'Onmogelijke' Prestatie: Wetenschappers Meten De Energie Van Atomen Tijdens Reacties

{h1}

Voor het eerst hebben wetenschappers een prestatie volbracht die lang niet mogelijk was - ze hebben de energie gemeten van ongelofelijk kortstondige arrangementen van atomen die plaatsvinden als chemische reacties plaatsvinden.

Voor het eerst hebben wetenschappers een prestatie volbracht die lang niet mogelijk was - ze hebben de energie gemeten van ongelofelijk kortstondige arrangementen van atomen die plaatsvinden als chemische reacties plaatsvinden.

Deze bevinding kan helpen licht werpen op de precieze innerlijke werking van chemische reacties die te complex zijn om te begrijpen met andere methoden, aldus de onderzoekers.

De chemische reacties die verantwoordelijk zijn voor het leven, de dood en alles daartussenin, brengen moleculen met zich mee die van de ene soort in de andere veranderen - in wezen van reagentia tot producten. Terwijl chemische reacties optreden, bestaan ​​vluchtige en onstabiele ordeningen van atomen, bekend als overgangstoestanden, omdat moleculaire bindingen tussen atomen breken en vormen. [Wacky Physics: de coolste kleine deeltjes in de natuur]

"Reactanten en producten zijn stabiele valleien aan weerszijden van een gebergte, en de overgangstoestand is de pas," zei hoofdauteur Joshua Baraban, een fysisch chemicus aan de Universiteit van Colorado Boulder, in een verklaring. "Omdat het alleen bestaat als je van het ene naar het andere ding gaat, wordt het nooit echt beschouwd als iets dat je gemakkelijk rechtstreeks kunt bestuderen."

Nu hebben wetenschappers voor het eerst de hoeveelheid energie gemeten die nodig is om een ​​overgangstoestand te bereiken.

"Dit is iets dat, als je mensen met een doctoraat in de chemie zou vragen, ze zouden zeggen dat het niet mogelijk was om te doen," vertelde Baraban aan WordsSideKick.com. "Er zijn studieboeken die zeggen dat dit niet mogelijk is."

De onderzoekers onderzochten een soort chemische reactie die bekend staat als een isomerisatie, waarbij een molecuul een structuurverandering ondergaat. Ze concentreerden zich op een molecuul dat acetyleen wordt genoemd en dat uit twee koolstofatomen en twee waterstofatomen bestaat.

Wanneer acetyleen energie absorbeert, zijn er twee conformaties die het kan aannemen, wat kan worden gevisualiseerd door de atomen voor te stellen als ballen en de moleculaire bindingen die de atomen verbinden als stokken. In acetyleen zijn de koolstofatomen aan elkaar gebonden en vormen ze het midden van het molecuul, en aan elk koolstofatoom is één waterstofatoom gebonden.

Eén configuratie heeft een zigzagvorm, waarbij één waterstofatoom aan één zijde van de koolstof-koolstof binding is geplaatst, terwijl de andere zich aan de andere kant van de koolstof-koolstof binding bevindt. De andere conformatie heeft de vorm van een "U", met beide waterstofatomen aan dezelfde kant van de koolstof-koolstof binding.

Met een beetje energie kan de zigzagversie van acetyleen de U-vormige soort worden, aldus de onderzoekers. Daartussenin vindt een overgangstoestand plaats waarbij een van de waterstofatomen niet aan weerszijden van de koolstof-koolstofbinding is geplaatst, maar in plaats daarvan bijna in overeenstemming daarmee is.

De onderzoekers gebruikten lasers om veranderingen in acetyleentrillingen te controleren terwijl de onderzoekers meer energie aan de moleculen gaven. Toen bepaalde niveaus van energie werden bereikt, veranderden de patronen van trillingen op het soort manieren dat wordt verwacht in de buurt van de overgangstoestand, aldus de onderzoekers.

Dit soort verandering in exterieur is ook een belangrijk onderdeel van hoe het oog werkt. "Wanneer licht in het oog komt, veroorzaakt dit een verandering die we zien in acetyleen, dat een kettingreactie start die informatie verzendt dat het oog een foton heeft gezien naar de hersenen," zei Baraban.

De wetenschappers toonden ook aan dat ze hun techniek kunnen gebruiken om de structuur en energie van de overgangstoestand tussen waterstofcyanide en waterstofisocyanide nauwkeurig te voorspellen. In waterstofcyanide is een waterstofatoom verbonden met een koolstofatoom, dat op zijn beurt is gebonden aan een stikstofatoom. In waterstofisocyanide is een waterstofatoom verbonden met een stikstofatoom, dat op zijn beurt is gebonden aan een koolstofatoom. De overgangstoestand tussen deze moleculen heeft een waterstofatoom, een koolstofatoom en een stikstofatoom gebonden aan elkaar als een driehoek.

Toekomstig onderzoek kan complexere reacties analyseren, zoals die waarbij twee moleculen bij elkaar komen of één molecuul in tweeën breekt, aldus de wetenschappers.

Baraban, samen met studie senior auteur Robert Field bij MIT en collega's, gedetailleerd hun bevindingen online vandaag (10 december) in het tijdschrift Science.

Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: The accelerating power of technology | Ray Kurzweil.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com