2008 년

자 모 암모니아,염화수소를 사용하여 부정성을 얻을 첨부

전자 환경을 자극하는 산-염기 반응

추가 전자는 데 도움이 NH3 충돌하는 HCl(최고 가운데)및 풀에서 수소의 염화. 이것은 이온 염(오른쪽 아래)인 전자로 장식 된 염화 암모늄을 만듭니다. 여분의 전자는 일시적으로 암모늄 분자(왼쪽 아래)로 길을 찾아 Rydberg 라디칼을 형성 할 수 있습니다. 신용:Maciej Haranczyk. 확대 보기

전자는 비트의 부정적인 에너지는 충격은 당신이를 터치하면 문 손잡이—박차를 가하는 화학 반응 간산과 기준에 따라 새로운 결과에 journal Science. 연구 결과는 연구자들이 언젠가 생물학에서 에너지 기술에 이르기까지 다양한 시스템에서 화학을 정확하게 제어하는 데 도움이 될 수 있습니다.

팀의 실험적이고 이론적인 화학자는 세 가지 연구 기관이 사용한 간단한산 자료,염화수소와 암모니아,을 조사하는 방법은 두 가지 반응하는 형태로 제품을 염화암모늄의 도움없이 자신의 주변. 결과를 공개를 공급하거나 제거하는 추가 전자 없이 이미 하나에 거주하는 분자—수 있습을 반응에서 이동산과 기초를 중립적 또는 분자 다시 돌아왔다.

“화학자의 꿈은 화학 반응을 제어하는 것”이라고 Pacific Northwest National Laboratory 의 공동 저자 인 Greg Schenter 는 말합니다. 추가 공동 저자 Maciej Gutowski,이전의 PNNL 과에서 지금 Heriot-Watt University 에든버러에,영국,”우리는 반응 일어날 때 우리는 그것을 일어나고,함께 이동하는 특정 화학의 통로입니다.”라고 Schenter 는 말합니다. 그렇다면 경제적이고 안전하며 실용적인 수소 연료 자동차로 이어질 수 있습니다. 기본적인 결과를 도울 수 있을 밝히는 생물학적 반응을 뿐만 아니라,때와 같은 방사선 DNA 손해 세포 내에서 말한 공동 저자 장비 보웬의 존스 홉킨스 대학교도 있습니다.

“내 마음 속의 가치는이 반응이 단순한 프로토 타입이라는 것입니다. 이런 식으로 발생하는 매우 복잡한 반응이 있습니다.”라고 보웬은 말합니다. “또한 환경 영향이 반응성에서 매우 중요하다는 것을 보여줍니다.”

일상 생활에서 흔히 볼 수있는 반응입니다. 예를 들어,많은 사람들이 알고 있을 혼합하지 않는 창 청소기 및 화장실 사용 청소기:화합물에서 각처럼 반응하는,때로는게 위험한 증기와 떠나 염화암모늄다. 하지만 많은 사람들이 알지 못하는 경우 단지 하나의 분자 각각의 문제아,암모니아,염화수소,두 얻을 수없는 자신의 행동을 함께합니다.

물 속에서 암모니아(NH3)와 염화수소(HCl)사이의 반응은 산-염기 화학의 교과서적인 예이다. 에 의해 그것의 화학적 성질,질소에서는 암모니아를 선호를 부착하는 네 개의 수소 보다는 오히려 단순한 세 가지고 있는,그래서 그것을 훔치에서 수소 염화수소.

절도는 염화물을 혼자 남겨두고 부정적입니다. 그러나 질소 분자(현재 암모늄이라고 함)는 도난당한 수소로부터 양전하를 얻었으며 염화물을 끌어 당깁니다. 의 매력은 강하지 않으로 공유결합 사는 질소와 팬 베이스하지만,암모늄 염화물 형태는 이오니아 채권,하나의 형성하는 경우 어느 쪽을 유치 할 수 있습니다. 화학자에게 이것은 NH4+Cl-처럼 보입니다.

그러나 그것은 군중에 있으며,사적인 것은 아닙니다. 이전의 연구 결과는 때에나 암모니아에 존재하는 분자 절연 중 염화수소 분자 아무 일도 일어나지 않습니다. 필요한 모든 고전적인 구성 요소가 있습니다: 양성자(양성자라고도 함)와 음의 전자이지만 여전히 아무 일도 일어나지 않습니다. 연구팀은 긴 의심되는 추가 전자가 주위에 떠있는 높은 볼륨 환경할 수 있게 도와 암모니아,염화수소 분자 반응합니다. 그렇다면,자연 염화 암모늄은 정말 같은 것-.

“여분의 전자는 어디 에나 있습니다.”라고 전산 화학자 Schenter 는 말합니다. “머리카락에 풍선을 문지르면 머리카락과 풍선의 표면에서 전자를 노크하면 정전기가 발생합니다. 당신은 그들에게서 벗어날 수 없습니다.”

아이디어를 테스트하기 위해 물리 화학자 Bowen 이 이끄는 실험 주의자들은 반응을 역으로 수행해야했습니다. 첫째,그들은 여분의 전자,-로 장식 된 염화 암모늄의 분자를 만들었습니다. 그런 다음 빛의 광선을 사용하여 서로 다른 색의 빛이 그 전자를 얼마나 쉽게 노크했는지 측정했습니다. 전자를 잃는 것은 offkilter nh4+Cl-뒤에 남겨두고,즉시 아늑한 쌍으로 재 배열하는,NH3 및 HCl.

미국에서 화학 결합과 구조의 본질을 이해하기 위해 개발 된 컴퓨터 프로그램으로 에너지부의 환경 분자과학 실험실에서 PNNL 캠퍼스,이론과 모델링하고 해당 데이터와 사용을 측정하는 방법을 면밀히 염화물의 수소었로 오른까지 암모니아의 질소는 경우 추가자가 주위에. 결과 그림은 잉여 전자를 잃으면 암모니아와 염화수소가 어떻게 염화 암모늄으로 변형 될 수 있는지를 보여 주었다. 스위치와 같습니다.”라고 Schenter 는 말합니다. “전자의 존재 하에서,그것은 한 가지 방식으로 행동합니다. 전자가 없으면 다른 방식으로 행동합니다.”

연구진은 또 다른 수수께끼를 풀었다. 화학자들은 오랫동안 그 아늑한 쌍,암모니아 한 분자와 염화수소 한 분자 사이의 상호 작용에 대해 궁금해했습니다. 채권 될 수 있는 하나 이오니아에서는 자연이나 더럼 수소 결합,약한 모두보다 이오니아와 공유 결합을 하지만의 특성과 각이다. 비교하는 데이터가 존재와 부재에 전자의 이론적인 팀을 결정된 유형의 협 질소,수소 및 염화물이 될 수 있습니다. 이들로부터 그들은 분자들이 수소 결합을 형성했다고 결론 지었다.

반응을 이해하면 화학이 깨끗한 미래를 가질 것이라는 희망이 생깁니다. “반응을 제어 할 수 있다면 안전하고 환경 친화적 인 방법으로 작동 할 수 있습니다.”라고 Gutowski 는 말합니다.

감사:이 작업에 의해 지원되었다 국립 과학 재단과학과 에너지의 사무소의 기본적인 에너지과학 및 생물학적&환경 연구의 일부는 과학.

인용:Eustis,SN,D Radisic,KH Bowen,RA Bachorz,M Haranczyk,GK Schenter,M Gutowski. 2008. “전자 구동 산-염기 화학: 염화수소에서 암모니아로의 양성자 전달,”과학 319,936.