Eine völlig neue Art hochreaktiver Chemikalien wurde in der Atmosphäre gefunden

Jede Lunge, die wir einsaugen, besteht hauptsächlich aus Stickstoff, mit einer großzügigen Portion Sauerstoff und einer Prise Kohlendioxid.

Aber das Bestäuben dieser atmosphärischen Suppe ist eine ganze Enzyklopädie verschiedener Verbindungen und Elemente, über die wir teilweise nur spekulieren können.

Eines dieser Geheimnisse rückte jedoch gerade in den Fokus. Chemiker haben gezeigt, dass eine reaktive Klasse von Verbindungen, die als organische Hydrotrioxide bezeichnet werden, in der Atmosphäre existiert, und obwohl diese Chemikalien nur kurz anhalten, könnten sie Auswirkungen haben, von denen wir nichts wissen.

Tatsächlich haben Sie nach den Berechnungen der Forscher gerade ein paar Milliarden Moleküle davon aufgesaugt, während Sie dies gelesen haben.

Was das genau für Ihre Gesundheit bedeutet, ganz zu schweigen von der Gesundheit unseres Planeten, steht buchstäblich und im übertragenen Sinne in den Sternen. Aber angesichts der Tatsache, dass wir gerade diesen neuen Bestandteil in der Erdatmosphäre entdeckt haben, lohnt es sich, sich damit zu befassen.

„Diese Verbindungen gab es schon immer – wir wussten nur nichts davon“, sagt Chemiker Henrik Grum Kjærgaard von der Universität Kopenhagen in Dänemark.

“Aber die Tatsache, dass wir jetzt Beweise dafür haben, dass die Verbindungen gebildet werden und für eine bestimmte Zeit leben, bedeutet, dass es möglich ist, ihre Wirkung zu untersuchen … und zu reagieren, wenn sie sich als gefährlich herausstellen.”

Nicht selten kann in der Chemie das Hinzufügen einer einzigen neuen Komponente das Verhalten eines Materials radikal verändern.

Nehmen Sie zum Beispiel Wasser. Dank der Art und Weise, wie das Wasserstoffpaar und der einzelne Sauerstoff interagieren, kann sich die organische Chemie vermischen und zu einem sich entwickelnden Phänomen verwirbeln, das wir Leben nennen.

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Fügen Sie jedoch nur einen weiteren Sauerstoff hinzu, und wir erhalten Wasserstoffperoxid – eine weitaus reaktivere Verbindung, die lebende Chemie auseinanderreißen kann.

Kleben Sie noch einen Sauerstoff auf dieses wütende kleine Molekül, und das Ergebnis ist Hydrotrioxid. Um es zu schaffen Sie brauchen nur die richtige Art von Laborausrüstung, einige gesättigte organische Verbindungen und etwas Trockeneis.

Es ist nicht gerade die Art von Partytrick, mit dem Sie eine Margarita aufpeppen würden, aber Chemiker haben ihre Herstellung in der Generation einer verwendet spezifischen Geschmack von molekularem Sauerstoff als Schritt zur Herstellung verschiedener anderer Substanzen.

Aufgrund ihrer hohen Reaktivität war die Frage offen, ob Hydrotrioxide in der Atmosphäre leicht stabile Strukturen bilden können.

Es ist auch nicht nur ein akademischer Punkt der Spekulation. So viel von der Art und Weise, wie unsere Atmosphäre funktioniert, von der komplizierten Art und Weise, wie sie die persönliche Gesundheit beeinflusst, bis hin zu den massiven Ausmaßen des globalen Klimas, ergibt sich aus der Art und Weise, wie Spurenmaterialien in ihr interagieren.

„Die meisten menschlichen Aktivitäten führen zur Emission chemischer Substanzen in die Atmosphäre. Daher ist die Kenntnis der Reaktionen, die die Atmosphärenchemie bestimmen, wichtig, wenn wir vorhersagen können, wie sich unsere Handlungen in Zukunft auf die Atmosphäre auswirken werden.“ sagt Kristan H. Møller, ebenfalls Chemiker von der Universität Kopenhagen.

Die Untersuchungen des Teams liefern nun die ersten direkten Beobachtungen der Bildung von Hydrotrioxid unter atmosphärischen Bedingungen aus mehreren Substanzen, von denen bekannt ist, dass sie in unserer Luft vorhanden sind.

Auf diese Weise konnten sie untersuchen, wie die Verbindung wahrscheinlich synthetisiert wird, wie lange sie verbleibt und wie sie abgebaut wird.

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Eine solche Emission namens Isopren kann in der Atmosphäre reagieren und jedes Jahr etwa 10 Millionen Tonnen Hydrotrioxid erzeugen.

Das ist jedoch nur eine mögliche Quelle. Basierend auf den Berechnungen des Teams könnte theoretisch so gut wie jede Verbindung eine Rolle bei der atmosphärischen Bildung von Hydrotrioxiden spielen, die für einige Minuten bis zu einigen Stunden intakt bleiben.

In dieser Zeit können sie als starke Oxidationsmittel an einer Reihe anderer Reaktionen teilnehmen, von denen einige in mikroskopisch kleinen Feststoffen geschützt sein könnten, die vom Wind getrieben werden.

„Es ist leicht vorstellbar, dass in den Aerosolen neue Substanzen gebildet werden, die beim Einatmen schädlich sind. Aber weitere Untersuchungen sind erforderlich, um diese potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen anzugehen.“ sagt Kjærgaard.

Da Aerosole auch die Art und Weise beeinflussen, wie unser Planet das Sonnenlicht reflektiert, könnte das Wissen, wie ihre innere Chemie dazu führt, dass sie wachsen oder sich zersetzen, die Art und Weise verändern, wie wir unser Klima modellieren.

Weitere Untersuchungen werden zweifellos beginnen, die Rolle zu enträtseln, die Hydrotrioxide im atmosphärischen Cocktail unseres Planeten spielen. Wie die Forscherin Jing Chen von der Universität Kopenhagen feststellt, ist dies wirklich nur der Anfang.

„Tatsächlich ist die uns umgebende Luft ein riesiges Gewirr komplexer chemischer Reaktionen“, sagt Chen.

„Als Forscher müssen wir offen bleiben, wenn wir besser darin werden wollen, Lösungen zu finden.“

Diese Forschung ist veröffentlicht in Wissenschaft.

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