Alcanos volátiles, anteriormente se creía que solo tenía una susceptibilidad menor a la autooxidación, ahora se revela que tienen una relación mucho más compleja con el oxígeno, lo que puede tener implicaciones importantes para la combustión de combustible y la contaminación del aire. Crédito:© 2021 Morgan Bennett Smith.
Las moléculas orgánicas más simples tienen una relación con el oxígeno mucho más compleja de lo que se pensaba. Los investigadores de KAUST y sus colaboradores internacionales han demostrado que los alcanos participan ampliamente en reacciones de autooxidación con moléculas de oxígeno. El descubrimiento, que anula la sabiduría química actual, tiene implicaciones para la predicción de la calidad del aire y la combustión eficiente del combustible en los motores.
La autooxidación es un proceso químico en el que las moléculas de oxígeno se agregan rápida y secuencialmente a las moléculas orgánicas en una reacción en cadena de radicales. El proceso es fundamental para la sincronización de la combustión de combustible en los motores y es un paso clave en la conversión atmosférica de moléculas orgánicas volátiles en material particulado.
"El conocimiento convencional sugiere que la autooxidación atmosférica requiere moléculas precursoras con características como dobles enlaces o fracciones que contienen oxígeno, "dice Zhandong Wang, ahora profesor en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, anteriormente un científico investigador con Mani Sarathy en KAUST. Los alcanos, el componente principal de los combustibles para motores de combustión y una clase importante de gases traza urbanos, no tienen estas características estructurales. "Se pensaba que los alcanos tenían una susceptibilidad menor a la autooxidación extensa, "Dice Wang.
Para anular esta suposición, Sarathy, Wang y sus colegas demostraron que los alcanos se someten a una autooxidación extensa en las condiciones de combustión de alta presión y calor. Luego, el equipo se propuso explorar la posibilidad de que la autooxidación de alcanos también ocurra en condiciones atmosféricas.
"En 2016, colaboramos con investigadores de la Universidad de Helsinki para ganar una Beca de Investigación Competitiva de KAUST, "dice Wang." Ese fue el comienzo de este trabajo ".
El equipo utilizó una técnica analítica de última generación, llamada espectrometría de masas de tiempo de vuelo de interfaz de presión atmosférica de ionización química, para detectar productos de autooxidación atmosférica de alcanos. "Sorprendentemente, el rendimiento de moléculas orgánicas altamente oxigenadas que contienen seis o más átomos de oxígeno fue mucho mayor de lo esperado, "Dice Wang.
En condiciones de combustión, el equipo también observó alcanos que habían sufrido hasta cinco O secuenciales 2 adiciones, significativamente más alto que las tres adiciones que observaron anteriormente.
"Estos hallazgos enriquecen nuestra comprensión de los procesos de autooxidación y nos permitirán realizar mejor simulaciones predictivas de motores de combustión y procesos atmosféricos que impactan la calidad del aire y el clima". "Dice Sarathy.
"Ahora estamos trabajando con el departamento de salud, Seguridad y medio ambiente en KAUST para comprender mejor los procesos químicos atmosféricos utilizando mediciones del mundo real ", añade." Utilizando los datos adquiridos en la estación de monitorización de KAUST, estamos intentando desentrañar complejos procesos químicos atmosféricos en la región occidental de Arabia Saudita ".
El estudio se publica en Química de las comunicaciones .
