Cinética de reacción dependiente del pH entre glyoxal y sulfato de amonio en gotas de nube simuladas

Área de la Ciencia:

• Química de la atmósfera
• Ciencia de los aerosoles
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• Las reacciones en fase acuosa de carbonilos y compuestos de nitrógeno son cruciales para la formación de aerosoles orgánicos secundarios (SOA) y carbono marrón (BrC).
• Las simulaciones de la fase acuosa a granel pueden no reflejar con precisión la cinética de la reacción en las gotas de nubes atmosféricas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la cinética de las reacciones de glyoxal y sulfato de amonio en gotas de nubes simuladas a nivel de gotas individuales.
• Para comparar las constantes de velocidad de reacción obtenidas a partir del análisis de una sola gota con las simulaciones de fase acuosa a granel.

Principales métodos:

• Utilizó pinzas ópticas para manipular gotas de nube simuladas (8-10 μm de diámetro).
• Se utiliza la espectroscopia de Raman para mediciones de alta resolución temporal (20 s) de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno (NOC).
• Monitoreo de las reacciones durante 80-400 minutos para determinar la cinética de la reacción.

Principales resultados:

• La cinética de la reacción siguió el comportamiento de primer orden.
• La constante de velocidad de reacción promedio para la formación de NOC en gotas individuales fue (6,77 ± 0,98) × 10 s−1.
• Esta constante de velocidad es hasta tres órdenes de magnitud más alta que las de las simulaciones a granel, particularmente a pH más bajo.

Conclusiones:

• El análisis de una sola gota revela tasas de reacción significativamente más rápidas para los precursores de SOA y BrC en comparación con las simulaciones a granel.
• Las constantes de velocidad de reacción aumentan con el pH, de acuerdo con los estudios a granel, pero con diferencias amplificadas a nivel de gotas.
• Los hallazgos requieren revisar los modelos atmosféricos para la formación de SOA y BrC para tener en cuenta la cinética de la fase de gotas.