Un equipo de investigadores del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck en Berlín, el Instituto de Investigación sobre Medio Ambiente y Energía de Qatar/Universidad Hamad Bin Khalifa, el sincrotrón Petra III en Hamburgo y Soleil en Gif-sur-Yvet (Francia). La Universidad de París, ETH Zurich y el Centro PSI de Ciencias Energéticas y Ambientales (Suiza) han logrado avances en la comprensión de cómo se forma la contaminación del aire a nivel molecular. Sus hallazgos se publican en la revista. comunicación de la naturalezaSe centra en los complejos procesos químicos que ocurren en la frontera entre líquidos, especialmente soluciones acuosas y vapores en nuestra atmósfera.
La investigación internacional se centra en la diferencia en el equilibrio ácido-base complejo (es decir, la relación entre los componentes básicos y ácidos) dentro de la mayor parte de la solución, por un lado, y en la interfaz misma entre la solución y el vapor circundante, por el otro. Aunque es fácil medir el equilibrio ácido-base en la mayor parte de una solución utilizando métodos sofisticados, determinar este equilibrio en el límite entre una solución y la fase gaseosa circundante es un desafío.
Aunque esta capa límite es unas cien mil veces más estrecha que un cabello humano, desempeña un papel muy importante en los procesos que afectan a la contaminación del aire y al cambio climático. Por lo tanto, examinar la química del límite solución-vapor a escala molecular ayuda a desarrollar mejores modelos para nuestra comprensión del destino de los aerosoles en la atmósfera y su impacto en el clima global.
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1. Determinación del equilibrio ácido-base complejo: Los investigadores utilizaron métodos espectroscópicos complementarios para descubrir el equilibrio ácido-base complejo que da como resultado el contaminante dióxido de azufre (SO).2) es soluble en agua.
2. Comportamiento único en la interfaz líquido-vapor: en condiciones ácidas, el equilibrio tautomérico entre bisulfito y sulfonato se desplaza fuertemente hacia las especies de sulfonato.
3. Estabilización en la interfaz: Las simulaciones de dinámica molecular revelaron que el ion sulfonato y su ácido (ácido sulfónico) se estabilizan en la interfaz debido al apareamiento iónico y a barreras de deshidratación más altas, respectivamente. Esto explica por qué el equilibrio tautomérico se desplaza hacia la interfaz.
Implicaciones para la contaminación del aire
Los resultados resaltan los comportamientos contrastantes de los productos químicos en la interfaz con el medio ambiente. Esta diferencia afecta significativamente cómo se absorbe el dióxido de azufre y cómo reacciona con otros contaminantes como los óxidos de nitrógeno (NOincógnita) y peróxido de hidrógeno (H2Y2) en la atmósfera. Comprender estos procesos es crucial para desarrollar estrategias para reducir la contaminación del aire y sus efectos nocivos sobre la salud y el medio ambiente.