模拟氢键相互作用提供有价值的新见解如何酸雨形式
氢键在水簇的帮助催化酸雨的形成通过一种机制通常发现在有机合成,新的研究显示。
燃烧化石燃料、火山喷发和土壤细菌释放的硫氧化物和氮氧化物到空气中。高在大气中,这些氧化物转化成硫酸和硝酸——酸雨。
特别是硫酸,当三氧化硫与大气水反应形式。在反应中,氢键组织三氧化硫和水变成一个稳定的超分子复杂的所谓的加合物,促进了一个不寻常的亲核攻击的水。然而,这种亲核行为背后的确切机制一直不清楚。
托马斯Rocha-Rinza和他的团队在墨西哥国立自治大学的使用最先进的量子力学计算调查这种特殊的机制,通过模拟反应和映射电子密度的变化。“我们注意到,酸雨的催化生产可以理解从两个氢键的相互加强,“Rocha-Rinza说。
这些氢键形成三氧化硫和水之间,和他们一起举行加合物。电子密度的氧原子转移到攻击的水,使它更亲核。同样,三氧化硫的硫原子失去电子密度,使它更亲电。这些变化对亲核攻击,降低能量势垒时进一步减少加入更多的水分子加合物形成一个集群。之后,我们意识到,这个解释非常类似于双功能催化剂的作用机制在现代有机化学,“Rocha-Rinza仍在继续。在有机双功能催化、氢键协同减轻反应能量消耗的路易斯酸和路易斯碱。
马提亚Bickelhaupt理论化学家在荷兰阿姆斯特丹VU大学说Rocha-Rinza的研究的重要性远远超出这个特定的反应:“他们用一个聪明的方法基于micro-solvation,回答为什么这些影响发生在水滴。通过这种方式,他们取得了一个更深的洞察力,将有助于获得更加全面的理解观察和计算的现象。”
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