Sciencemag.cz
Doporučujeme
Učebnice chemie standardně praví, že kyselina siřičitá je známá pouze v roztocích, nikoliv jako samostatná sloučenina. Vědci z Lipského institutu pro troposférický výzkum (TROPOS) nyní ale poprvé prokázali existenci kyseliny siřičité (H2SO3) v atmosféře v plynné fázi. Výsledky byly publikovány v Angewandte Chemie.
Přes velké úsilí s využitím různých spektroskopických metod byla experimentální detekce dokonce i H2SO3 ve vodném roztoku oxidu siřičitého dosud neúspěšná. Byly detekovány pouze odpovídající anionty (kyselinové zbytky) HSO3– a SO32-, nikoliv neutrální molekula.
Dosud jedinou experimentální detekci H2SO3 provedl tým Helmuta Schwarze na TU Berlin v roce 1988 pomocí generování in-situ v hmotnostním spektrometru. V podmínkách vakua byla životnost molekuly odhadnuta jako extrémně krátká, v řádu 10 mikrosekund.
Teoretické výpočty naznačovaly vznik H2SO3 jako možného reakčního produktu reakce radikálů OH v plynné fázi (které vznikají v troposféře především z ozonu a molekul vody za přítomnosti UV záření) s dimethylsulfidem (DMS). DMS vzniká především biologickými procesy v moři a je největším zdrojem biogenní síry pro atmosféru, ročně se ho vyprodukuje přibližně 30 milionů tun.
V laboratoři TROPOS v Lipsku byla nyní experimentálně zkoumána možná reakční cesta k H2SO3 od DMS. Vznik H2SO3 v plynné fázi byl jasně prokázán v průtokových reaktorech pro atmosférické podmínky. Za experimentálních podmínek zůstala kyselina siřičitá stabilní po dobu půl minuty bez ohledu na vlhkost vzduchu. Eventuální delší doby nebylo zatím možné se stávajícím experimentálním uspořádáním zkoumat.
H2SO3 by tedy mohla existovat dostatečně dlouho i v atmosféře a mít vliv na chemické procesy. Související modelové simulace ukázaly, že ročně vzniká celosvětově přibližně 8 milionů tun H2SO3. „Touto cestou vzniká v atmosféře asi 200krát větší hmotnost H2SO3 než vzniká kyseliny sírové (H2SO4) přímou tvorbou z dimethylsulfidu. Nové výsledky mohou přispět k lepšímu pochopení atmosférického cyklu síry,“ dodávají spoluautoři studie Andreas Tilgner a Erik Hoffmann.
Zdá se, že kyselina siřičitá, jakmile se vytvoří v plynné fázi, má přinejmenším určitou stabilitu. Její životnost s ohledem na reakci se stopovými plyny v atmosféře je však stále zcela nejasná. Rovněž reakce s vodní párou nebyla dosud uspokojivě objasněna.
Jak zdůrazňuje průvodní tisková zpráva, detekce H2SO3 je dalším příkladem objevení nových reakčních cest a experimentálního prokázání sloučenin, které byly dříve navrženy pouze teoreticky. To je možné jen díky extrémně citlivým moderním detekčním metodám. V této studii byl například použit hmotnostní spektrometr s detekčním limitem 10 na 4 molekul produktu na centimetr krychlový při atmosférickém tlaku, tj. je možné detekovat konkrétní molekulu ve směsi 10 na 15 molekul.
Reakční schéma atmosférické oxidace dimethylsulfidu (CH3SCH3). Kredit: Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI: 10.1002/anie.202405572
Torsten Berndt et al, Gas‐Phase Formation of Sulfurous Acid (H2SO3) in the Atmosphere, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI: 10.1002/anie.202405572
Zdroj: Leibniz Institute for Tropospheric Research / Phys.org, přeloženo / zkráceno
