Reacciones atmosféricas de butanos sustituidos con radicales OH: cinética e implicaciones atmosféricas

Área de la Ciencia:

• Química de la atmósfera
• La cinética química
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• Los compuestos quirales 2-clorobutano (2CB) y 2-aminobutano (2AB) se liberan a la atmósfera a través de procesos naturales y antropogénicos.
• Las emisiones atmosféricas de estos compuestos pueden tener un impacto significativo en la calidad del aire y el clima.
• La comprensión de la cinética de reacción de 2CB y 2AB es esencial para el modelado atmosférico.

Objetivo del estudio:

• Investigar experimental y computacionalmente la cinética de las reacciones iniciadas por OH de 2CB y 2AB.
• Evaluar los impactos atmosféricos de 2CB y 2AB, incluido el tiempo de vida, el forzamiento radiativo, el potencial de calentamiento global y el potencial de acidificación.
• Para comparar los coeficientes de velocidad de reacción basados en los cambios de los sustituyentes en la cadena de butano.

Principales métodos:

• Mediciones experimentales mediante la técnica de fluorescencia inducida por fotólisis láser pulsada (PLP-LIF) en un intervalo de temperaturas de 268-363 K.
• Cálculos computacionales utilizando el nivel teórico CCSD ((T) / aug-cc-pVDZ//M06-2X/6-311+G ((d,p) para temperaturas que oscilan entre los 200 y los 400 K.
• Enfoque de la relación estructura-actividad (SAR) para la evaluación del coeficiente de tasa a 298 K.
• Cromatografía de gases y espectrometría de masas (GC-MS) para el análisis cualitativo de compuestos orgánicos secundarios.

Principales resultados:

• Los coeficientes de velocidad medidos para las reacciones iniciadas por OH de 2CB y 2AB a 298 K fueron (2.42 ± 0.08) × 10-12 y (3.03 ± 0.05) × 10-11 cm3 moléculas-1 respectivamente.
• Los cálculos computacionales proporcionaron coeficientes de velocidad en un rango de temperatura más amplio (200-400 K).
• El tiempo de vida atmosférico calculado, el forzamiento radiativo, el potencial de calentamiento global y el potencial de acidificación de ambos compuestos.
• Se realizó un análisis cualitativo de los compuestos orgánicos secundarios y se comparó con las predicciones teóricas.

Conclusiones:

• El estudio proporciona datos cinéticos cruciales para 2CB y 2AB, esenciales para el modelado atmosférico.
• Los parámetros atmosféricos calculados ponen de relieve el impacto ambiental potencial de estos compuestos quirales.
• La comparación de los resultados experimentales y teóricos mejora la comprensión de los efectos de los sustituyentes en las tasas de reacción.