'Umulig' Feat: Forskere Måler Atomerens Energi Under Reaktioner

{h1}

For første gang har videnskabsfolk opnået en feat lang tænkning umulig - de har målt energien af ​​utroligt kortvarige arrangementer af atomer, der opstår som kemiske reaktioner sker.

For første gang har videnskabsfolk opnået en feat lang tænkning umulig - de har målt energien af ​​utroligt kortvarige arrangementer af atomer, der opstår som kemiske reaktioner sker.

Denne konklusion kunne hjælpe med at kaste lys over de præcise indre virkninger af kemiske reaktioner for kompliceret til at forstå ved andre metoder, siger forskerne.

De kemiske reaktioner, der er ansvarlige for liv, død og alt i mellem, involverer molekyler, der omdanner fra en art til en anden - i det væsentlige fra reaktanter til produkter. Som kemiske reaktioner opstår eksisterer flygtige og ustabile arrangementer af atomer, der er kendt som overgangsstater, da molekylære bindinger bryder og danner mellem atomer. [Wacky Physics: De fedeste små partikler i naturen]

"Reaktanter og produkter er stabile dale på hver side af et bjergkæde, og overgangsstaten er passet," siger lead lead forfatteren Joshua Baraban, en fysisk kemiker ved University of Colorado Boulder, i en redegørelse. "Fordi det kun eksisterer, når du går fra en ting til en anden, er det aldrig rigtig tænkt som noget, du nemt kan studere direkte."

Nu har forskere for første gang målt den mængde energi, der kræves for at nå en overgangsstat.

"Det er noget, hvis du bad folk med en ph.d. i kemi, de ville sige, at det ikke var muligt at gøre det," sagde Baraban til WordsSideKick.com. "Der er lærebøger, der siger, at dette ikke er muligt at gøre."

Forskerne undersøgte en slags kemisk reaktion kendt som en isomerisering, hvor et molekyle undergår en strukturændring. De fokuserede på et molekyle kendt som acetylen, som består af to carbonatomer og to hydrogenatomer.

Når acetylen absorberer energi, er der to konformationer, som den kan vedtage, som kan visualiseres ved at forestille atomerne som bolde og de molekylære bindinger, der forbinder atomerne som pinde. I acetylen er carbonatomerne bundet til hinanden og udgør midten af ​​molekylet, og hvert carbonatom har et hydrogenatom fastgjort til det.

En konformation har en zigzagform, hvori et hydrogenatom er anbragt på den ene side af carbon-carbon-bindingen, medens den anden er på den anden side af carbon-carbon-bindingen. Den anden konformation er formet som en "U" med begge hydrogenatomer på samme side af carbon-carbon-bindingen.

Med en smule energi kan zigzag-versionen af ​​acetylen blive den U-formede form, siger forskerne. Mellemliggende sker der en overgangstilstand, hvor et af hydrogenatomerne ikke er placeret på hver side af carbon-carbon-bindingen, men i stedet er næsten i overensstemmelse med det.

Forskerne brugte lasere til at overvåge ændringer i acetylenvibrationer, da forskerne gav mere energi til molekylerne. Når specifikke energimængder blev nået, ændrede mønstrene af vibrationer på de måder man forventede nær overgangsstaten, sagde forskerne.

Denne form for forandring i konformation er også en vigtig del af hvordan øjet virker. "Når lys kommer ind i øjet, forårsager det denne form for forandring, vi ser i acetylen, som starter en kædereaktion, der sender information om, at øjet har set en foton til hjernen," sagde Baraban.

Forskerne viste også, at de kan bruge deres teknik til præcist at forudse strukturen og energien i overgangsstaten mellem hydrogencyanid og hydrogenisocyanid. I hydrogencyanid er et hydrogenatom forbundet med et carbonatom, som igen er bundet til et nitrogenatom. I hydrogenisocyanid er et hydrogenatom forbundet med et nitrogenatom, som igen er bundet til et carbonatom. Overgangsstaten mellem disse molekyler har et hydrogenatom, et carbonatom og et nitrogenatom bundet til hinanden som en trekant.

Fremtidig forskning kan analysere mere komplekse reaktioner, som dem, hvor to molekyler kommer sammen eller et molekyle går i to, siger forskerne.

Baraban, sammen med studere seniorforfatter Robert Field hos MIT og kolleger, detaljerede deres resultater online i dag (10. december) i tidsskriftet Science.

Følg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook og Google+. Originalartikel om WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com