Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak vypadá reakce hydroxoniových (H3O⁺) a hydroxidových (OH-) iontů, tedy neutralizace? Jak jinak, než jako přenos protonu, řeklo by se. Podle nové studie ale může být reakce za určitých okolností kupodivu řízena i přenosem elektronů. Výzkum tak přináší nový pohled na tradiční acidobazickou chemii.
Přesněji řečeno, v atmosférické chemii může tato i související reakce probíhat jinak než v kapalné vodě. Tyto mechanismy by mohly mj. vysvětlit překvapivě vysoké koncentrace OH a H2O2 na povrchu mikrokapek vody. Radikály/ionty OH mají vztah ke kvalitě ovzduší, klimatologii a uplatňují se i v lidské biochemii. Odhalením nečekaných cest chemických reakcí by výsledky studie mohly ovlivnit budoucí výzkum chemie planetárního a mezihvězdného prostředí, stejně jako sledování znečištění a medicínské aplikace. Hlavním autorem práce je Daniel Strasser z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě.
Nové experimentální poznatky ukazují, že v izolovaném systému převládá při neutralizaci spíše mechanismus přenosu elektronů než protonů, což vede k účinné tvorbě hydroxylových radikálů (OH). „Mechanismy přenosu elektronů, které jsme odhalili, naznačují několik cest pro spontánní tvorbu radikálů OH za nízkých teplot, bez katalyzátoru nebo vnějšího zdroje energie,“ uvádí D. Strasser. „Naše práce nabízí nový pohled nejen na kvantový mechanismus dynamiky přenosu elektronů v acidobazické chemii, ale také na širší procesy, jako je atmosférická chemie, kde radikály OH hrají zásadní roli.“
Společný tým vědců z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě a Stockholmské univerzity sledoval neutrální produkty jednotlivých neutralizačních reakcí na zařízení DESIREE na Stockholmské univerzitě. Vědcům se podařilo zaznamenat vzdálenost, na kterou elektron přeskočí z OH- na H3O⁺, a korelovat ji s výsledkem reakce. Pozorovali, že přenos elektronu na krátkou vzdálenost ~4Å vede ke vzniku produktů OH + H2O + H, zatímco přenos přes větší vzdálenost ~9Å vedl ke vzniku dvou radikálů OH a molekulárního vodíku H2. Radikály OH následně reagovaly za vniku peroxidu vodíku.
Daniel Strasser et al, Unravelling non-adiabatic pathways in the mutual neutralization of hydronium and hydroxide, Nature Chemistry (2025). www.nature.com/articles/s41557-025-01771-6. On Research Square: www.researchsquare.com/article/rs-4777257/v1
Zdroj: Hebrew University of Jerusalem / Phys.org, přeloženo / zkráceno
