物質を加える順序は、宇宙条件での酸の活性を決定しました。

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ビデオ: 第12回 天文宇宙検定2級解説 2022, 十一月
物質を加える順序は、宇宙条件での酸の活性を決定しました。
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おうし座の分子雲

星間条件をシミュレートする際に水と塩酸を混合する際の試薬の導入順序は、化合物の反応性に影響を与える重要な要因であることが証明されています。塩酸(HCl)に水を加えると、科学者はヒドロニウムイオンH3O +の形成を記録することができました。これは、酸がプロトンと負に帯電した塩素イオンに解離することを示していますが、塩酸を加えると、このようなことは起こりませんでした。水に。発見の著者は、発見された現象は他の酸の特徴である可能性があると考えているため、宇宙空間での反応の実験やシミュレーションを行う際には考慮に入れる必要がある、と研究者らはジャーナルScienceAdvancesに書いています。

酸の解離、つまり溶解時にイオンに崩壊し、結果として生じる溶解したプロトンと関連するプロセスは、生きている性質と生きていない性質の両方の多くのプロセスで重要な役割を果たします。これらの現象は、環境の温度に大きく依存する可能性があります。たとえば、成層圏の雲の中の氷晶上での低温での塩酸の関与による反応は、室内条件下とは異なる方法で進行します。

大気中の塩酸と氷晶の相互作用に関するほとんどの研究は、極地の真珠母雲に典型的な190ケルビンの温度で行われています。これらの研究の枠組みの中で、酸がイオンに分解することを発見することができました。ただし、低温ではデータが異なり、60ケルビンで15%のイオン化しか報告されていない研究もあれば、20ケルビンで80%のイオン化を報告している研究もあります。

ウォーターアイスは、地球だけでなく、太陽系の他の物体や、より遠くの物体やそれらの間にも広がっています。特に、特徴的な温度が約10ケルビンである高密度の星間塵雲に見られます。これに関連して、基本的な化学プロセス、たとえば酸やアルカリの活性に対するそのような環境条件の影響について疑問が生じます。温度に関連した振動による励起の欠如と強い放射フラックスの存在が新しい現象の出現につながる場合、これは複雑な有機化合物の出現のずっと前に起こった初期の化学進化を理解するために重要かもしれません。

ドイツのルール大学のMartinaHavenithが率いるこの研究では、星間塵粒子を模倣した条件下での水と塩酸の混合物に関する実験室実験の結果について説明しています。実験の一環として、科学者たちは、超流動ヘリウムのナノスケールの液滴に囲まれた物質のいくつかの分子の挙動を調査しました。動的反応プロセスは、赤外線レーザーのパルスを使用して監視されました。

最初の実験では、科学者は塩酸分子に4つの水分子を順番に追加しました。この場合、酸が解離し、プロトンが水と結合してヒドロニウムを形成します。その結果、塩素イオン、ヒドロニウム、3つの水分子が安定したシステムを形成しました。他の実験では、著者らは、4つの水分子の事前に形成されたクラスターに塩酸分子を追加しました。これは、酸の分解と、塩素と結合したままの別のプロトンの出現にはつながりませんでした。

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分子の追加順序が異なる場合の結果も異なります。左側では、酸に水が加えられ、酸の最小の液滴が形成されます。右側では、酸が4つの水分子に追加されて、最小の氷が形成されています。この場合、酸分子はイオンに解離しません。

「これらの発見は、酸の解離とそれに対応する超低温下での酸と塩基の化学の可能性についての基本的な質問に、はいまたはいいえで答えることができないことを示しています」と著者は研究の結論に書いています。 「したがって、解離と解離なしは同じコインの側面です。」

科学者たちは、そのような行動が他の酸の特徴ではないと信じる理由はないことに個別に注意します。それどころか、それはむしろ低温化学の特徴です。 「宇宙化学は決して単純ではありません。惑星表面の条件下での化学よりもさらに複雑になる可能性があります」と、この作品の共著者であるドミニク・マルクスは要約しています。

科学者たちは最近、宇宙で最初に束縛された原子の状態であると信じられている分子を宇宙で発見しました。 「宇宙化学」の資料で、遠方の星や太陽系外惑星の組成における宇宙での新しい化合物の探索について書きました。

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