В ходе химической реакции, молекулы, участвующие в реакции получения энергии, пока они не достичь «точки невозврата», известный как переходное состояние.
До сих пор никто не увидел этого состояния, поскольку оно длится всего несколько фемтосекунд (quadrillionths секунды). Однако, химики из Массачусетского технологического института, Аргоннская национальная лаборатория, а также несколько других учреждений уже разработала метод, который позволяет определить структуру переходного состояния путем детального наблюдения за продукты, которые в результате реакции.
«Мы смотрим на последствия событий, которые закодированы в их реальную структуру переходного состояния», — говорит поля Роберт, Роберт Т. Хаслам и Брэдли Дьюи профессор химии Массачусетского технологического института. «Это косвенное измерение, но среди наиболее прямым классы измерения, которые стало возможным».
Поле и его коллеги использовали КВЧ-спектроскопии, который может измерить колебательно-вращательной энергии молекул продукта реакции, определить структуру продуктов распада винил цианистый, вызванные ультрафиолетом. Используя этот подход, они определили две различных переходных состояний для реакции и нашли доказательства того, что дополнительные переходные состояния могут быть вовлечены.
Поле является старшим автором исследования, которое появится на этой неделе в Трудах Национальной академии наук. Ведущий автор Prozument Кирилл, бывший МТИ постдока который сейчас находится в Аргоннской национальной лаборатории.
Центральным понятием химии
Для любой химической реакции, реагирующих молекул должны получить входной энергии, что позволяет активировать молекулы, чтобы достичь переходного состояния, из которых состоит продукция.
«Переходное состояние является центральным понятием химии», — говорит Полевой. «Все, что мы думаем о реакции действительно зависит от структуры переходного состояния, которое мы не можем непосредственно наблюдать».
В статье, опубликованной в 2015 году, поле и его коллеги использовали лазерной спектроскопии для характеристики переходного состояния для другой тип реакции известен как изомеризации, в которой молекула испытывает изменение формы.
В их новом исследовании ученые исследовали другой тип реакции, с использованием ультрафиолетового лазерного излучения, чтобы разбить молекулы винил цианистый в ацетилен и другие продукты. Затем они использовали КВЧ-спектроскопии для наблюдения колебательного звена распределения населения продуктов реакции несколько миллионных долей секунды после того, как реакция произошла.
Используя этот метод, исследователи смогли определить нарождающейся популяции молекул в разных уровнях колебательной энергии-мера того, сколько атомов молекулы движутся относительно друг друга. Эти колебательные уровни энергии также кодировать геометрия молекул, когда они родились в переходное состояние, а конкретно, сколько гнуть возбуждения существует в углы связей между водородом, углеродом и атомами азота.
Это также позволило исследователям различать два немного разных продуктов реакции — цианистый водород (НСN), в которой Центральный атом углерода связан с водородом и азотом и водородом группа образовании (ГСВО), в которых азот центрального атома, связанного с углеродом и водородом.
«Это отпечаток того, что структура была в тот момент, когда молекула была выпущена», — говорит Полевой. «Предыдущие методы глядя на реакции были слепы к вибрационному населения, и они были слепы на разницу между HCN и НПСБЫЛ.»
Исследователи обнаружили, как HCN и НПСБЫЛ, которые производятся с помощью различных переходных состояний, среди продуктов реакции. Это позволяет предположить, что оба этих переходных состояний, которые представляют различные механизмы реакции, находятся в игре, когда винил цианистый отламывается с помощью ультрафиолетового лазера.
«Это означает, что существуют два различных механизма, претендующих на переходные состояния, и мы можем отделить реакцию на эти различные механизмы», — говорит Полевой. «Это совершенно новый метод, новый способ идти к сердцу то, что происходит в химической реакции».
Дополнительных механизмов
Данные исследователей показывает, что существуют дополнительные механизмы реакции, помимо тех двух, но больше исследования необходимы, чтобы определить их перехода государственных структур.
Поле и Prozument сейчас используют этот метод для исследования продуктов реакции распада пиролиз ацетона. Они также надеются использовать его для изучения того, как триазина, шестичленные кольца чередуются атомы углерода и азота, распадается на три молекулы НСN, в частности, является ли все три продукта одновременно форму («тройной удар») или последовательно.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!