژن تبدیل شوند ، استخراج شده در 24 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11- دانشمندان-ریز قطرات-هیدروژن-پراکسید-متراکم. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*