23 januari 2022

Organische reacties kunnen verrassend effectief plaatsvinden in het heelal

Ganesa Macula

An artist’s impression of Ganesa Macula, a mountain on Saturn’s moon Titan believed to be an “ice volcano” that periodically belches “lava” containing liquid water. This water may react with organic compounds in Titan’s atmosphere to create complex molecules similar to those on the early Earth.  Credit: Michael Carroll

Nieuw onderzoek heeft uitgewezen dat bepaalde chemische reacties, waarvan gedacht werd dat ze niet konden plaatsvinden in de ruimte, dat eigenlijk wél doen. Deze ontdekking verandert ons begrip op de vorming en vernietiging van alcoholen in het heelal, inclusief plaatsen zoals de Saturnusmaan Titan. Deze wereld werd geacht om te koud te zijn voor het leven, maar schijnbaar kunnen biochemische reacties toch plaatsvinden in extreme koude. Onderzoekers hebben de koude omstandigheden in de ruimte nagebootst in het laboratorium en deze ruimte gevuld met het alcohol methanol en een oxiderende substantie, namelijk een ‘hydroxyl-radicaal”. Het blijkt dat deze twee gassen een reactie kunnen aangaan bij een temperatuur van -210 graden Celsius. Dat zou volgens de klassieke scheikunde helemaal niet mogelijk moeten zijn. Ze hebben ook ontdekt dat de reactie heel snel kan plaatsvinden, waarbij (CH3O)¯ wordt geproduceerd. Deze reactie kan alleen verklaard worden door een kwantummechanisch effect, namelijk kwantumtunneling. Dit is een “niet-klassiek” fenomeen waarbij de golffunctie van de interactie tussen OH en methanol een “een kans heeft van niet-nul om uitgespreid te worden voorbij de reactiebarriére”. Dat betekent dat het systeem tevoorschijn kan komen aan de “productiekant” van de reactie zonder “over de top van de reactiebarriére” te gaan.Met andere woorden, het tunnelfenomeen is gebaseerd op de wazige wetten van de kwantummechanica, die stellen dat deeltjes geen vaste staat, positie en snelheid hebben, maar in plaats daarvan in een “mist van waarschijnlijkheid” bestaan. Dat betekent het volgende: hoewel een deeltje een sterke kans heeft om aan de ene kant van de barriére te bestaan, is er een kleine kans dat deze eigenlijk aan de andere kant van de barriére kan bestaan. Hierdoor kan een deeltje soms een “tunnel” maken door een normaal gesproken ondoordringbare muur. Chemische reacties worden langzamer naarmate de temperatuur afneemt, waardoor er minder energie voorhanden is om over de reactiebarriére te gaan. Kwantummechanica vertelt ons echter dat je kunt “valsspelen” en een tunnel door de barriére kan graven, in plaats van er overheen te gaan. Dit noemt men kwantumtunneling.Het onderzoek laat zien dat organische chemie kan plaatsvinden in de ruimte, waarbij een alcohol wordt omgevormd in een alkoxy-radicaal. Deze kan dan verdergaan om een carbonylgroep te vormen zoals formaldehyde. Dankzij kwantumtunneling kunnen “onmogelijke” organische reacties plaatsvinden in de ruimte; maar ook in andere omgevingen, zoals koude atmosferen van bijvoorbeeld Titan. Bron: Phys.org .

Comments

  1. De gevormde stof is (CH3O)-. Zie bronartikel. Een negatief geladen molecuul.

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.