 |
| Sebuah radikal hidroksil (kiri) melepaskan diri dari Perantara Criegee. Credit: Image courtesy of University of Pennsylvania |
Memahami persis bagaimana reaksi-reaksi ini berlangsung sangat penting
untuk memprediksi bagaimana atmosfer akan merespon perubahan lingkungan, namun beberapa langkah dari proses ini begitu cepat bahwa semua molekul yang terlibat belum diukur di alam liar.
Sebuah tim University of Pennsylvania telah mengamati salah satu reaksi atmosfer cepat di laboratorium. Mereka mengidentifikasi molekul antara penting dan melacak transformasi radikal hidroksil, juga menunjukkan jumlah energi yang diperlukan untuk reaksi berlangsung.
Temuan mereka membantu menjelaskan bagaimana atmosfer mempertahankan cadangan radikal hidroksil, molekul yang sangat reaktif yang disebut "deterjen atmosfer."
Penelitian ini dipimpin oleh Marsha Lester, profesor kimia di Penn Sekolah Seni & Sciences, bersama dengan anggota lab nya: mahasiswa pascasarjana Fang Liu dan peneliti postdoctoral Joseph Beames. Mereka bekerja sama dengan Andrew Petit, juga seorang peneliti postdoctoral di Departemen Kimia, dan Anne McCoy, profesor kimia di The Ohio State University. Pekerjaan mereka diterbitkan di Science.
Radikal hidroksil terdiri dari atom hidrogen terikat pada atom oksigen. Mereka sangat reaktif, mudah mencuri atom hidrogen dari molekul lain untuk membentuk air. Banyak polutan umum dan gas rumah kaca, seperti metana dan hidrokarbon yang lebih kompleks, awalnya dipecah oleh radikal ini.
"Hydroxyl radikal disebut deterjen atmosfer karena sebagian besar polutan yang masuk ke udara dipecah oleh mereka," kata Lester. "Karena mereka begitu reaktif, pertanyaannya kemudian." Bagaimana mungkin ada begitu banyak di atmosfer? "Mereka bereaksi dan pergi sepanjang waktu, sehingga mereka harus terus-menerus diisi ulang. "
Matahari bertanggung jawab untuk sebagian besar radikal hidroksil di udara di siang hari. Sinar matahari memiliki energi yang cukup untuk kerusakan ozon, melepaskan atom oksigen yang bereaksi dengan uap air untuk menghasilkan radikal hidroksil. Namun, sumber lain yang penting dari molekul-molekul ini tidak memerlukan sinar matahari. Proses yang kurang dipahami dengan baik, diselidiki oleh tim Lester, adalah sumber yang dominan dari radikal hidroksil pada malam hari, dan memainkan peran besar di atmosfer selama musim dingin.
Pada tahun 1949, kimiawan Jerman Rudolf Criegee memberikan hipotesis bahwa alkena, kelas bahan kimia dengan ikatan rangkap karbon, yang dipecah dalam reaksi dengan ozon dengan cara molekul menengah yang lebih reaktif dan berumur pendek, begitu banyak sehingga mereka menghindari deteksi sampai baru-baru ini. Molekul menengah yang sekarang dikenal sebagai "perantara Criegee."
Tim Lester-lah yang pertama melacak perantara Criegee melalui reaksi yang menghasilkan radikal hidroksil, menggunakan teknik yang dikenal sebagai tindakan spektroskopi inframerah.
"Kami menggunakan laser untuk menghasilkan 'sidik jari' molekul menengah ini, berdasarkan panjang gelombang cahaya menyerap," kata Lester. "Laser juga memasok energi yang diperlukan untuk mendorong reaksi, yang akan disediakan oleh panas di bawah kondisi atmosfer."
"Pada akhirnya," kata Beames, "kami juga mendeteksi radikal hidroksil, jadi kami yang pertama untuk benar-benar menunjukkan bahwa radikal hidroksil yang dihasilkan langsung dari Criegee menengah."
"Kita melihat bahwa atom hidrogen dari satu ujung transfer molekul menengah atas dan obligasi pada atom oksigen di sisi lain," kata Liu. "Molekul kemudian pecah, menghasilkan radikal hidroksil."
Tim percaya bahwa pemahaman baru tentang jumlah energi yang diperlukan untuk mendorong reaksi transfer hidrogen akan berimplikasi banyak reaksi hidroksil radikal memproduksi yang melibatkan Criegee intermediet.
"Jika Anda akan lebih gunung - energi yang dibutuhkan untuk mendorong reaksi - ada jalur tertentu masuk akal untuk mengikuti," kata Petit. "Kami mempelajari secara sederhana kelas molekul ini sehingga kita berpikir jalur ini akan relevan dengan yang lain."
Sebuah gambaran yang lebih lengkap tentang bagaimana radikal hidroksil diproduksi pada jam-ke-jam dan basis musim-ke-musim akan menjadi instrumen untuk mengembangkan model yang lebih akurat dari atmosfer. Produksi radikal hidroksil melalui jalur ini juga dapat bervariasi secara geografis, sebagai prekursor untuk reaksi - alkena - lebih mudah ditemukan di atas wilayah perkotaan dan hutan.
"Anda tidak bisa mengukur segala sesuatu," kata Lester, "jadi kita perlu model yang baik untuk memprediksi bagaimana suasana akan merespon perubahan lingkungan, apakah perubahan tersebut adalah suhu, tingkat ozon atau adanya petrokimia."...
sumber: sciencedaily.com dari Universitas Pensylvania
