Caros Leitores;
A formação de peróxido de hidrogênio na interface ar-água em microgotículas não é espontânea como se acreditava anteriormente, mas é impulsionada pelo ozônio. Crédito: KAUST
Uma investigação abrangente por pesquisadores da KAUST estabelece o registro direto sobre a formação de peróxido de hidrogênio em gotículas de água do tamanho de micrômetros, ou microgotas, e mostra que o ozônio é a chave para essa transformação1,2.
A interface ar-água é um local crucial para vários processos naturais, domésticos e industriais , como troca oceano-atmosfera, formação de nuvens e orvalho, bebidas aeradas e biorreatores. No entanto, sondar transformações químicas na interface ar- água é um desafio devido à falta de técnicas específicas de superfície ou modelos computacionais.
Pesquisas recentes revelaram que a água se transforma espontaneamente em peróxido de hidrogênio 30-110 micromolar (H 2 O 2 ) em microgotas, obtidas pela condensação de vapor ou pulverização de água usando nitrogênio pressurizado. A compreensão do livro didático sobre a água é, portanto, desafiada por como as condições amenas de temperatura e pressão, juntamente com a ausência de catalisadores, co-solventes e energia aplicada significativa, podem quebrar as ligações covalentes O-H. Foi hipotetizado que este fenômeno incomum resultou de um campo elétrico ultra-alto na interface ar-água que auxilia a formação do radical OH, mas nenhuma evidência direta foi relatada.
Para aprofundar esse fenômeno, Himanshu Mishra montou uma equipe envolvendo dinamicistas de fluidos computacionais e engenheiros Hong Im e Sigurdur Thoroddsen. “Sprays são sistemas complexos que podem envolver ondas de choque e evaporação rápida; então, começamos com microgotas de água condensada”, diz Mishra.
Em colaboração com Ph.D. Os alunos Adair Gallo Jr e Nayara Musskopf, o cientista pesquisador Peng Zhang utilizaram um ensaio ultrassensível baseado em fluorescência que pode detectar H 2 O 2 aquoso com um limite de detecção quase 40 vezes menor do que o ensaio original. Eles não encontraram H 2 O 2 em microgotas condensadas de água quente, mas até um micromolar de H 2 O 2 em microgotas de umidificadores ultrassônicos comerciais. Com esse insight importante, a equipe investigou sprays.
Simulações de computador pelo pós-doutorando Xinlei Liu e imagens de alta velocidade pelo Ph.D. O estudante Ziqiang Yang demonstrou que ondas de choque em forma de tigela se formavam em sprays, mas essas condições eram inadequadas para transformar quimicamente a água em H 2 O 2 .
"Permaneceram as perguntas: de onde veio o resto do H 2 O 2 nas microgotas condensadas e pulverizadas investigadas na Califórnia, e por que não o vimos no KAUST?" diz o autor principal Gallo Jr. Depois de várias tentativas fracassadas de explicar o enigma, a equipe voltou-se para o ozônio ambiente como um ator potencial na formação de H 2 O 2 . "Tive um momento Eureka ao ler artigos de 40 anos atrás. Eles listaram o ozônio ambiente como um interferente nas medições aquosas de H 2 O 2 ", explica Mishra.
Para controlar os níveis de ozônio no ambiente, os pesquisadores usaram um gerador de ozônio e misturaram o gás resultante com gás nitrogênio antes de introduzi-lo em um porta-luvas. Eles observaram que o aumento da concentração de ozônio aumentava a formação de H 2 O 2 . "Ficamos muito felizes porque essa era a resposta", diz o coautor principal Musskopf.
Embora as concentrações de ozônio ambiente permaneçam abaixo de duas partes por bilhão dentro de nosso porta-luvas, elas podem exceder 80 partes por bilhão na Califórnia, de acordo com registros coletados pela Agência de Proteção Ambiental. Embora o ozônio se dissolva minimamente na água, a área de superfície aumentada das microgotículas permite que mais ozônio seja dissolvido e reaja rapidamente para formar H 2 O 2 . “Tinha que haver algo relacionado à geografia do lugar, uma diferença ambiental entre nossa localização na Arábia Saudita e na Califórnia, diz Gallo Jr.
Juntos, esses dados refutam que a água se transforma espontaneamente em H 2 O 2 na interface ar-água. "Defendemos a química física dos livros didáticos e o que sabemos sobre a água", conclui Mishra.
Explorar mais
Mais informações: Nayara H. Musskopf et al, A interface ar-água de microgotas de água formadas por ultra-som ou condensação não produz H2O2, The Journal of Physical Chemistry Letters (2021). DOI: 10.1021/acs.jpclet.1c02953
Informações do jornal: Journal of Physical Chemistry Letters
Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah
Fonte: Phys News / pela Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah / 15-02-2022
https://phys.org/news/2022-02-knew.html
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos
científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA
(European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
Nenhum comentário:
Postar um comentário