Pozorování vzniku chemické vazby v přímém přenosu  
Femtosekundový rentgenový laser pracoviště SLAC Linac Coherent Light Source zachytil ultrakrátké změny v uspořádání elektronů, k nimž dochází těsně před vznikem chemické vazby mezi kyslíkem a oxidem uhelnatým na rutheniovém katalyzátoru.
Zázrak vzniku chemické vazby. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.
Zázrak vzniku chemické vazby. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.
Chemie, to jsou chemické reakce, věčné vznikání a také zanikání chemických vazeb mezi atomy a molekulami. Právě na pochopení mechanismu vzniku a zániku chemických vazeb záleží, jak dopadnou naše snahy o zdokonalení výroby energie, elektroniky nebo třeba potravin. Není to ale vůbec snadné. Pro chemiky je zachycení samotného počátku vzniku chemické vazby něco jako svatý grál, o němž se až doposud vědci domnívali, že je nedosažitelný. Jde o to, že v přechodném stavu, který je předehrou ke vzniku chemické vazby, se v každém okamžiku nachází jen hrstka molekul. Teď ale podle všeho došlo k průlomu.

 

Anders Nillson vpravo. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.
Anders Nillson vpravo. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.

Postaral se o to Anders Nillson z americké národní laboratoře SLAC National Accelerator Laboratory a také Stockholmské univerzity s početným týmem spolupracovníků, o jejichž výzkumu se píše na webových stránkách časopisu Science. Vědci využili služeb femtosekundového rentgenového laseru na pracovišti SLAC Linac Coherent Light Source (LCLS). Impulsy takového laseru jsou natolik krátké, že umožňují snímat jednotlivé molekuly a atomy a zároveň natolik rychlé, že je s nimi možné pozorovat chemické reakce v tak krátkých časových řezech, jak to zatím ještě nikdy nebylo možné.

 

Linac Coherent Light Source. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.
Linac Coherent Light Source. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.

Nillsonův tým analyzoval tu stejnou reakci, která neutralizuje obávaný oxid uhelnatý CO z automobilových výfuků v katalyzátoru výfukových plynů. K reakci dochází na katalytické vrstvě uvnitř katalyzátoru, která vychytává molekuly oxidu uhelnatého a atomy kyslíku. Pak mezi snadněji dochází ke kýžené chemické reakci, při které vzniká oxid uhličitý. Vědci ve SLAC umístili molekuly CO a atomy kyslíku na katalyzátor z ruthenia (Ru) a chemickou reakci mezi nimi odstartovali výstřelem z optického laseru. Puls zahřál katalyzátor na zhruba 1 700 stupňů Celsia a vědci pak mohli pozorovat počátek vzniku chemické vazby mezi oxidem uhelnatým a kyslíkem prostřednictvím pulsů femtosekundového rentgenového laseru. Díky tomuto laseru bylo možné zachytit pouhé femtosekundy trvající změny v uspořádání elektronů atomů, mezi nimiž se začala vytvářet chemická vazba.

 

V nitru Linac Coherent Light Source. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.
V nitru Linac Coherent Light Source. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.


Fascinovaní Nillsen a jeho spolupracovníci sledovali, jak se nejprve aktivuje atom kyslíku a o naprosto nepatrnou chvíli později i molekula oxidu uhelnatého. Rozvibrovaly se, začaly se přibližovat a jejich elektrony spustily námluvy. Nillsenův tým zvládl analyzovat počátek vzniku chemické vazby mezi kyslíkem a oxidem uhelnatým a teď si brousí drápy na další katalyzované reakce, které jsou klíčové pro výrobu významných chemikálií. Na jejich výsledky se velice těší vývojáři nových typů katalyzátorů, s nimiž bychom mohli dokázat nevídané věci.

 


Video:  Scientists Get First Glimpse of a Chemical Bond Being Born. Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory.

 

 

Literatura

SLAC National Accelerator Laboratory 12. 2. 2015, Science online 12. 2. 2015.

Datum: 14.02.2015 20:38
Tisk článku

Fyzika II pro střední školy - Lepil Oldřich
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 188 Kč
cena: 178 Kč
Fyzika II pro střední školy
Lepil Oldřich

Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán



Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace