Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einzelne Wassermoleküle können chemische Reaktionen in der Gasphase beeinflussen

26.01.2007
Wissenschaftler aus Göttingen und Purdue klären Mechanismus dieses katalytischen Effekts auf

Ein einzelnes Wassermolekül kann bereits eine chemische Elementarreaktion in der Gasphase beeinflussen und beschleunigen. Das haben Wissenschaftler aus Göttingen zusammen mit Forschern aus den USA herausgefunden. Sie konnten dabei gleichzeitig den Mechanismus dieses katalytischen Effekts aufklären. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind von Bedeutung für ein besseres Verständnis der Chemie der Erdatmosphäre. Die zweijährigen Forschungsarbeiten unter der Leitung von Prof. Dr. Bernd Abel wurden am Institut für Physikalische Chemie der Georg-August-Universität durchgeführt. Kooperationspartner waren der Göttinger Chemiker Prof. Dr. Jürgen Troe sowie Experten der US-amerikanischen Purdue Universität in West Lafayette/Indiana. Das Wissenschaftsmagazin "Science" berichtet darüber in seiner Ausgabe vom 26. Januar 2007.

"Wasser und Wassermoleküle haben auf viele chemische und biologische Systeme eine besondere Wirkung und sind für viele ungewöhnliche Phänomene in der Natur verantwortlich. In der Vergangenheit haben Wissenschaftler lebhaft darüber spekuliert, ob die Anlagerung oder die Gegenwart von Wassermolekülen chemische Reaktionen, etwa in der Gasphase, beeinflussen oder gar beschleunigen kann", erläutert Prof. Abel. Die Forscher aus Göttingen und Purdue konnten nun belegen, dass dies der Fall ist für bestimmte Reaktionen, an denen zum Beispiel das OH-Radikal beteiligt ist. Bei diesem so genannten Hydroxylradikal handelt es sich um eine der wichtigsten chemischen Verbindungen für den Abbau von Spurenstoffen in der Atmosphäre.

Die Wissenschaftler haben unter anderem die Reaktion zwischem einem OH-Radikal und einem polaren Molekül aus der Gruppe der Aldehyde untersucht. Hier zeigte sich, dass der Reaktionsprozess allein durch die Anlagerung eines Wassermoleküls an einen der Reaktanden (Aldehyd) beschleunigt wird. Dabei kommt es zur Ausbildung von spezifischen, gerichteten Wasserstoffbrücken zwischen den Teilchen, wobei das Wassermolekül chemisch nicht verändert, verbraucht oder gespalten wird. Es fungiert als "Reaktionsbeschleuniger", in dem es mit Hilfe der Wasserstoffbrücken die Barriere absenkt, die im Normalfall die chemische Reaktion begrenzt. Damit tatsächlich ein katalytischer Effekt eintritt, muss das Wassermolekül an einer ganz bestimmten Stelle des Reaktanden positioniert sein. Reaktionsprozesse dieser Art laufen vielfach in der Atmosphäre der Erde ab.

... mehr zu:
»Gasphase »Wassermolekül

Die Göttinger Spezialisten haben diese chemischen Reaktionen bei Temperaturen von bis zu -250 Grad Celsius in einer speziell dafür konstruierten Lavaldüsenapparatur gemessen. Wie Prof. Abel erläutert, bieten diese tiefen Temperaturen ideale Bedingungen, um den katalytischen Einfluss von Wasser auf chemische Reaktionen in der Gasphase zu untersuchen. Die aufwendigen quantenchemischen Rechnungen, die für die Lösung des Problems erforderlich waren, wurden in den USA durchgeführt. Die Wissenschaftler an der Georgia Augusta konnten schließlich die dynamischen Prozesse im Computer simulieren und den Effekt quantitativ deuten. Die Forschungsergebnisse bieten nach Angaben von Prof. Abel neue Ansatzpunkte für das Verständnis von Reaktionssystemen, an denen Molekül-Cluster beteiligt sind. Darüber hinaus können sie die Basis bilden für eine Vorhersage von Geschwindigkeitskonstanten in chemischen Gasphasenreaktionen mit Wasserdampf, die bisher nicht oder nur schwer zu messen sind.

Originalveröffentlichung:
E. Vöhringer-Martinez, B. Hansmann, H. Hernandez, J. S. Francisco, J. Troe, B. Abel*: Water Catalysis of a Radical-Molecule Gas-Phase Reaction, Science, 315, 26. Januar 2007.
Kontaktadresse:
Prof. Dr. Bernd Abel
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Chemie
Institut für Physikalische Chemie
Tammannstraße 6, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-3106, Fax (0551) 39-3150
e-mail: babel@gwdg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-pc.gwdg.de/troe/b_abel/b_abel.htm

Weitere Berichte zu: Gasphase Wassermolekül

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie